第四章金属及合金的塑性变形和再结晶
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一文看懂回复和再结晶回复和再结晶一、冷变形金属在加热时的组织与性能变化金属和合金经塑性变形后,由于空位、位错等结构缺陷密度的增加,以及畸变能(晶体缺陷所储存的能量)的升高将使其处于热力学不稳定的高自由能状态,具有自发恢复到变形前低自由能状态的趋势,但在室温下,因温度低,原子活动能力小,恢复很慢,一旦受热,温度较高时,原子扩散能力提高,组织、性能会发生一系列变化。
这一变化过程随加热温度的升高可表现为三个阶段:回复:指新的无畸变晶粒出现之前所产生的亚结构和性能变化的阶段。
在此阶段,组织:由于不发生大角度晶界的迁移,晶粒的形状和大小与变形态相同,仍为纤维状或扁平状。
性能:强度与硬度变化很小,内应力、电阻明显下降。
(回复是指冷塑性变形的金属在(较低温度下进行)加热时,在光学显微组织发生改变前(即在再结晶晶粒形成前)所产生的某些亚结构和性能的变化过程。
)再结晶:指出现无畸变的等轴新晶粒逐步取代变形晶粒的过程。
在此阶段,组织:首先在畸变度大的区域产生新的无畸变晶粒的核心,然后逐渐消耗周围的变形基体而长大,直到变形组织完全改组为新的、无畸变的细等轴晶粒为止。
性能:强度与硬度明显下降,塑性提高,消除了加工硬化,使性能恢复到变形前的程度。
晶粒长大:指再结晶结束之后晶粒的继续长大。
在此阶段,在晶界表面能的驱动下,新晶粒相互吞食而长大,最后得到较稳定尺寸的晶粒。
显微组织的变化:回复阶段:显微组织仍为纤维状,无可见变化。
再结晶阶段:变形晶粒通过形核长大,逐渐转变为新的无畸变的等轴晶粒晶粒长大阶段:晶界移动,晶粒粗化,达到相对稳定的形状和尺寸。
性能变化:回复阶段:强度、硬度略有下降,塑性略有提高;密度变化不大,电阻明显下降。
再结晶阶段:强度、硬度明显下降,塑性明显提高;密度急剧升高。
晶粒长大阶段:强度、硬度继续下降,塑性继续提高;粗化严重时下降。
二、回复1. 回复动力学上图同一变形程度的多晶体铁在不同温度退火时,屈服强度的回复动力学曲线特点:(1)没有孕育期;(2)在一定温度下,初期的回复速率很大,随后即逐渐变慢,直至趋近于零;(3)每一温度的恢复程度有一极限值,退火温度越高,这个极限值也越高,而达到此一极限值所需的时间则越短;(4)预变形量越大,起始的回复速率也越快,晶粒尺寸减小也有利于回复过程的加快。
有色金属压力加工原理绪论1、★★★金属压力加工与切削加工、铸造等方法相比,具有哪些主要优点?答:1、可改善金属的组织和性能2、因无(少)废屑,可节约大量的金属3、上产率高4、产品规格多2、金属压力加工方法主要有哪些?答:1、锻造分自由锻和模锻2、轧制分纵扎、横轧和斜扎3、挤压分正挤压和反挤压4、拉伸★★★★名词解释:锻造:利用外力,通过工具或模具使金属变形的加工方法。
轧制:坯料通过两个旋转轧辊间的特定空间(平的或成型的),以获得一定截面形状的产品的加工方法。
挤压:对挤压筒内的锭坯一端施加压力,使其通过模空以实现塑性变形的方法。
拉伸:对金属坯料一端施加压力,使其模孔产生塑性变形的加工方法。
3、塑性成形方法轧制(纵扎)、拉拔、正挤压、反挤压和镦粗?P3 图第一章金属压力加工的力学和热力学条件1-1 力和应力4、★★什么叫做外力?以及外力分类?答:在压力加工过程中,作用在金属表面上的力,叫做外力。
外力分为作用力和约束反力作用力:它是使金属产生塑性变形的力,也称为主动力。
约束反力:工件在主动力作用下,其运动受到工具阻碍而产生的力,成为约束反力。
5、★★什么叫做内力?什么是第一种内力和第二种内力?答:由外力而引起金属内各质点间产生相互作用的力,成为内力。
第一种内力:为平衡外力的机械作用将产生内力,这是第一种内力。
第二种内力:在某些条件下,由于金属工件各部分变形的大小不同,在金属内部产生的自相平衡的内力,称为第二种内力。
6、★什么叫做应力?分类和单位?答:在外力作用下,金属内部产生了内力,单位面积上的内力称为应力。
分为正应力(垂直分量)和切向应力(切向分量)。
帕Pa和兆帕MPa 1MPa=10^6Pa=0.1kg/mm^2=1N/mm^21-2 应力状态和变形状态7、★什么是金属处于应力状态?答:所谓金属处于应力状态就是金属内的原子被迫偏离其平衡位置的状态。
8、★★★绘制应力状态图P079、★什么是主应力状态、主应力、主平面、主切平面、主切应力?答:金属在实际变形过程中,存在着这样的应力状态,即在变形区某点的单元六面体上只作用着正应力,没有切应力,我们把这样的应力状态称之为主应力状态。
5 材料的形变和再结晶材料在加工制备过程中或是制成零部件后的工作运行中都要受到外力的作用。
材料受力后要发生变形,外力较小时产生弹性变形;外力较大时产生塑性变形,而当外力过大时就会发生断裂。
本章主要内容:一.晶体的塑性变形单晶体的塑性变形多晶体的塑性变形合金的塑性变形塑性变形对材料组织与性能的影响二.回复和再结晶冷变形金属在加热时的组织与性能变化回复再结晶晶粒长大再结晶织构与退火孪晶5.1 晶体的塑性变形塑性加工金属材料获得铸锭后,可通过塑性加工的方法获得一定形状、尺寸和机械性能的型材、板材、管材或线材。
塑性加工包括锻压、轧制、挤压、拉拔、冲压等方法。
金属在承受塑性加工时,当应力超过弹性极限后,会产生塑性变形,这对金属的结构和性能会产生重要的影响。
5.1.1 单晶体的塑性变形单晶体塑性变形的两种方式:滑移孪生滑移:滑移是晶体在切应力的作用下,晶体的一部分相对于另一部分沿着某些晶面和晶向发生相对滑动。
滑移线:为了观察滑移现象,可将经良好抛光的单晶体金属棒试样进行适当拉伸,使之产生一定的塑性变形,即可在金属棒表面见到一条条的细线,通常称为滑移线.滑移带:在宏观及金相观察中看到的滑移带并不是单一条线,而是由一系列相互平行的更细的线所组成的,称为滑移带。
滑移系:塑性变形时位错只沿着一定的晶面和晶向运动,这些晶面和晶向分别称为“滑移面”和“滑移方向”。
一个滑移面和此面上的一个滑移方向结合起来组成一个滑移系。
滑移的临界分切应力τk晶体的滑移是在切应力作用下进行的,但其中许多滑移系并非同时参与滑移,而只有当外力在某一滑移系中的分切应力达到一定临界值时,该滑移系方可以首先发生滑移,该分切应力称为滑移的临界分切应力。
滑移的特点晶体的滑移并不是晶体的一部分相对于另一部分同时做整体的刚性的移动,而是通过位错在切应力作用下沿着滑移面逐步移动的结果,因此实际滑移的临界分切应力τk 比理论计算的低得多。
(滑移面为原子排列最密的面)单晶体滑移时,除滑移面发生相对位移外,往往伴随着晶面的转动。
第一章材料的性能一、是非题(1)一切材料的硬度越高,其强度也越高。
()(2)静载荷是指大小不可变的载荷,反之则一定不是静载荷。
()(3)所有的金属材料均有明显的屈服现象。
()(4)HRC 测量方便,能直接从刻度盘上读数。
()(5)生产中常用于测量退火钢、铸铁及有色金属的硬度方法为布氏硬度法。
( )(6)材料的强度高,其塑性不一定差。
()(7)材料抵抗小能量多次冲击的能力主要取决于材料的强度。
()(8)只要零件的工作应力低于材料的屈服强度,材料不会发生塑性变形,更不会断裂。
( )(9)蠕变强度是材料的高温性能指标。
( )(10)断裂韧性是反应材料抵抗裂纹失稳扩展的性能指标。
()二、选择题(1) 机械零件在正常工作情况下多数处于()。
A .弹性变形状态B .塑性变形状态C.刚性状态D.弹塑性状态(2) 下列四种硬度的表示方法中,最恰当的是()。
A . 600~650 HBSB . 12~15 HRCC.:170~230 HBS D . 80~90 HRC(3) 工程上希望材料的屈服比高些,目的在于()。
A .方便设计B.便于施工C.提高使用中的安全系数 D .提高材料的有效利用率(4)ak 值小的金属材料表现为 ()。
A .塑性差B .强度差C.疲劳强度差D.韧性差(5) 下面 ()不是洛氏硬度法的优点。
A .测量迅速简便B .压痕小c.适应于成品零件的检测D.硬度范围的上限比布氏、维氏硬度高(6) 国家标准规定,对于钢铁材料进行疲劳强度试验时,取应力循环次数为()所对应的应力作为疲劳强度。
A.106B.10 7C.108D.109(7) 涂层刀具表面硬度宜采用 ()法进行测量。
A .布氏硬度 (HBS)B.布氏硬度 (HBW)C.维氏硬度D.洛氏硬度三、填空题(1) 材料常用的塑性指标有和,其中用___来表示塑性更接近材料的真实变形。
(2)在外力作用下,材料抵抗(3)工程上的屈服比指的是(4)表征材料抵抗冲击性能的指标是(5) 测量HBS 值时所采用的压头是和和的能力称为强度。