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1、冷加工，热加工，超塑性掌握塑性变形的特点及对组织和性能的影响掌握冷变形金属在加热时组织和性能的变化滑移系数指移方向滑移方向T = b COS第六章：1. 理解概念：形变强化，细晶强化，滑移，滑移系，滑移面，滑移方向，临界分切应力，取向因子，软位向，硬位向，挛生，纤维组织，形变织构，临界变形度，回复，再结 晶2.3.滑移的位错机制软位相：最容易出现滑移 硬位相：不能产生滑移6.3多晶体的塑性变形1、特点：不同时性：只有处在有利位向（取向因子最大）的晶粒的滑移系才能首先开动不均匀性：每个晶粒的变形量各不相同，而且由于晶界的强度高于晶内，使得每一个晶 粒内部的变形也是不均匀的。协调性:多晶体的塑性变
2、形是通过各晶粒的多系滑移来保证相互协调性。根据理论推算， 每个晶粒至少需要有五个独立滑移系。2、晶粒大小对塑性变形的影响_b =b + Kd 一 26.4塑性变形对金属组织与性能的影响组织的影响1. 形成纤维组织：2. 形成变形织构：晶体的择优选择3. 亚结构细化：随着变形量的增加，位错交织缠结，在晶粒内形成胞状亚结构，叫形变 胞4残余应力：残余内应力和点阵畸变.宏观内应力：微观内应力：点阵畸变：金属在塑性变形中产生大量点阵缺陷（空位、间隙原子、位错等），使点 阵中的一部分原子偏离其平衡位置，而造成的晶格畸变。1. 各向异性：形成了纤维组织和变形织构2. 形变强化：变形过程中，位错密度升高，导
3、致形变胞的形成和不断细化，对位错的滑 移产生巨大的阻碍作用组织结构：形成纤维组织和变形织构;亚结构细化;点阵畸变机械性能：各向异性;形变强化/加工硬化;形成残余内应力6.5冷变形金属的回复与再结晶回冷娈脂志典）回更也再站晶皿偈粒长大形变金属与合金退火过程示意图再蜡 回it鞍桎史一*、SS 度一形变金属与合蠢在退火过程中机械性能的的耋化示意图勰.理学1. 回复后的显微组织和性能：（去应力退火）1）金属的晶粒大小和形状不发生明显的变化2）亚结构变化3）金属的强度、硬度和塑性等机械性能变化不大4）内应力及电阻率等理化性能降低多边形化：实质上是位错从高能态的混乱状态向低能态的规则排列移动过程2. 再结
4、晶后的显微组织和性能1）金属的晶粒大小和形状发生明显的变化，形成等轴晶粒2）金属的强度、硬度有所降低，塑性、韧性有所提高3）内应力完全消除再结晶：冷变形后的金属加热到一定温度之后，在原来的变形组织中重新产生了无畸变 的新晶粒，而性能也发生了明显的变化，并恢复到完全软化状态，这个过程称之为再结晶。3. 再结晶晶粒大小的控制1）冷变形程度:变形度越大，晶粒越细小，大于临界变形度时2）原始晶粒尺寸:原始晶粒越细，再结晶晶粒越细3）杂质与合金元素:杂质与合金元素，细化晶粒4）变形温度:变形温度越高，再结晶晶粒越粗5）退火温度:退火温度越高，再结晶晶粒越粗T 再（K）= （0.350.4） T 熔（。加
5、热祖虞和先斐邮悝影响再结晶温度的因素1）变形度：变形度越大，再结晶温度越低2）金属的纯度：纯度越高，再结晶温度越低3）加热速度和保温时间:加热速度十分缓慢或和加热时间长，则再结晶温度升高；但过 快或时间短，则来不及形核和长大4）原始晶粒尺寸:原始晶粒尺寸越细，再结晶温度越低6.6金属的热加工1）改善铸锭和钢坯的组织，提高材料性能a）提高金属致密度b）细化晶粒c）打碎粗大组织，并均匀分布d）消除偏析（2）出现纤维组织，材料各向异性在热加工过程中铸态金属的偏析、夹杂物、第二相、晶界等逐渐沿变形方向延展，在宏观工件上勾画出一个个线条，这种组织也称为纤维组织。流线顺着纤维方向强度高，而在垂直于纤维的方
6、向上强度较低。在制订热加工工艺时，要尽可能使纤维流线方向与零件工作时所受的最大拉应力的方向 一致，并在零件内部封闭。（3）形成带状组织，性能明显降低复相合金中的各个相，在热加工时沿着变形方向交替地呈带状分布，这种组织称为带状 组织横向的塑性和韧性明显降低，切削性能恶化消除：正火：适用于变温单相的金属高温扩散退火：严重磷偏析（4）晶粒大小变化正确制定工艺，细化晶粒，提高性能变形量：变形量越大，晶粒越细，但避免临界变形度范围，且变形均匀热加工温度：变形量较大，变形温度过高，易引起二次再结晶终锻温度：终锻温度过高，晶粒粗大；终锻温度过低，造成加工硬化和残余应力冷拉钢丝卷制弹簧时，在卷成之后，要在25
7、0300进行退火，以降低其内应力并使之定 型，而硬度和强度基本保持不变。钢的热处理原理与热处理工艺主要内容：一、钢的热处理原理（五大转变）：1. 碳钢在加热时的组织转变一奥氏体化过程2. 碳钢冷却时的组织转变一珠光体转变；贝 氏体转变；马氏体转变；3. 回火转变（合金的时效；调幅分解）二、热处理工艺（四把火）：退火；正火；淬火；回火学习要求：一、钢的热处理原理1. 掌握等温转变曲线和连续冷却转变曲线2. 掌握碳钢在加热和冷却时的组织转变过程和转变产物的性能3. 掌握合金的时效和调幅分解过程二、热处理工艺掌握退火、正火、淬火和回火工艺的目的、温度和冷却方式，正确制定工艺第七章钢在加热和冷却时的转
8、变热处理定义将钢在固态下加热到预定的温度，保温预定的时间，然后以预定 的方式冷却下来的一种热加工工艺。普通工艺流程：冶炼、浇注（成分，结晶）A塑性变形（均匀组织，产生加工硬化）预备热处理（降低硬度、细化组织）切削加工（初步形状，但性能不好）最终热处理（调整性能，决定性能）精加工（定形，不影响性能）钢的临界点A1-P向Y转变温度A3-发生先共析a与y转变温度Acm-发生渗碳体与y转变温度7.2钢在加热时的转变奥氏体形成的热力学条件G = AGv+AGs +AGAG V 0以共析钢为例：（a）奥氏体形核0）奥民体长大 （c）剩余Fe4溶解 （d）奥氏体均勾化0J I 1010! IO1 1时间r/
9、s图共析耕过尚皂责体连续程却转壁曲o o D o DJOD10O o o o o OOQ O8 7 & 5 4 3 2 I6/15孕育期影响奥氏体形成速度的因素加热温度：扩散速度，相变驱动力原始组织：形核位置，碳扩散距离化学成分：碳，合金元素影响奥氏体晶粒大小的因素加热温度和保温时间加热速度化学成分：碳，合金元素7.3钢的过冷奥氏体转变曲线冷却方式:等温冷却;连续冷却等温转变曲线“C”曲线/ TTT曲线连续冷却转变曲线-CCT曲线相同点：都具有珠光体P和马氏体M转变区不同点：1.CCT曲线在TTT曲线右下方;2.CCT没有贝氏体B转变区;3.转变产物不同7.4珠光体转变珠光体转变：是过冷奥氏体
10、在临界温度A1以下较高的温度范围内进行的转变（共析钢在A1550C 之间），又称高温转变。是典型的扩散型相变。珠光体形态:片状:奥氏体分解;粒状：调质处理或者球化退火相邻两片兴3C或F）的平均距离.片间距示意图1、片状珠光体的组织形态珠光体珠光悻的片间距务:索氏体-屈氏体/托氏体匚.2. 片状珠光体的性能珠光体层片间距S0与性能，S0越小，性能越好珠光体转变的主要特点1）在A1温度以下的高温区进行的相变，对非合金钢约在550720C；（2）是渗碳体和铁素体交替组成的片层状组织，为共析转变；（3）在渗碳体和铁素体形核和长大的过程中，必须依靠碳的扩散，是扩散型相变；（4）珠光体的形核率随转变温度的
11、降低而增大，而原子的扩散随温度的降低而困难，故 珠光体转变的温度一时间曲线呈C字形。片状珠光体：组织：（F +片状渗碳体）三种:珠光体索氏体屈氏体性能：取决于片层间距的大小。较高的强度，塑韧性偏低。片层间距愈小，其强度、 硬度愈高，同时塑性、韧性也有所改善。片间距影响因素：过冷度（珠光体形成粒状珠光体：组织：（F +粒状渗碳体）性能：取决于粒状渗碳体的大小、形态和分布。具有较高的强度，较好的切削加工性能 （塑韧性好）及淬火工艺性能。颗粒越细，强度越高；颗粒越均匀，韧性越好。在硬度相同 的条件下，P粒状比P片拉伸性能好获得：球化退火、淬火+回火晶体结构：体心正方性能：强度和硬度；塑性和韧性；比容
12、原因：固溶强化；相变强化；时效强化；细晶强化马氏体相变强化机制：a. 固溶强化：过饱和的间隙原子碳在a相晶格中造成晶格的正方畸变，形成一个很强 的应力场，该应力场阻碍位错的运动，从而提高马氏体的强度和硬度。b. 相变强化：马氏体转变时，在晶体内造成晶格缺陷密度很高的亚结构。这些缺陷都将 阻碍位错的运动，使马氏体得到强化。c. 时效强化：马氏体形成以后，在随后的放置过程中，碳和合金元素的原子会向位错线 等缺陷处扩散而产生偏聚，发生自回火”，使位错难以运动，从而造成马氏体的强化。d. 晶界强化：通常情况下，原始奥氏体晶粒越细小，所得到的马氏体板条束也越细小， 而马氏体板条束阻碍位错的运动，使马氏体
13、得到强化。板条马氏体高塑韧性机制：a. 亚结构：胞状位错亚结构中存在低密度位错区，能缓和局部应力集中；且不存在显微 裂纹。b. 含碳量：含碳质量份数低，晶格畸变小，淬火应力小。马氏体的组织、性能比较 板条马氏体：（位错马氏体） 显微组织：相互平行排列的板条 空间形态：扁条状 亚结构：高密度的位错含碳量：低/中碳钢性能：强韧性转变特点：热力学；晶体学；动力学贝氏体转变的主要特点：中温相变上贝氏体 形成温度：550 350C相组成：成束分布、平行排列的铁素体和夹与其间的断续的条状渗碳体 显微组织：羽毛状亚结构：位错性能：强度和韧性均较低获得：魏氏组织：形成条件；消除方法转变产物定义组织片状马氏体：
14、（孪晶马氏体）针状或竹叶状凸透镜状孪晶高碳钢硬而脆下贝氏体350C Ms含碳过饱和的片状铁素体和其内部沉淀的碳化物针状或片状位错（密度较高）强度高，韧性好等温淬火结构性能奥氏体碳在Y-Fe中的固溶体等轴状多边形晶粒面心立方强度低、塑性高、比容最小 珠光体铁素体和渗碳体的混合物层片状强度较高、塑性较好贝氏体含碳碳过饱和的铁素体和渗碳体的混合物羽毛状或竹叶状强度不等、塑性不等 马氏体 碳在a-Fe中的过饱和固溶体 板条状或片状 体心正方强度高、比容最大第八章钢的回火转变及合金时效钢的回火转变和合金时效学习要求1. 掌握淬火钢的回火转变过程。掌握回火转变产物的组织和性能。正确制定回火工艺。2. 理解时效、脱溶概念，掌握合金脱溶过程，掌握时效后合金性能变化。3. 了解调幅分解概念及产生条件。淬火钢的回火转变过程1. 马氏体中碳的偏聚：20100C2. 马氏体分解:80350C3. 残余奥氏体转变:200300C4. 碳化物的转变:250400C5. 基体a相的回复、再结晶和碳化物的聚集长大：400650C钢的回火转变组织性能对比索氏体小片状（F+ Fe3C）较差回火索氏体等轴的F +粗
