金属材料成形过程中的行为与性能变化

第3章金属材料成形过程中的行为与性能变化,3.2铸造、焊接过程中材料行为及性能变化,3.3冷塑性变形过程中的材料行为及性能变化,3.4热塑性变形过程中的材料行为及性能变化,3.1金属的凝固（solidificationofmetal）,第3章金属材料成形过程中的行为与性能变化零件常用的成形方法：铸件整体凝固成形。焊件局部熔化（凝固）连接成形。其它件塑性成形（包括切削成形），如锻件、冲压件及机制件。成形过程中材料内部组织结构有变化材料行为、性能变化。,3.1金属的凝固（solidificationofmetal）3.1.1纯金属的结晶（crystallizationofpuremetal）过冷现象（supercooling）液态金属实际结晶温度低于理论结晶温度的现象。T1体心立方（Fe、Cr）密排六方（Zn、Mg）。现象2：塑性变形过程中（如拉伸、弯曲），强度变大、塑性变小。,组织变化晶粒（组织）沿变形方向拉长及纤维化。晶粒（碎化）与亚结构（亚晶）细化。晶体缺陷，畸变择优取向效应。性能变化加工硬化（workhardening）随变形程度增加，强度、硬度上升，塑性、韧性下降的现象。作用：难以继续变形，需退火软化；强化手段之一;抵抗局部过载；许多冷成型加工的保证。产生残余应力（residualstress）各部分及各晶粒之间的变形不均和晶格畸变所产生。各向异性（anisotropy）晶粒的择优取向和组织纤维化引起。,图3-11,图3-12,图3-13,图3-14,3.3.2冷塑性变形金属加热时组织和性能的变化冷塑变后金属处于上述不稳定状态（加热后）向稳定状态转变。回复（recovery）T不高时，原子短程扩散回到平衡位置，畸变，残余应力，理化性能恢复。,图3-15,图3-16,再结晶（recrystallization）通过形核与长大无畸变的等轴晶，强度塑性（加工硬化消除），组织与力性完全恢复。晶粒长大（graingrowth）T晶粒长大粗等轴晶性能影响再结晶晶粒大小的因素：温度、时间与变形程度（自学）,3.4热塑性变形过程中的材料行为及性能变化热塑性变形加工（hotworking）目的：一是成形；二是改善材料组织与性能。热塑性变形加工对材料的具体影响：改善铸态组织和性能致密（焊合气孔、疏松），偏析，粗晶细化等，使性能。形成热加工纤维组织（流线fiberstructure）夹杂物等沿受力方向排列呈纤维状性能各向异性，对使用有重要影响。,图3-17,表3-1,图3-18,课堂讨论：1.锻造工件如何合理选择流线。2.某工厂用冷拔钢丝绳直接吊运加热至1100的破碎机颚板，吊至中途钢丝绳突然断裂。这条钢丝绳是新的，事前经过检查，并无疵病。试分析钢丝绳断裂的原因。作业：3，4，6，9，10。,本章结束,图3-1纯金结晶时冷却曲线示意图,返回,图3-2纯金属结晶过程示意图,返回,图3-3钢锭中的树枝状晶体,返回,图3-4树枝状晶体生长示意图,返回,图3-5形核率和长大速率与过冷度的关系曲线,返回,图3-6铸件的宏观组织形成过程示意图,图3-7镇静钢锭宏观组织示意图,返回,图3-8沸腾钢锭宏观组织示意图,返回,图3-9焊逢的融化区及凝固过程示意图,图3-10奥氏体焊缝显微组织,图3-11低碳钢冷塑性变形后的显微组织,返回,(a)冷变形量30%,(b)冷变形量50%,图3-12形变组织示意图,返回,图3-13经5%冷变形的纯铝中的位错网络,返回,图3-14各向异性导致的“制耳