任务二金属学基础（情景三）

1、 项目三：金属材料及其工艺项目三：金属材料及其工艺轮机工程基础模块轮机工程基础模块任务二任务二 金属学基础金属学基础情景任务二情景任务二观察金属的结晶过程实验观察金属材料的塑性变形和再结晶过程情景任务一情景任务一情景任务三情景任务三实验观察合金与合金的相结构 项目三：金属材料及其工艺项目三：金属材料及其工艺轮机工程基础模块轮机工程基础模块【学习情境三学习情境三】实验观察金属材料的塑性变形实验观察金属材料的塑性变形和再结晶过程和再结晶过程能力目标：能力目标：学习任务：学习任务：1.理解金属材料塑性变形的实质；理解金属材料塑性变形的实质； 2.掌握再结晶过程掌握再结晶过程课内实践：课内实践：教学方

2、法：教学方法：引导文教学法引导文教学法1了解金属材料塑性变形的实质；了解金属材料塑性变形的实质； 2掌握塑性变形后金属组织及性掌握塑性变形后金属组织及性能的改变。能的改变。如何消除塑性变形后金属对后续如何消除塑性变形后金属对后续加工产生的不利影响加工产生的不利影响 项目三：金属材料及其工艺项目三：金属材料及其工艺轮机工程基础模块轮机工程基础模块学习领域：金属材料的塑性变形和再结晶学习情境：金属材料的塑性变形工作任务：掌握金属塑性变形及再结晶具体任务：实验观察金属材料的塑性变形和再结晶过程 引导文4. 塑性变形的实质是什么？5. 塑性变形对金属材料组织及性能的影响。2. 什么是滑移，滑移的特征？

3、3. 什么是孪生，孪生的特征？1. 单晶体塑性变形的方式？ 项目三：金属材料及其工艺项目三：金属材料及其工艺轮机工程基础模块轮机工程基础模块【任务描述任务描述】金属材料塑性变形（plastometric set）的实质是什么？塑性变形后金属的组织和性能会产生怎样的变化？如何消除塑性变形后金属对后续加工产生的不利影响？实验观察金属材料的塑性变形和再结晶过程。讨论分析： 项目三：金属材料及其工艺项目三：金属材料及其工艺轮机工程基础模块轮机工程基础模块 金属经熔炼浇注成铸锭以后，通常要进行各种压力加工，如金属经熔炼浇注成铸锭以后，通常要进行各种压力加工，如轧制、挤压、冷拔、锻压、冲压等，以获得具有一

4、定形状、轧制、挤压、冷拔、锻压、冲压等，以获得具有一定形状、尺寸和力学性能的型材、板材、管材或线材，以及零件毛坯尺寸和力学性能的型材、板材、管材或线材，以及零件毛坯或零件，并可以消除铸造过程中的某些缺陷。或零件，并可以消除铸造过程中的某些缺陷。压力加工的实压力加工的实质就是质就是塑性变形塑性变形。 【背景知识背景知识】 项目三：金属材料及其工艺项目三：金属材料及其工艺轮机工程基础模块轮机工程基础模块单晶体塑性变形基本形式：单晶体塑性变形基本形式：滑移滑移(fcc、bcc)和和 孪生孪生(hcp)。一、单晶体一、单晶体的塑性变形的塑性变形 项目三：金属材料及其工艺项目三：金属材料及其工艺轮机工程

5、基础模块轮机工程基础模块滑移滑移：指晶体在切应力的作用下，指晶体在切应力的作用下， 晶体的一部分沿一定的晶面晶体的一部分沿一定的晶面 (滑移面滑移面)上的一定方向上的一定方向(滑移方向滑移方向)相对于另一部分发生滑动。相对于另一部分发生滑动。滑移带：滑移带：当试样经过塑性变形后，在显微镜下观察，可在表面当试样经过塑性变形后，在显微镜下观察，可在表面看到许多相互平行的线条，称之为看到许多相互平行的线条，称之为滑移带滑移带。若干条滑移线组成一个滑移带若干条滑移线组成一个滑移带。1. 滑移滑移 项目三：金属材料及其工艺项目三：金属材料及其工艺轮机工程基础模块轮机工程基础模块（1）滑移的特点：）滑移的

6、特点： 正应力正应力只能引起弹性只能引起弹性变形及解理断裂。变形及解理断裂。 只有在只有在切应力切应力的作用下的作用下金属晶体才能产生塑性变金属晶体才能产生塑性变形。形。外力在晶面外力在晶面上的分解上的分解切应力作切应力作用下的变用下的变形形锌单晶拉锌单晶拉伸照片伸照片滑移只能在切应力的作用下发生。滑移只能在切应力的作用下发生。 项目三：金属材料及其工艺项目三：金属材料及其工艺轮机工程基础模块轮机工程基础模块正应力正应力：仅使晶格产生弹性伸长，当超过原子间结合力时，使仅使晶格产生弹性伸长，当超过原子间结合力时，使将晶体拉断；将晶体拉断；切应力切应力 ：使晶格产生弹性歪扭，在超过滑移抗力时引起滑

7、移使晶格产生弹性歪扭，在超过滑移抗力时引起滑移面两侧的晶体发生相对滑动。面两侧的晶体发生相对滑动。产生滑移的最小切应力称产生滑移的最小切应力称临界切应力临界切应力。 项目三：金属材料及其工艺项目三：金属材料及其工艺轮机工程基础模块轮机工程基础模块 把滑移设想为刚性整体滑动所需的理论临界切应力值比把滑移设想为刚性整体滑动所需的理论临界切应力值比实际测量临界切应力值实际测量临界切应力值大大3-43-4个数量级个数量级！金属金属计算值计算值 (MN/m(MN/m2)2)实测值实测值 (MN/m(MN/m2)2)计算值与实计算值与实测值之比测值之比铜铜银银金金镍镍镁镁锌锌640045004500110

8、00300048001.00.50.925.80.830.94640090004900190036005100（2）滑移）滑移的机理的机理 项目三：金属材料及其工艺项目三：金属材料及其工艺轮机工程基础模块轮机工程基础模块多多 脚脚 虫虫 的的 爬爬 行行（2）滑移）滑移的机理的机理 滑移是通过滑移面上位错（一排原子）的运动来实滑移是通过滑移面上位错（一排原子）的运动来实现的。现的。 项目三：金属材料及其工艺项目三：金属材料及其工艺轮机工程基础模块轮机工程基础模块（2）滑移）滑移的机理的机理 晶体通过位错运动产生滑移时，只在位错中心的少数原子发生移动，它们移动的距离远小于一个原子间距，因而所需临

9、界切应力小，这种现象称作位错的易动性。 位错是已滑移区和未滑移区的交界。 一个滑移面与其上的一个滑移方向组成一个滑移系。 滑移系越多， 金属发生滑移的可能性越大， 塑性就越好。（3）滑移系）滑移系 项目三：金属材料及其工艺项目三：金属材料及其工艺轮机工程基础模块轮机工程基础模块金属三种常见晶格的滑移系晶格类型体心立方 晶格面心立方 晶格密排六方 晶格滑移面110 6个111 4个0001 1个滑移方向 2个 3个 3个滑移系数目6*2=124*3=121*3=3如金属的塑性如金属的塑性： 面心立方面心立方 体心立方体心立方 密排六方密排六方 项目三：金属材料及其工艺项目三：金属材料及其工艺轮机

10、工程基础模块轮机工程基础模块 切切应力作用下晶体的一部分沿应力作用下晶体的一部分沿一定晶面和晶向相对于另一部一定晶面和晶向相对于另一部分发生均匀的移动。分发生均匀的移动。发生切变发生切变的部分称的部分称孪生带孪生带或或孪晶孪晶，沿其沿其发生孪生的晶面称发生孪生的晶面称孪生面孪生面，孪，孪生的结果使孪生面两侧的晶体生的结果使孪生面两侧的晶体呈镜面对称。呈镜面对称。 2. 2. 孪生孪生 项目三：金属材料及其工艺项目三：金属材料及其工艺轮机工程基础模块轮机工程基础模块 密排六方密排六方晶格金属滑移系少，常以孪生方式变形。晶格金属滑移系少，常以孪生方式变形。 体心立方体心立方晶格金属只有在低温或冲击

11、作用下才发生孪生变形。晶格金属只有在低温或冲击作用下才发生孪生变形。 面心立方面心立方晶格金属，一般不发生孪生变形，但常发现有孪晶存晶格金属，一般不发生孪生变形，但常发现有孪晶存在，这是由于相变过程中原子重新排列时发生错排而产生的，在，这是由于相变过程中原子重新排列时发生错排而产生的，称退火孪晶。称退火孪晶。奥氏体不锈钢中退火孪晶奥氏体不锈钢中退火孪晶钛合金六方相中的形变孪晶钛合金六方相中的形变孪晶 项目三：金属材料及其工艺项目三：金属材料及其工艺轮机工程基础模块轮机工程基础模块（1） 滑移滑移和和孪生孪生均在切应力作用下，沿一定晶面的一定晶向均在切应力作用下，沿一定晶面的一定晶向进行，产生塑

12、性变形。孪生使一部分晶体发生均匀移动，进行，产生塑性变形。孪生使一部分晶体发生均匀移动，滑移时伴随的移动只集中在滑移面上。滑移时伴随的移动只集中在滑移面上。 （2）孪生孪生所需要的临界切应力比滑移大得多，变形速度极快所需要的临界切应力比滑移大得多，变形速度极快，接近于声速。，接近于声速。在滑移较难进行时发生在滑移较难进行时发生孪生。孪生。（3）滑移滑移位错运动位错运动原子移动的相对位移是原子间距的整原子移动的相对位移是原子间距的整数值数值不引起晶格位向的变化；不引起晶格位向的变化； 孪生孪生晶格切变晶格切变原子移动的相对位移是原子间距的分数原子移动的相对位移是原子间距的分数值值孪晶晶格位向改变

13、孪晶晶格位向改变促进滑移。促进滑移。（4）孪生孪生产生的塑性变形量小（产生的塑性变形量小（滑移变形量的滑移变形量的10），）， 但但引起的晶格畸变大。引起的晶格畸变大。3. 滑移滑移和和孪生孪生 项目三：金属材料及其工艺项目三：金属材料及其工艺轮机工程基础模块轮机工程基础模块二、多晶体二、多晶体的塑性变形的塑性变形 工程上使用的金属绝大部分是多晶体。多晶体中每个晶粒的变形基本方式与单晶体相同。但由于多晶体材料中，各个晶粒位向不同，且存在许多晶界，因此变形要复杂得多。 项目三：金属材料及其工艺项目三：金属材料及其工艺轮机工程基础模块轮机工程基础模块 多晶体中每个晶粒位向不一致。一些晶粒的滑移面和

14、滑移方向接近于最大切应力方向(称晶粒处于软位向软位向), 另一些晶粒的滑移面和滑移方向与最大切应力方向相差较大(称晶粒处于硬位向硬位向)。在发生滑移时，软位向晶粒先开始。当位错在晶界受阻逐渐堆积时，其它晶粒发生滑移。因此多晶体变形时晶粒分批地逐步地变形，变形分散在材料各处。 项目三：金属材料及其工艺项目三：金属材料及其工艺轮机工程基础模块轮机工程基础模块 第二个要注意的问题是晶界的影响。晶界是原子排列不规则的地方，它对位错的移动有阻碍作用，要想使位错通过晶界，外界必须对它施加更大的力，所以晶界处的强度比晶内高。晶粒越细，单位体积内的晶界面积越多，对位晶粒越细，单位体积内的晶界面积越多，对位错的

15、阻碍作用越大，金属的强度越高。错的阻碍作用越大，金属的强度越高。 项目三：金属材料及其工艺项目三：金属材料及其工艺轮机工程基础模块轮机工程基础模块 纤维组织形成纤维组织形成 金属在外力作用下发生塑性变形时，随着变形金属在外力作用下发生塑性变形时，随着变形量的增加晶粒形状发生变化，沿变形方向被拉长或压扁。当量的增加晶粒形状发生变化，沿变形方向被拉长或压扁。当拉伸变形量很大时，晶粒变成细条状，金属中的夹杂物也被拉伸变形量很大时，晶粒变成细条状，金属中的夹杂物也被拉长，形成所谓纤维组织。拉长，形成所谓纤维组织。 三、三、 塑性变形对组织与性能的影响塑性变形对组织与性能的影响1. 塑性变形对金属组织结

16、构的塑性变形对金属组织结构的影响影响（1）晶粒发生变形，）晶粒发生变形， 沿形变方向被拉长或压扁沿形变方向被拉长或压扁。 项目三：金属材料及其工艺项目三：金属材料及其工艺轮机工程基础模块轮机工程基础模块金属金属经大的塑性变形时，由于位错的密度增大和发生交互作经大的塑性变形时，由于位错的密度增大和发生交互作用，大量位错堆积在局部地区，并相互缠结，用，大量位错堆积在局部地区，并相互缠结， 形成不均匀形成不均匀的分布，使晶粒分化成许多位向略有不同的小晶块，而在的分布，使晶粒分化成许多位向略有不同的小晶块，而在晶粒内产生亚晶粒。晶粒内产生亚晶粒。 5%冷变形纯铝中的位错网冷变形纯铝中的位错网金属变形后

17、的亚结构金属变形后的亚结构（2）亚结构形成）亚结构形成 项目三：金属材料及其工艺项目三：金属材料及其工艺轮机工程基础模块轮机工程基础模块 金属塑性变形到很大程度金属塑性变形到很大程度(70%以上以上)时，由于晶粒发生转动，时，由于晶粒发生转动，使各晶粒的位向趋近于一致，形成特殊的择优取向，这种有使各晶粒的位向趋近于一致，形成特殊的择优取向，这种有序化的结构叫做形变织构序化的结构叫做形变织构。板织构板织构丝织构丝织构形变织构示意图形变织构示意图各向异性导致的各向异性导致的“制耳制耳”变形前变形前变形后变形后各各晶粒的一定晶面和晶向平行于轧制方向晶粒的一定晶面和晶向平行于轧制方向板织构板织构丝织构

18、丝织构各晶粒的一定晶向平行于拉拔方向各晶粒的一定晶向平行于拉拔方向（3）形变织构）形变织构 项目三：金属材料及其工艺项目三：金属材料及其工艺轮机工程基础模块轮机工程基础模块随随冷塑性变形量增加，金属的强度、冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象称硬度提高，塑性、韧性下降的现象称加工硬化加工硬化。加工硬化加工硬化原因：原因：塑性变形塑性变形位错移动位错移动位错大量增殖位错大量增殖相互作用相互作用运动阻力运动阻力加大加大变形抗力变形抗力强度强度、硬度、硬度、塑性、韧性、塑性、韧性2. 塑性变形对金属性能的影响塑性变形对金属性能的影响（1 1）产生加工硬化）产生加工硬化 项目三

19、：金属材料及其工艺项目三：金属材料及其工艺轮机工程基础模块轮机工程基础模块加工硬化意义：加工硬化意义： 一一种有效的强化手段，对不能用热处理方法强化的合金尤种有效的强化手段，对不能用热处理方法强化的合金尤其重要；其重要；均匀均匀塑性变形和压力加工的保证；塑性变形和压力加工的保证；金属金属具有较好的变形强化能力，具有防止短时超载断裂能具有较好的变形强化能力，具有防止短时超载断裂能力，保证构件安全性；力，保证构件安全性；塑性，塑性，切削性能切削性能不利：塑性变形困难，给进一步变形带来困难不利：塑性变形困难，给进一步变形带来困难 中间退火中间退火消除消除 项目三：金属材料及其工艺项目三：金属材料及其

20、工艺轮机工程基础模块轮机工程基础模块影响影响金属的物理、化学性能金属的物理、化学性能 金属经塑性变形后，使电阻增金属经塑性变形后，使电阻增大，耐蚀性降低。大，耐蚀性降低。（2）使金属的性能产生各向异性）使金属的性能产生各向异性（3）物理化学性能变化）物理化学性能变化 项目三：金属材料及其工艺项目三：金属材料及其工艺轮机工程基础模块轮机工程基础模块去除去除外力后残留于且平衡于金属内部的外力后残留于且平衡于金属内部的应力应力第一类内应力第一类内应力宏观，表面和心部，塑性变形不均匀造成；宏观，表面和心部，塑性变形不均匀造成；第二类内应力第二类内应力微观，晶粒间或晶内不同区域变形不均；微观，晶粒间或晶

21、内不同区域变形不均；第三类内应力第三类内应力超微观，晶格畸变（超微观，晶格畸变（90%）。）。内应力（特别是第一、二类）的存在，使内应力（特别是第一、二类）的存在，使金属强度降低，易产金属强度降低，易产生应力腐蚀生应力腐蚀，引起零件加工、淬火过程中的，引起零件加工、淬火过程中的变形变形和和开裂开裂。因此，。因此，金属在塑性变形后，通常要进行金属在塑性变形后，通常要进行退火处理退火处理，以消除或降低内应，以消除或降低内应力力（4）产生残余应力）产生残余应力 项目三：金属材料及其工艺项目三：金属材料及其工艺轮机工程基础模块轮机工程基础模块 金属经冷变形后金属经冷变形后, , 组织处于不稳定状态组织

22、处于不稳定状态, , 有自发恢复到稳定状有自发恢复到稳定状态的倾向。但态的倾向。但在常温下，原子扩散能力小在常温下，原子扩散能力小, ,不稳定状态可长时间不稳定状态可长时间维持维持。加热可使原子扩散能力增加，金属将依次发生。加热可使原子扩散能力增加，金属将依次发生回复、再回复、再结晶结晶和和晶粒长大晶粒长大。 加热温度加热温度 黄铜黄铜三、三、 回复与再结晶回复与再结晶变形金属在加热时组织和性能的变化变形金属在加热时组织和性能的变化 项目三：金属材料及其工艺项目三：金属材料及其工艺轮机工程基础模块轮机工程基础模块 回复、再结晶和晶回复、再结晶和晶粒的长大都是粒的长大都是减少或消除减少或消除结构

23、缺陷结构缺陷的过程。相应材的过程。相应材料的内应力、晶粒尺寸、料的内应力、晶粒尺寸、强度、塑性等性能也发生强度、塑性等性能也发生对应变化。对应变化。 项目三：金属材料及其工艺项目三：金属材料及其工艺轮机工程基础模块轮机工程基础模块 回复回复是指在加热温度较低时，由于金属中的点缺陷及位错近是指在加热温度较低时，由于金属中的点缺陷及位错近距离迁移而引起的晶内某些变化。如空位与其他缺陷合并、距离迁移而引起的晶内某些变化。如空位与其他缺陷合并、同一滑移面上的异号位错相遇同一滑移面上的异号位错相遇 合并而使缺陷数量减少等，但合并而使缺陷数量减少等，但 仍保持高密度位错。仍保持高密度位错。l位错运动使其由

24、冷塑性变形时的位错运动使其由冷塑性变形时的无序状态变为垂直分布，形成亚无序状态变为垂直分布，形成亚晶界，这一过程称多边形化。晶界，这一过程称多边形化。1.1.回复回复 项目三：金属材料及其工艺项目三：金属材料及其工艺轮机工程基础模块轮机工程基础模块（1 1） 宏观应力基本去除，微观应宏观应力基本去除，微观应力仍然残存；力仍然残存；（2 2）力学性能，如硬度和强度稍有）力学性能，如硬度和强度稍有降低，塑性稍有提高；降低，塑性稍有提高； （3 3）光学金相组织看不出任何变化。）光学金相组织看不出任何变化。回复带来的组织性能变化回复带来的组织性能变化工业上常利用回复过程对变形工业上常利用回复过程对变

25、形金属进行去应力退火、以降低金属进行去应力退火、以降低残余内应力，残余内应力， 保留加工硬化效果。保留加工硬化效果。 项目三：金属材料及其工艺项目三：金属材料及其工艺轮机工程基础模块轮机工程基础模块2.2.再结晶再结晶被被拉长（或压扁）、破碎的晶拉长（或压扁）、破碎的晶粒沿着高密度位错的原晶粒边粒沿着高密度位错的原晶粒边界，通过重新生核、长大变成界，通过重新生核、长大变成新的均匀、细小的等轴晶，位新的均匀、细小的等轴晶，位错数目大大减少，基本消失。错数目大大减少，基本消失。铁素体变形铁素体变形80%670加热加热650加热加热再结晶的特点再结晶的特点 不是相变，再结晶前后新旧晶不是相变，再结晶

26、前后新旧晶粒的晶格类型和成分完全相同；粒的晶格类型和成分完全相同； 是形核与长大的过程；是形核与长大的过程； 再结晶没有确定的转变温度再结晶没有确定的转变温度。纯金属：纯金属：TR=0.4-0.35Tm(K)合金：合金：TR=0.5-0.7Tm(K) 项目三：金属材料及其工艺项目三：金属材料及其工艺轮机工程基础模块轮机工程基础模块再结晶带来的组织、性能变化再结晶带来的组织、性能变化（1）变形金属进行再结晶后，）变形金属进行再结晶后，金属的强度和硬度明显金属的强度和硬度明显 ，而塑，而塑性和韧性性和韧性，加工硬化现象被加工硬化现象被消除消除， 此时此时内应力全部消失内应力全部消失，（2）物理、化

27、学性能基本上恢）物理、化学性能基本上恢复到变形以前的水平。复到变形以前的水平。（3）再结晶生成的新的晶粒的）再结晶生成的新的晶粒的晶格类型与变形前、变形后的晶格类型与变形前、变形后的晶格类型均一样。晶格类型均一样。 消除加工硬化的热处理称为再结晶退火。再结晶退火温消除加工硬化的热处理称为再结晶退火。再结晶退火温度常比再结晶温度高度常比再结晶温度高100 200。 项目三：金属材料及其工艺项目三：金属材料及其工艺轮机工程基础模块轮机工程基础模块影响再结晶温度的因素影响再结晶温度的因素（1）预先变形度）预先变形度 预先变形度越大，晶粒破碎越严重，缺陷越多，组织预先变形度越大，晶粒破碎越严重，缺陷越

28、多，组织越不稳定，再结晶温度越低。但变形量达一定值后，再越不稳定，再结晶温度越低。但变形量达一定值后，再结晶温度变化很小。结晶温度变化很小。纯金属纯金属 TR 0.4Tm(K)；（2）金属的纯度）金属的纯度 杂质或合金元素，特别是高熔点元素，会阻碍原子的杂质或合金元素，特别是高熔点元素，会阻碍原子的扩散或晶界的迁移，提高再结晶温度。扩散或晶界的迁移，提高再结晶温度。合金：合金：TR=0.50.7Tm(K)（3）退火加热速度）退火加热速度 加热速度越快，再结晶温度越低。加热速度越快，再结晶温度越低。 项目三：金属材料及其工艺项目三：金属材料及其工艺轮机工程基础模块轮机工程基础模块3. 3. 再结

29、晶再结晶后的晶粒长大后的晶粒长大 再结晶完成后，若继续再结晶完成后，若继续升高加热温度或延长保温时间，将发生升高加热温度或延长保温时间，将发生晶粒长大晶粒长大，这是一个自发的过程。晶粒的长大是通过，这是一个自发的过程。晶粒的长大是通过晶界迁移晶界迁移进行的，是大晶粒吞并小晶粒的过程进行的，是大晶粒吞并小晶粒的过程。晶粒粗大会使金属的。晶粒粗大会使金属的强强度，尤其是塑性和韧性降低度，尤其是塑性和韧性降低 。580C保温保温8秒后的组织秒后的组织580C保温保温15分后的组织分后的组织700C保温保温10分后的组织分后的组织黄铜再结晶后晶粒的长大黄铜再结晶后晶粒的长大 项目三：金属材料及其工艺项

30、目三：金属材料及其工艺轮机工程基础模块轮机工程基础模块4. 影响影响再结晶退火后晶粒度的因素再结晶退火后晶粒度的因素（1）加热温度）加热温度加热温度越加热温度越 ，原子扩散能力越，原子扩散能力越 ，则晶界越易迁移，晶粒长大，则晶界越易迁移，晶粒长大也越也越 。再结晶退火温度对晶粒度的影响再结晶退火温度对晶粒度的影响（2）预先变形程度的影响）预先变形程度的影响 临界变形度：变形度越临界变形度：变形度越 ，再结晶，再结晶核心越核心越 ，再结晶，再结晶 后的晶粒越后的晶粒越 变形度过大（约变形度过大（约90%)：再次出现：再次出现异常长大异常长大 （由形变织构造成（由形变织构造成 ） 项目三：金属材

31、料及其工艺项目三：金属材料及其工艺轮机工程基础模块轮机工程基础模块原晶原晶粒粒变形晶变形晶粒粒新形成的新形成的小晶粒小晶粒全部新晶全部新晶粒粒残留的变形残留的变形晶粒晶粒 热加工再结晶温度再结晶温度冷加工热加工时产生的加工热加工时产生的加工硬化很快被再结晶产硬化很快被再结晶产生的软化所抵消，因生的软化所抵消，因而而热加工不会带来加热加工不会带来加工硬化效果。工硬化效果。四四. . 金属材料金属材料的热加工的热加工1. 金属材料的热加工与冷金属材料的热加工与冷加工的区别加工的区别 项目三：金属材料及其工艺项目三：金属材料及其工艺轮机工程基础模块轮机工程基础模块热加工与冷加工的特点热加工与冷加工的

32、特点热加工的特点：热加工的特点：不显示加工硬化现象，变形后获得再结晶组织不显示加工硬化现象，变形后获得再结晶组织冷加工的特点：冷加工的特点：有加工硬化现象，变形后获得加工硬化组织有加工硬化现象，变形后获得加工硬化组织 项目三：金属材料及其工艺项目三：金属材料及其工艺轮机工程基础模块轮机工程基础模块2.金属金属热加工时组织和性能的变化热加工时组织和性能的变化（1）热加工可使铸态金属与合金中的气孔焊合，使粗大的树枝）热加工可使铸态金属与合金中的气孔焊合，使粗大的树枝晶或柱状晶破碎，从而使晶或柱状晶破碎，从而使组织致密、成分均匀、晶粒细化组织致密、成分均匀、晶粒细化，力，力学性能提高学性能提高。（2

33、）热加工可获得）热加工可获得细小均匀、等轴的再结晶晶粒细小均匀、等轴的再结晶晶粒，从而使金属，从而使金属的力学性能全面提高。的力学性能全面提高。（3）热加工可使各种可变形的夹杂物会沿变形方向拉长呈流）热加工可使各种可变形的夹杂物会沿变形方向拉长呈流线分布，也称线分布，也称纤维组织纤维组织。热加工时应力求使流线合理分布。热加工时应力求使流线合理分布。（4）热加工常会使复相合金中的各个相沿着加工变形方向交替）热加工常会使复相合金中的各个相沿着加工变形方向交替地呈带状分布，称为地呈带状分布，称为带状组织带状组织。带状组织会使金属材料的力学性。带状组织会使金属材料的力学性能产生方向性，特别是横向塑性和

34、韧性明显降低。一般带状组织能产生方向性，特别是横向塑性和韧性明显降低。一般带状组织可以通过可以通过正火正火来消除来消除 项目三：金属材料及其工艺项目三：金属材料及其工艺轮机工程基础模块轮机工程基础模块金属热加工时组织和性能的变化金属热加工时组织和性能的变化（a）锻造曲轴 (b) 切削加工曲轴曲轴流线分布 项目三：金属材料及其工艺项目三：金属材料及其工艺轮机工程基础模块轮机工程基础模块正火组织正火组织带状组织带状组织在加工亚共析钢时，发在加工亚共析钢时，发现钢中的现钢中的F与与P呈带状分呈带状分布，这种组织称布，这种组织称带状组带状组织。织。l带状组织与枝晶偏析被带状组织与枝晶偏析被沿加工方向拉长有关。沿加工方向拉长有关。可通过多次可通过多次正火正火或或扩散扩散退火退火消除消除。 项目三：金属材料及其工艺项目三：金属材料及其工艺轮机工程基础模块轮机工程基础模块 表示晶粒大小的尺度叫表示晶粒大小的尺度叫晶晶粒度。粒度。可用晶粒的平均面可用晶粒的平均面积或平均直径表示。积或平均直径表示。 工业生产上采用工业生产上采用晶粒度等晶粒度等级级来表示晶粒大小。来表示晶粒大小。 标准晶粒度