金属材料任务二 之活动3

1、2022-4-281任务二 金属材料的性能金属材料的性能金属材料的工艺性能建议：2课时学习活动2学习目的与要求 熟悉并掌握金属工艺性能的概念及内容。熟悉并掌握金属工艺性能的种类及其衡量指标或方法熟悉并掌握金属材料工艺性能对其应用的影响了解并熟悉如何提高金属材料的工艺性能的方法和要点学习重点 金属工艺性能的概念及内容、金属工艺性能的种类及其衡量指标或方法、金属材料工艺性能对其应用的影响 学习难点 金属材料工艺性能的测试如何提高金属材料的工艺性能的方法和要点一、概述：金属材料一般加工过程： 冶炼铸件铸锭热锻锻件铸造热轧板材、棒材、型材、管材机加工焊接机加工冷轧、冷拔、冷冲零件1、概念：金属材料工艺

2、性能-是金属材料对不同加工工艺方法的适应能力。2、种类：铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能、热处理性能等。3、作用：工艺性能直接影响零件制造工艺、质量、成本，是选材和制定零件加工工艺路线时必须考虑的重要因素。 二、铸造性能 铸造性能是铸造成形过程获得外形准确、内部无明显缺陷铸件的能力。铸造性能主要取决于金属的流动性、收缩性和偏析倾向等。举例说明：铸造性能1、流动性 熔融金属的流动能力称为流动性流动性。流动性好的金属，充型能力强，能获得轮廓清晰、尺寸精确、外形完整的铸件。影响流动性的因素主要是化学成分和浇注的工艺条件。 受化学成分的影响，通常各元素比例能达到同时结晶的成分（共晶成分）时的

3、合金流动性最好。常用铸造合金中，灰铸铁的流动性最好，铝合金次之，铸钢最差。2、收缩性 铸造合金由液态凝固和冷却至室温的过程中，体积和尺寸减小的现象称为收缩性收缩性。铸造合金收缩性过大会影响尺寸精度，还会在内部产生缩孔、疏松、内应力、变形和开裂等缺陷。铁碳合金中，灰铸铁收缩率小，铸钢收缩率大。3、偏析倾向 金属凝固后，内部化学成分和组织不均匀的现象称为偏析偏析。偏析严重时，可使铸件各部分的力学性能产生很大差异，降低铸件质量，尤其是对大型铸件危害更大。三、锻造性能 用锻压成形方法获得优良锻件的难易程度称为锻压性能锻压性能。常用塑性和变形抗力两个指标来综合衡量。塑性越好，变形抗力越小，则金属的锻压性

4、能越好。化学成分会影响金属的锻压性能，纯金属的锻压性能优于一般合金。铁碳合金中，含碳量越低，锻压性能越好；合金钢中，合金元素的种类和含量越多，锻压性能越差，钢中的硫硫会降低锻压性能。金属组织的形式也会影响其锻压性能。举例说明锻造性能四、焊接性能 焊接性能是金属材料对焊接加工的适应性，即在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。对碳钢和低合金钢而言，焊接性能主要与其化学成分有关（其中碳的影响最大）。如低碳钢具有良好的焊接性能，而高碳钢和铸铁的焊接性能则较差。举例说明焊接性能五、切削加工性能切削金属材料的难易程度称为材料的切削加工性能切削加工性能 一般用工件切削时的切削速度、切削抗力的大

5、小、断屑能力、刀具的耐用度以及加工后的表面粗糙度来衡量。影响切削加工性能的因素主要有化学成分、组织状态、硬度、韧性、导热性及形变强化等。硬度低、韧性好、塑性好的材料，切屑易黏附于刀刃而形成刀瘤，切屑不易折断，致使表面粗糙度变差，并降低刀具的使用寿命；而硬度高、塑性差的材料，消耗功率大，产生热量多，并降低刀具的使用寿命。一般认为材料具有适当硬度和一定脆性时，其切削加工性能较好，例如灰铸铁比钢的切削加工性能好。 另外，切削塑性金属材料时，工件在加工表面层的硬度明显提高而塑性下降的现象称为表面加工硬化表面加工硬化。此时在加工表面受刀具挤压产生的塑性变形部分不能恢复，因而产生的变形抗力较大，表面形变强

6、大。当以较大的切削深度再次切削时，刀具不易切入，并使刀具易磨损，而且在加工表面硬化层常常伴有裂纹，使表面粗糙度值增大，疲劳强度下降。因此，应尽量设法消除这种现象。举例说明金属切削加工性能六、热处理性能 热处理是改善钢切削加工性能的重要途径，也是改变材料力学性能的重要途径。热处理性能包括淬透性、淬硬性、过热敏感性、变形开裂倾向、回火脆性倾向、氧化脱碳倾向等(这些内容将在钢的热处理一章中详细讲述)。 碳钢热处理变形的程度与其含碳量有关。一般情况下，含碳量越高，变形与开裂倾向越大，而碳钢又比合金钢的变形开裂倾向严重。钢的淬硬性也主要取决于含碳量。含碳量高，材料的淬硬性好。 七、回复与再结晶（一）回复

7、1、定义：冷变形后的金属在加热温度不高时，其化学组织未发生明显改变时所产生的某些亚结构和性能的变化过程，叫回复叫回复 。 2、特点： 加热T低：T回 = (0.250.3)T熔； 显微组织无明显变化： 晶粒内部亚结构发生变化：点缺陷 ； 位错密度， 异号位错的合并； 同号位错的规整化多边形化（仍保留高位错密度）：形成回复亚晶， 性能变化： HB、略 ，、略；R；原因：晶格畸变 内应力 力性变化不大，理、化性能变化较大； 加工硬化基本保持。位错密度还记得什么是位错密度吗？请回答。3、回复的应用：去应力退火 其目的：保持强硬度水平; 消除内应力;恢复物、化性能。 钢件：250300回复为什么能保持

8、强硬度？消除内应力（二）再结晶1、定义：冷变形金属在低于固态相变温度的较高温度下，通过新晶核的形成与长大，由畸变晶粒变为等轴晶粒的过程。2、特点： 加热温度较高：TT再 T再0.4T熔；实际: +100200 显微组织显著变化 等轴无畸变新晶粒； 亚结构：位错密度大大降低； 性能显著变化： HB、；、 内应力完全消除。3、影响T再的因素 T熔 ： T熔， T再 如：Fe: 1538 450; Pb(Sn): 300(200)0; W: 330011001200 原因：原子间结合力强，难扩散 纯度：纯度，杂质% ，T再 变形程度：变形程度，T再 原因： 储存能，驱动力 变形度-温度曲线 （二）

9、晶粒长大随T，t，晶粒长大 1、驱动力： 界面能 2、长大方式： “大吃小”； 晶界拉直: 120，近六边形（直晶界最稳定，自发过程）。 晶粒长大示意图 （三） 影响再结晶晶粒度的因素 1、加热温度： T，d 原因：原子扩散能力强、 晶界易迁移再结晶退火温度对晶粒尺寸的影响2、预先变形量：均匀度 = 1090%：, d = 2 10%：异常长大 90%：异常长大 原因：驱动力因素、形核因素、形变织构因素 二次再结晶避开临界变形量（2 10%）：形变量很大时(90 95%)或在较高温度下某些晶粒的异常长大过程。预先变形度与在结晶晶粒度关系曲线3、合金元素、杂质及第二相质点均阻碍晶界运动细化； 分布愈弥散、细小、量多细化效果好（四）再结晶退火 目的： 中间退火：消除加工硬化；冷拔铁铬铝电阻丝生 产中；氢气保护再结晶退火 无相变金属的细晶强化（如Al、Cu等）： 冷塑变 + 再结晶退火细化的再结晶晶粒总 结金属材料工艺性能概念、种类金属材料的锻造