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文档简介
材料成形及控制工程
—专业英语阅读张枫129024032钟娜娜129024033周兵129024034祝龙飞129024035热加工—HotWorking在金属学中,把高于金属再结晶温度的加工叫热加工(T>T再)。热加工可分为金属铸造、热轧、锻造、焊接和金属热处理等工艺。有时也将热切割、热喷涂等工艺包括在内。热加工能使金属零件在成形的同时改善它的组织,或者使已成形的零件改变结晶状态以改善零件的机械性能。铸造、焊接是将金属熔化再凝固成型。热轧、锻造是将金属加热到塑性变形阶段,再进行成型加工,如合金钢需加热到形成均匀奥氏体后,进行热轧、锻造,温度低塑性不好,易产生裂纹,温度过高金属件易过分氧化,影响加工件质量。金属热处理只改变金属件的金相组织,它包括:退火、正火、淬火、回火等。物理冶金—Physical
Metallurgy通过非化学方法达到改变金属性能目的之冶金相关知识的学科,其主要为常见的主题包括退火、调幅分解、形核、长大和粒子粗化等冶金过程的原理。3.
1
Physical
Metallurgy
of
Hot
WorkingThe
principles
of
the
physical
metallurgy
of
hot
working
are
now
well
recognized.
During
the
deformation
process
itself,
e.g.
a
rolling
pass,
work
hardening
takes
place
but
is
balanced
by
the
dynamic
softening
processes
of
recovery
and
recrystallization.
These
processes,
which
are
thermally
activated,
lead
to
a
flow
stress
that
depends
on
strain
rate
and
temperature
as
well
as
on
strain.
The
structural
changes
taking
place
within
the
material
result
in
an
increase
in
dislocation
density
with
strain
until
in
austenitic
steels
and
nickel-
and
copper-base
alloys
a
critical
strain
(εc)is
reached
when
the
stored
energy
is
sufficiently
high
to
cause
dynamic
recrystallization
.
With
further
strain,
dynamic
recrystallization
takes
place
repeatedly
as
the
new
recrystallized
grains
are
themselves
work-hardened
to
the
critical
level
of
stored
energy.
热加工物理冶金的原理现在得到了充分的认识。在变形过程中,例如轧制过程,加工硬化发生,但会被回复和再结晶的动态软化过程所平衡。这些热激活的过程,产生一个取决于应变率、温度以及应变的流动应力。材料内部结构发生变化,产生应变,导致位错密度增加;在奥氏体钢和镍-铜合金中,当内部储存能足够高时会发生动态再结晶,材料达到一个临界应变(εc),此时位错密度不再增加。随着应变进一步发生,因为新的再结晶晶粒自身发生加工硬化,使内部储存能达到临界水平,动态再结晶会重复发生。PS:高温下金属材料的塑性变形过程可分为三个阶段:第一阶段,在变形过程中发生加工硬化和动态软化两个过程,这两个过程交替进行;第二阶段,随着变形量的增加,位错密度继续增加,内部储存能也继续增加,当变形达到一定程度,使奥氏体发生另一种转变,即发生动态再结晶。动态再结晶的发生与发展,使更多的位错消失,奥氏体的变形抗力下降,直到奥氏体全部发生动态再结晶,应力达到稳定值;第三阶段,奥氏体发生动态再结晶之后,变形量不断增加,应力值基本保持不变,呈现稳定状态。PS:动态再结晶要达到临界变形量和在较高的变形温度下才能(奥氏体发生另一种转变)发生。PS:最终晶粒的大小取决于成核和晶粒长大的相对速率。上述两者都与温度有关,提高再结晶温度,晶粒尺寸会增加。These
dynamic
structural
changes
leave
the
metal
in
an
unstable
state
and
provide
the
driving
force
for
static
recovery
and
static
recrystallization
to
take
place
after
the
deformation
pass.
Static
recrystallization
may
be
followed
by
grain
growth
if
the
temperature
is
sufficiently
high.这些动态结构变化会使材料处于不稳定的状态,并且为变形后的静态回复和静态再结晶的产生提供驱动力。如果温度足够高,静态再结晶之后可能会有晶粒长大。In
order
to
be
able
to
apply
these
principles
to
commercial
working
processes,
we
require
answers
to
two
main
questions:
(a)
how
long
does
recrystallization
take
place
after
a
deformation
pass?(b)
what
grain
size
is
produced
by
recrystallization
and
grain
growth?
The
answers
determine
the
structure
of
the
material
entering
the
next
and
subsequent
passes
and
hence
influence
the
flow
stress
of
the
material
and
the
working
forces
required.
Eventually
they
determine
the
structure
and
properties
of
the
hot
worked
products.为了在商业的生产过程中应用这些原理,我们需要去回答两个主要的问题:a.变形过程之后多长时间才会发生再结晶?b.再结晶和长大之后的晶粒度是多少?答案决定了材料进行下一步和之后过程的组织结构,也因此影响材料的流动应力和需要的工作应力。最终它们决定了热轧产品的结构和性能。Words
and
Terms
:physical
metallurgy
物理冶金
work
hardening
加工硬化
static
recovery静态回复
thermally
activated
热激活的
hot
working
热加工
dynamic
softening
动态软化
recrystallization
再结晶
dislocation
density
位错密度
critical
strain
临界应变Questions:
l)
When
does
dynamic
recrystallization
take
place
within
the
material
work
hardened?
2)
What
do
the
answers
to
the
two
questions
determine?3.
1.
1
Dynamic
Structural
Change
During
the
deformation
of
austenite
at
hot-workingtemperaturesand
constant
strain
rate,
the
characteristic
form
of
stress-straincurve
observed
is
illustrated
in
Fig.
3.
1.Thesecurvesareforlow-alloysteels,testedintorsion,butaresimilartothoseobtainedforothersteelsintheausteniticconditiontestedintorsion,tension,orcompression.Afterinitialrapidwork-hardeningthecurvesgothroughamaximumassociatedwiththeoccurrenceofdynamicrecrystallization.The
peak
in
flow
stress
occurs
after
some
low
fraction
of
recrystallization
has
taken
place
so
the
strain
to
the
peak(εp)isalwaysgreaterthanthecriticalstrainfordynamicrecrystallization(εc).在热加工温度和恒定的应变率下的奥氏体变形期间,得到的应力—应变特性曲线如图3.1所示。这些曲线是对测试转矩的低合金钢而言,但与那些处于奥氏体状态下的钢在测试转矩,拉伸或者压缩方面相似。在最初的快速加工硬化之后,曲线的应变达到最大值,这与动态再结晶有关系。流动应力的峰值产生在一些小部分的再结晶发生之后,峰值处的应变εp总是大于动态再结晶的临界应变εc。图3-1
The
relationship
between
the
two
strains
is
complex
,
but
it
hasbeen
suggested
thatεc=αεp(whereαisaconstant)isareasonableapproximationforconditionsofdeformationofinterestinhotworking.However,theproposedvaluesofαdiffer,being0.83,0.86,and0.67.ItcanbeseenfromFig.3.1thatεpincreasessystematicallywithZener-Hollomonparameter(Z),independentoftheparticularcombinationofstrainrate(ε)andtemperature(T/K)intherelationship Z=εexpQdef/RTWheretheactivationenergyQdefforthisalloysteelis314KJ/mol.Asimilarvalueof312KJ/molisappropriateforarangeofC-Mnsteelsbutlowervaluesof270and286KJ/molhavealsobeenobserved.这两种应变之间的关系复杂,但对于在热加工
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