文档介绍：第三章金属的结晶与塑性变形
教学目的和要求
;掌握结晶的规律和形核的方式;了解金属晶核长大方式;掌握晶粒细化的方法
,了解多晶体和合金的塑性变形;掌握塑性变形对金属组织和性能的影响
;了解热加工对金属组织和性能的影响
教学内容提纲
一、金属的结晶
1 金属结晶的温度
a-理论结晶温度曲线 b-实际结晶温度曲线
金属结晶的冷却曲线示意图
过冷度: ΔT =T0-T1。
影响因素:冷却速度、金属性质和纯度有关。
冷却速度越大,则过冷度越大,实际金属结晶温度越低。反之,若冷却速度无限小(即散热无限慢)时,则实际结晶温度与平衡结晶温度趋于一致。然而,实践证明晶体总是在过冷情况下结晶,过冷是金属结晶的必要条件。
纯金属的结晶过程:晶核形成和长大。
纯金属结晶过程示意图
纯金属结晶过程示意图
4. 金属晶核形成的方式
自发形核: 以过冷液体中的相起伏(液体中有规
则排列的原子集团)为基础的形核;
非自发形核:依附于过冷液体中的某些杂质质点
表面而形核。
5 金属晶粒的细化方法
金属内部晶粒越细小,则晶界越多且晶格畸变越
大。从而使金属强度、硬度提高,并使变形均匀分布
在许多晶粒上,塑性、韧性也好。
晶粒度/(晶粒数/mm2)
σb/MPa
σs/MPa
δ(%)
237
46
51
274
70
194
294
108
金属结晶后晶粒大小与单位时间、单位体积内的形核数量Z和形核率N和长大速度G有关,若晶核的形成速率很大,而长大速度很小时,便可得到很细的晶粒。
生产中常采用1)增加过冷度ΔT;2)变质处理;3)附加振动等细化晶粒的方法。
6 金属的同素异构转变
把—种金属具有两种或两种以上的晶格结构称为同素异构性,这种金属的晶格结构随温度变化而改变的现象,称为同素异构转变。
同素异构转变与液态金属结晶存在着明显区别,主要表现在:同素异构转变时晶界处能量较高,新的晶核往往在原晶界上形成;固态下原子扩散比较困难,固态转变需要较大的过冷;固态转变时会产生体积变化,在金属中引起较大的内应力。
纯铁的同素异构转变
单晶体的塑性变形
晶体在外力作用下任何晶面的分力:
二、金属的塑性变形
正应力:使晶格发生弹性变形或断裂
切应力:使晶格发生弹性歪扭或塑性变形
晶面