金属材料及热处理02均匀化退火.ppt

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1、三、均匀化退火3.1概述3.2铸态合金的组织与性质特点3.3均匀化退火过程中的组织性能变化3.4均匀化退火的应用与工艺规程3.5小结三、均匀化退火（1)均匀化处理的对象是铸锭或铸件3.1概述金属材料及热处理3.1概述有利于铸锭或铸件的后续冷、热加工或热处理提高塑性，降低变形抗力；减小淬火出现过热、过烧的可能性。铸造过程中，非平衡凝固导致成分不均匀和非平衡凝固组织效应（非平衡组织、粗大析出相、淬火效应等）。⇒性能不均匀、塑性差、变形抗力大以及耐蚀性差。（2)均匀化处理的目的是，有利于铸锭的加工制品或铸件的最终使用性能提高耐蚀性能；防止层状组织，减弱材料各项异性；提高组织稳定性，防止蠕变导

2、致材料形状大小改变；提高强度、塑性。（铸件——均匀化与固溶处理可以合并）（3)均匀化处理的原因是，（4)均匀化处理过程中主要固态相变是高温扩散还伴随第二相粗化和球化、溶解与析出、晶粒长大等，使组织趋于平衡态。（1）平衡与非平衡凝固过程冷速较大，凝固较快，固相扩散来不及，α相平均成分沿bc变化，且达到c，由α+β共晶组织；枝晶生长也导致凝固有先后。得到成分不均匀的α相固溶体+非平衡共晶组织。平衡凝固过程与组织金属材料及热处理3.2铸态合金的组织与性质特点3.2铸态合金的组织与性质特点非平衡凝固过程形成成分为x1的均匀固溶体(α)B高B低共晶组织过剩相枝晶干枝晶沟B低B高枝晶生长在工业生产

3、的冷却条件下，铸造组织的不平衡特征表现如下，基体固溶体成分不均匀，晶内偏析，组织呈树枝状；产生非平衡共晶组织；可溶相在基体中的最大固溶度发生偏移，过剩相增多；高温形成的不均匀固溶体，有的处于过饱和状态。金属材料及热处理3.2铸态合金的组织与性质特点（2）非平衡凝固组织特点金属材料及热处理3.2铸态合金的组织与性质特点（附录1）在生产条件下，α相固溶体呈树枝状，在枝晶胞间和晶界上除了少量的非平衡共晶组织外，当成份超过临界浓度k时，还有非平衡过剩相（金属间化合物）是普遍的。⇒单相成分的出现非平衡过剩相；多相成分的过剩相增多（非平衡——原过剩相或其它新相）合金元素来不及析出来，部分浓度高者在

4、冷却过程中来不及析出，固溶体可能会处于过饱和状态，淬火效应。非平衡共晶组织中，通常，α相依附于α初晶相上，β相则以网状分布在枝晶网胞周围，在显微组织中观察不到典型的共晶形态。即也可能有离异共晶组织金属材料及热处理3.2铸态合金的组织与性质特点（附录2）金属材料及热处理3.2铸态合金的组织与性质特点（附录3）（3）铸态合金性能特点和非平衡凝固带来的危害塑性下降抗电化学腐蚀能力下降成分不均匀，出现非平衡脆性相，塑性下降。尤其是，在枝晶网胞或晶界上生成粗大网状脆性相，塑性严重下降。成分不均匀，枝晶胞中心与胞界电位差大，形成浓差微电池，抗电化学腐蚀能力下降。尤其是，在枝晶网胞或晶界上生成粗大网

5、状脆性相，抗蚀力严重下降。材料各向异性增强成分不均匀，具有不同成分的微区在变形过程中延长而形成带状结构，造成材料各向异性。尤其是，在枝晶网胞或晶界上粗大网状脆性相破碎，而沿晶（带）间分布，增大层断和晶（带）间断裂的倾向，增大各向异性。材料工艺参数难以控制成分不均匀，固相线温度下移，后续加热加工和热处理工艺参数难以控制。尤其是，在枝晶网胞或晶界上低熔点化合物或共晶混合物，易过热、过烧。变形抗力增大产生淬火效应，非平衡组织存在，大量过剩相存在，会引起变形抗力增大。另外，成分不均匀，性能不均，形变不均，也会导致开裂，易产生内应力，不利于加工。组织处于亚稳定状态组织处于亚稳定状态，在高温工作或

6、长时间服役过程中，会向稳定化方向蠕变，而造成组织、性能、形状和尺寸不稳。金属材料及热处理3.2铸态合金的组织与性质特点3.3均匀化退火过程中的组织性能变化金属材料及热处理3.3均匀化退火过程中的组织性能变化（1)均匀化退火过程中的组织变化Tt高温，长时√√☓加热、高温保温过程成分扩散均匀化非平衡相溶解TAB二者是相互制约的两个过程。通常，非平衡过剩相溶解后，固溶体的成分仍然不均匀，还需保温扩散。但，在大多数情况下，可以用非平衡相完全溶解所需要的时间来估计均匀化时间。而非平衡相完全溶解所需要的时间可由显微金相观察来确定。应该指出的事，均匀化处理只能消除或减少晶内偏析，而对区域偏析的影响甚

7、微，另外，消除区域偏析需晶间扩散，而晶间扩散会因晶间夹杂和空隙而难以实现。均匀化溶解枝晶偏析消除（均匀化）枝晶偏析消除，成分均匀化;非平衡相消失，过剩相减少;非平衡组织平衡化（相转变），亚稳相消失，平衡第二相球化和聚集，块状、网状第二相消失;过饱和固溶体分解；晶粒长大因此，单相合金→（高温）成分均匀的单相固溶体多相合金→（高温）成分均匀单相固溶体+粗大球形第二相颗粒的组织冷却过程过饱和固溶体脱溶需防止晶间析出（过慢）和淬火效应（过快）；需控制冷