金属热处理工艺学有色金属的热处理课件.ppt

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1、有色金属的热处理有色金属的基本介绍黑色金属有色金属钢铁材料。非铁金属。有色金属的分类：有色轻金属：密度小于4.5g/cm3的金属材料（铝、镁、锂等）；有色重金属：密度大于4.5g/cm3的金属材料（铜、镍、铅、锡等）；稀有金属：地壳含量稀少的金属（锆、钨、钼、铌、钽等）；贵金属：（金、银、铂族金属）有色金属和合金的性能，取决于成分、组织、加工过程、热处理过程。有色金属的强化途径有色金属的强化途径：冷变形强化；固溶强化；沉淀强化；过剩相强化；细化组织强化；纤维增强复合强化。有色金属的强化途径冷变形强化冷变形也称作冷作硬化。金属材料在再结晶温度以下的变形称为冷变形

2、。冷变形后材料即被强化，强化程度随变形程度、变形温度及材料本身性质有关。同种材料在同一温度下冷变形时，变形程度越大则强度越高，但延伸率降低。图Cu-Zn合金压下量与力学性能的关系图几种有色金属屈服强度与压下量的关系有色金属的强化途径冷变形强化冷变形强化是金属材料常用的强化方式之一，适用于工业纯材，固溶体型合金及热处理不强化的多相合金。某些合金冷变形时能形成较好的织构而在一定方向上强化，称为织构强化。金属材料发生冷变形强化的原因是：冷变形时金属内部位错密度增大，而且位错互相缠结，形成胞状结构，阻碍位错运动，使不能移动的位错数量剧增，以致需要更大的力才能使位错克服

3、障碍而运动。变形程度越大，上述情况越严重，则材料的变形抗力越大，强度越高。有色金属的强化途径固溶强化合金元素固溶到基体金属中形成固溶体时，合金的强度、硬度一般都会得到提高，称为固溶强化。可贵的是，对合金进行固溶强化时，强度、硬度得到提高的同时，塑性还能保持在良好的水平上。合金元素溶入基体金属之后，使机体金属中的位错密度增加，同时晶格发生畸变。畸变所产生的应力场与位错周围的弹性应力场交互作用，使合金元素聚集到位错附近，形成“气团”，位错要运动就必须克服气团的钉扎作用，带着气团一起移动，或从气团中挣脱出来，因此需要更大的切应力。合金元素对基体金属的强化效果主要取决

4、于合金元素原子与基体金属原子的尺寸差别。一般原子尺寸差别越大，对置换固溶体的强化效果可能越大。有色金属的强化途径固溶强化采用固溶强化合金时，应挑选强化效果高的合金元素。但更重要的是选择在基体金属中固溶度大的合金元素，因为固溶体强化效果随被固溶的元素百分含量增大而增加。例如：Cu，Mg是Al合金的主要合金元素；Al，Zn是Mg合金的主要合金元素；Zn，Al，Sn是Cu合金的主要合金元素。进行固溶强化时，往往采用多元少量的复杂合金化原则（即多种合金元素同时加入，但每种元素加入量少），使固溶体的成分复杂化，这样可以使固溶体的强化效果更高，并能保持到较高的温度。有色金

5、属的强化途径沉淀强化在固溶度随温度降低而减小的合金系中，当合金元素含量超过一定限度后，淬火可获得过饱和固溶体。在较低温度加热（时效），过饱和固溶体发生分解，析出弥散相，引起合金的强化，称为沉淀强化。通过这种强化方法，合金的强度可以提高百分之几十至几倍。沉淀强化是Al，Mg，Cu等有色金属材料常用的有效强化手段。沉淀强化的效果取决于合金的成分、淬火后固溶体过饱和度、强化相特性、分布以及弥散度等因素。强化效果最好的合金位于极限溶解度成分及其附近的成分范围。图二元系相图d为B在A中的极限固溶度t为成分为d的合金的最佳淬火温度有色金属的强化途径沉淀强化试验证明，过饱和

6、固溶体的分解要经过一个过程，一般对大多数合金来说，开始是溶质元素扩散、偏聚、形成无数溶质元素富集的亚显微区域，成为G.P.区；随时效时间的延长，或时效温度的升高，G.P.区长大为过渡相（具有一种中间过渡的与母相共格的晶体结构），而后才形成析出相（具有独立的非共格晶体结构）。将金属氧化物或难熔化合物的超细粉末与基体金属的粉末混合烧结，也可以得到弥散强化材料。这种材料在基体金属上分布着高温下很稳定的弥散难熔质点，耐热性能很好。有色金属的强化途径沉淀强化图Al-Mg二元相图图纯镁图Mg-1%Al图Mg-3%Al图Mg-6%Al图Mg-6%Al有色金属的强化途径过剩相

7、强化过量的合金元素加入到基体金属中，一部分溶入固溶体，超过极限溶解度的部分则不能溶入，形成过剩第二相，简称过剩相。过剩相对合金一般都有强化作用，其强化效果与过剩相本身性能有关，过剩相的强度、硬度越高，强化效果越大。但硬脆过剩相含量超过一定限度后，合金变脆，性能反而降低。此外，还与过剩相的形态、大小、数量和分布有关。等轴、细小和均匀分布时的强化效果最好。粗大、沿晶界分布或呈针状时合金变脆，强度也不高。另外，还与过剩相与基体之间的界面强度有关。将金属氧化物或难熔化合物的超细粉末与基体金属的粉末混合烧结，也可以得到弥散强化材料。这种材料在基体金属上分布着高温下很稳定

8、的弥散难熔质点，耐热性能很好。有色金属