上海交大材料加工原理ppt课件.ppt

《上海交大材料加工原理ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、材料加工原理之材料液态成形原理冶金缺陷冶金缺陷1、内应力①定义：加工过程中各部分变形不一致，又相互制约，不能单独变形，在材料内部各部分之间产生的相互平衡的应力。瞬时内应力：加工过程中不同时期的内应力。残余内应力：加工结束后最终存在于材料内部的应力。材料加工原理之材料液态成形原理冶金缺陷②形成原因：A、不均匀加热或冷却导致各部分膨胀或收缩不一致造成。例如：单独加热中心杆中心杆受压两侧杆受拉a)内应力<σs无塑性变形，冷却完全回复，无残余应力。b)内应力>σs塑变冷却后无法回弹。材料加工原理之材料液态成形原理冶金缺陷B、不均匀加热或冷却引起固态相变不同步如钢中奥氏体比容(面心)0.122cm

2、3/g<铁素体0.127cm3/g(体心)，由外而里，外拉内压C、塑性加工变形速度不同步→延伸量大小不一致（大的受压、小的受拉）→约束产生应力D、机械阻碍：受物体（或构件）外部约束件对变形的限制，如铸型、型芯对铸件。与上述不同：约束去除，应力→0材料加工原理之材料液态成形原理冶金缺陷③影响作用临界内应力：σ临界>σb=>产生裂纹残余内应力：σ残=>裂纹：氢致残余裂纹、应变时效裂纹、应力腐蚀裂纹使用性能：工作应力的叠加导致性能下降。加工精度：平衡破坏后变形。材料加工原理之材料液态成形原理冶金缺陷④防止与消除：防止：根除—各部分变形不受约束工艺措施－平衡加热、同步胀缩工艺局限性—>难免热应力

3、减少：工艺上尽量，防裂纹（σ内<σb）消除：退火—彻底机械（锤击、振动、爆炸）—改善材料加工原理之材料液态成形原理冶金缺陷2、偏析（宏观、微观）材料成分偏离平衡状态的现象（必然）①微观偏析（短程偏析）晶内和晶界等微区内由于非平衡凝固造成1）枝晶偏析：较快冷却—原子扩散不充分（成分不均）=>晶轴（先结晶—高熔点）与分枝（次晶轴）及枝间区（后结晶低熔点）树枝状晶体内部成分的不均匀。材料加工原理之材料液态成形原理冶金缺陷处于一个晶粒（树枝晶）内部－－又称晶内偏析影响因素（据溶质再分配理论）A液—固相线距离：即结晶温度间隔。（TL-TS）↑→TS↓→扩散↓偏析↑B原子扩散能力：D↓偏析↑钢中DP

4、无偏析快速凝固材料加工原理之材料液态成形原理冶金缺陷2）晶界偏析晶粒之间最后凝固部分（晶界区）积累了更多的低熔点组元与夹杂造成晶界偏析。比晶内偏析更严重，甚至产生新相影响作用：机械性能↓特别是δ与αk；抗热裂性↓；耐蚀性↓消除：均匀化退火（扩散退火），低温长时间（TS以下100～200℃）材料加工原理之材料液态成形原理冶金缺陷②宏观偏析长程偏析－发生在区域之间的成分差异，又称区域偏析例如，定向生长、区熔分类：正偏析，逆偏析，重力偏析1）正偏析（正常偏析）K<1:先凝固外层含溶质元素低，内部

5、溶质含量高，杂质集中不能消除，只能控制（如：T浇↓，V冷↑）用途：提纯（区熔）材料加工原理之材料液态成形原理冶金缺陷2)逆偏析（反偏析）K>1，铸件外层凝固，溶质含量反而高于内层含量。易发于凝固区间宽，凝固收缩大，缓慢，枝晶半径大，液态金属气体含量高时3）重力偏析（比重偏析）由于固液相间比重差别较大而引起上下成分不均匀例：过共晶铸铁，石墨上浮；Pb-Sb含量Sb上浮材料加工原理之材料液态成形原理冶金缺陷重力偏析防止措施快凝加入第三元素，形成熔点高，比重与液相接近的化合物凝固时形成树枝状骨架，阻止沉浮Pb-SnPb-Cu骨架材料加工原理之材料液态成形原理冶金缺陷3、非金属夹杂物来源：内生夹

6、杂：熔化与凝固过程冶金反应产物脱OPS产物或N2、O2、S溶解因偏析造成局部过饱和后以化合物或低熔共晶物析出形成夹杂外来夹杂：耐火材料、造型材料危害：连续性，均匀性破坏影响金属的机械性能、致密性、耐蚀性能分布于晶界时使金属具有红脆性，是热裂的主原因材料加工原理之材料液态成形原理冶金缺陷夹杂物的成分、性能、形状、大小、数量、分布对性能的影响球形→影响↓；针状、尖角影响↑↑（应力集中）事物的另一方面：高熔点、细小颗粒→好的作用非自发形核核心→细化沉淀强化—N化物弥散材料加工原理之材料液态成形原理冶金缺陷③控制因素（对不利的夹杂）A、原材料纯度B、加工过程保护（真空、气体）C、杂质清除D、工艺

7、上避免熔渣和空气进入液态金属，为排渣提供有利条件。材料加工原理之材料液态成形原理冶金缺陷4、缩孔和缩松①缩孔：凝固时体积收缩，得不到液态金属的补充。柱晶逐层凝固时→通过液态金属的流动使收缩集中于铸件最后凝固部位形成集中缩孔。②缩松：糊状凝固→糊状区、液固共存—液体流动困难→晶间树枝间得不到补充→分散的小缩孔材料加工原理之材料液态成形原理冶金缺陷铸件中缩孔的形成示意图材料加工原理之材料液态成形原理冶金缺陷③危害：机械性能气密性、耐蚀性