金属学与热处理总结(下).docx

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1、金属的塑性变形弹性模量：是晶体中原子间结合力的强弱与材料刚度相联系的量。刚度：材料产生弹性变形的难易程度。滑移：晶体的一部分相对于另一部分沿某些晶面和晶向发生相对滑动的结果。1.(要点)滑移应力在0~σe发生弹性形变，在σe~σs发生屈服(弹塑性变形)，在σs~σb发生纯塑性变形，在σb~σK发生缩颈。是特定晶面沿特定晶向发生的相对滑动。不发生结构的改变。a)滑移系：滑移面与该面上一个滑移方向的组合。滑移面总是原子排列最密的晶面，滑移方向也是原子排列最密的晶向；滑移系数目越多，材料越容易实现变形；通常塑性变形能力强弱：面心立方结构>体心立方结构>密排

2、六方结构。原子数原子半径配位数致密度最密晶面最密晶向滑移系数目体心立方(bcc)23a/480.68{011}<111>6x2=12面心立方(fcc)42a/4120.74{111}<110>4x3=12密排六方(hcp)6a/2120.74{0001}-3b)滑移的临界分切应力：τK=σScosφcosλ，其中σS为屈服极限，λ为外力与滑移方向的夹角，φ为力与滑移面的夹角。软取向：φ=λ=45度时，σS为最小值，易滑移。硬取向：φ=90度或λ=90度时，σS为无穷大，滑移系无法开动。c)多滑移：两个或更多的滑移系上进行的滑移。交叉形滑移带。d)交滑

3、移：两个或多个相交的滑移面沿同一滑移方向滑移，出现波纹状滑移带。e)滑移的位错机制：位错运动是晶体滑移的主要方式。特点：所需切应力小；原因：仅需少量原子的弹性偏移。f)位错交割与塞积是形变强化现象的源头，且与位错运动受阻有关。2.孪生把对称的两部分晶体称为孪晶，形成孪晶的过程称为孪生。一种特殊的塑性变形；晶体中有限宽度的部分产生一个均匀切变；切变得到孪晶；孪生不改变晶体结构，但改变有限区域内的晶体位向。孪生的特点：在切应力作用下发生，其临界切应力远大于滑移时。是一种均匀切变。孪晶有对称关系，在一定范围内改变了晶体的取向。3.(重点)多晶体塑性变形a)

4、变形特点i.各晶粒变形不同时性；ii.晶粒间、晶粒内变形的不均匀性；iii.相邻晶粒变形的协调性。产生原因：位错在晶界处塞积；塞积应力场与外应力场叠加引起相邻晶粒的变形。a)晶粒大小对塑性变形的影响同种材料多晶体强度高于单晶体强度；平均晶粒越细小，多晶体强度越高。细晶强化：晶粒越细小，屈服强度、硬度越高，塑性与韧性越好。机理：1.位错塞积应力集中程度小，开动相邻晶粒的位错需要更高的外应力；2.变形不均匀程度小，晶粒间、晶粒内与晶界处因变形不均匀导致的应力集中减轻，材料不易断裂，变形能力高；3.单位体积晶界面积大，裂纹扩展阻力大，韧性好。2.(要点)合

5、金的塑性变形a)单相固溶体的变形固溶强化：由于固溶体中存在着溶质原子，使得合金的强度，硬度提高，而塑性，韧性有所下降的现象。强化效果随溶质原子的加入量增加而增加。b)多相合金的塑性变形各相的性能、形态、分布、大小影响合金变形。i.两相均有一定塑性合金的变形能力取决于两相的体积分数，视为两相性能的混合。ii.塑性相+硬脆相合金变形能力取决于硬脆相的形态、大小、分布、数量。1.片状塑性相+片状脆性相(片状珠光体组织)减小片层尺寸，减小位错塞积，可使强度与塑性均提高。2.等轴状塑性相+颗粒状脆性相(粒状珠光体组织)a)脆性第二相不可变形时不可变形粒子对位错

6、运动的阻碍作用，其粒子间距越小，变形抗力越大。b)脆性第二相可变形时可变形微粒对位错运动的阻碍作用：颗粒尺寸小，与基体有共格或半共格界面，位错将切过粒子使之随同基体一起变形。3.(重点)塑性变形对金属组织与性能的影响a)显微组织与亚结构的变化i.组织：晶粒沿着变形方向伸长或压扁，变形量很大时形成纤维组织。ii.亚结构细化：随变形量增大，位错胞变多、变小，并逐渐成为细长的变形胞；位错密度提高，相互缠结在晶粒内形成胞状亚结构。iii.形成形变织构：各个晶粒在空间取向上逐渐趋于一致的组织状态。b)性能的变化i.加工硬化：强度（硬度）显著提高，而塑性韧性下降

7、的现象。硬化机制：运动位错间交互作用。可以强化金属，实现金属成形工艺，但会增加冷成形加工过程的变形抗力(可通过退火消除)。ii.对其他性能的影响(略)c)残余应力变形功一部分转变为储存能，以各类残余应力的形式表现。一般有害应消除，但也可有特殊的强化效应——表面残余压应力提高疲劳强度。分类：i.宏观残余应力(第一类内应力)：由宏观变形不均匀性引起的，易导致工件变形i.微观残余应力(第二类内应力)：由晶粒或亚晶粒之间的变形不均匀性引起，易导致工件开裂。ii.点阵畸变(第三类内应力)：由点阵缺陷(如空位、间隙原子、位错等)引起的，引起晶体的强化并使之处于热

8、力学不稳定状态。回复与再结晶(退火)退火时经历三个过程：回复、再结晶、晶粒长大。回复：指经过冷变形的金属在退