第3章 金属材料成形过程中的行为与性能变化.ppt
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1、第3章 金属材料成形过程中的行为与性能变化,3.2 铸造、焊接过程中材料行为及性能变化,3.3 冷塑性变形过程中的材料行为及性能变化,3.4 热塑性变形过程中的材料行为及性能变化,3.1 金属的凝固(solidification of metal),第3章 金属材料成形过程中的行为与性能变化 零件常用的成形方法:铸 件整体凝固成形。焊 件局部熔化(凝固)连接成形。其它件塑性成形(包括切削成形),如锻件、冲压件及机制件。成形过程中材料内部组织结构有变化材料行 为、性能变化。,3.1 金属的凝固(solidification of metal)3.1.1 纯金属的结晶(crystallizatio
2、n of pure metal)过冷现象(supercooling)液态金属实际结晶温度低于理论结晶温度的现象。T1T0,T=T0T1 过冷度结晶过程(Crystallization process)形核+长大 具体过程:不同地点同时、不断形核核长大相遇多晶体。结晶速度:取决于形核率N和长大速度G,一般 T,结晶速度。,图3-1,图3-2,晶核的形成(nucleation)一般均依附模壁及未溶粒子而非自发形核。例1:窗花(冰花)例2:人工降雨晶核的长大(growth)多树枝状长大(方向性散热所致)。,图3-3,图3-4,3.1.2 合金结晶的特点(crystallization of allo
3、y)纯金属结晶:产物为单相,无成分变化,得均匀的单 相多晶体组织。合 金 结 晶:单相(固溶体)或多相(混合物)复杂形态的组织,成分变化,易形成成分偏析。,3.1.3 晶粒大小和控制(grain size and control)晶粒大小与性能:室温及不太高的温度下,细晶材料强韧性好细晶强化。晶 粒 大 小 度 量:晶粒度 ASTM 112 级(粗细超细)。影 响 因 素:N/G 比值值越大,晶粒越细。获 得 细 晶 方 法:过冷度T,T,N。加形核剂,非自发核心数量。机械方法,搅拌,振动等,以破碎细小枝晶、增加核心。,图3-5,3.2铸造、焊接过程中材料行为及性能变化 3.2.1 铸锭组织(
4、ingot microstructure)实际结晶时,液态金属在模腔中凝固,存在模壁作用 方向性散热,最终形成三晶区的铸锭组织。表面细等轴晶区:模壁激冷(大T)及非自发形核细小晶粒薄层,无实用价值。柱 状 晶 区:T且方向性散热垂直模壁单相长 大柱晶,致密但粗大,性能有方向性且柱晶间为薄弱环节。中心 等轴 晶区:温度均匀,到处同时形核、各向长大,晶粒较小,性能较好。,图3-6,3.2.2铸锭缺陷(ingot defect)各种缩孔、缩松,补缩不全造成;气孔,溶解及反应生成的,未完全排出;非金属夹杂物,冶炼过程中带入或生成;各种成分偏析,分微观偏析(枝晶偏析等)和宏观偏析(区域偏析和比重偏析等)
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