金属热处理总结

第六章：

1.理解概念：形变强化，细晶强化，滑移，滑移系，滑移面，滑移方向，临界分切应力，取向因子，软位向，硬位向，孪生，纤维组织，形变织构，临界变形度，回复，再结晶，冷加工，热加工，超塑性

2.掌握塑性变形的特点及对组织和性能的影响

3.

4.

5.掌握冷变形金属在加热时组织和性能的变化

滑移的位错机制

φ

λ

σ

τcos

cos

s

k

=

软位相：最容易出现滑移 硬位相：不能产生滑移

6.3多晶体的塑性变形 1、特点：

不同时性：只有处在有利位向（取向因子最大）的晶粒的滑移系才能首先开动 不均匀性：每个晶粒的变形量各不相同，而且由于晶界的强度高于晶内，使得每一个晶粒内部的变形也是不均匀的。

协调性：多晶体的塑性变形是通过各晶粒的多系滑移来保证相互协调性。根据理论推算，每个晶粒至少需要有五个独立滑移系。

2、晶粒大小对塑性变形的影响

6.4塑性变形对金属组织与性能的影响 组织的影响 1.形成纤维组织：

2.形成变形织构：晶体的择优选择

3.亚结构细化：随着变形量的增加，位错交织缠结，在晶粒内形成胞状亚结构，叫形变胞

4残余应力：残余内应力和点阵畸变. 宏观内应力： 微观内应力：

点阵畸变：金属在塑性变形中产生大量点阵缺陷（空位、间隙原子、位错等），使点阵中的一部分原子偏离其平衡位置，而造成的晶格畸变。

2

1-

+=Kd

o s σσ

1.各向异性：形成了纤维组织和变形织构

2.形变强化：变形过程中，位错密度升高，导致形变胞的形成和不断细化，对位错的滑移产生巨大的阻碍作用

组织结构：形成纤维组织和变形织构;亚结构细化;点阵畸变

机械性能：各向异性;形变强化/加工硬化;形成残余内应力

6.5冷变形金属的回复与再结晶

形变金属与合金退火过程示意图

1.回复后的显微组织和性能:（去应力退火）

1)金属的晶粒大小和形状不发生明显的变化

2)亚结构变化

3)金属的强度、硬度和塑性等机械性能变化不大

4)内应力及电阻率等理化性能降低

多边形化：实质上是位错从高能态的混乱状态向低能态的规则排列移动过程

2.再结晶后的显微组织和性能

1)金属的晶粒大小和形状发生明显的变化，形成等轴晶粒

2)金属的强度、硬度有所降低，塑性、韧性有所提高

3)内应力完全消除

再结晶：冷变形后的金属加热到一定温度之后，在原来的变形组织中重新产生了无畸变的新晶粒，而性能也发生了明显的变化，并恢复到完全软化状态，这个过程称之为再结晶。

3.再结晶晶粒大小的控制

1）冷变形程度:变形度越大，晶粒越细小，大于临界变形度时

2）原始晶粒尺寸:原始晶粒越细，再结晶晶粒越细

3）杂质与合金元素:杂质与合金元素，细化晶粒

4）变形温度:变形温度越高，再结晶晶粒越粗

5）退火温度:退火温度越高，再结晶晶粒越粗

T再（K）= (0.35~0.4) T熔（K）

影响再结晶温度的因素

1）变形度:变形度越大，再结晶温度越低

2）金属的纯度:纯度越高，再结晶温度越低

3）加热速度和保温时间:加热速度十分缓慢或和加热时间长，则再结晶温度升高；但过快或时间短，则来不及形核和长大

4）原始晶粒尺寸:原始晶粒尺寸越细，再结晶温度越低

6.6金属的热加工

1) 改善铸锭和钢坯的组织，提高材料性能

a)提高金属致密度

b)细化晶粒

c)打碎粗大组织，并均匀分布

d)消除偏析

(2) 出现纤维组织，材料各向异性

在热加工过程中铸态金属的偏析、夹杂物、第二相、晶界等逐渐沿变形方向延展，在宏观工件上勾画出一个个线条，这种组织也称为纤维组织。---------流线

顺着纤维方向强度高，而在垂直于纤维的方向上强度较低。

在制订热加工工艺时，要尽可能使纤维流线方向与零件工作时所受的最大拉应力的方向一致，并在零件内部封闭。

(3) 形成带状组织，性能明显降低

复相合金中的各个相，在热加工时沿着变形方向交替地呈带状分布，这种组织称为带状组织

横向的塑性和韧性明显降低，

切削性能恶化

消除：正火：适用于变温单相的金属

高温扩散退火：严重磷偏析

(4) 晶粒大小变化

正确制定工艺，细化晶粒，提高性能

变形量：

变形量越大，晶粒越细，但避免临界变形度范围，且变形均匀

热加工温度：

变形量较大，变形温度过高，易引起二次再结晶

终锻温度：

终锻温度过高，晶粒粗大；终锻温度过低，造成加工硬化和残余应力

冷拉钢丝卷制弹簧时，在卷成之后，要在250~300进行退火，以降低其内应力并使之定型，而硬度和强度基本保持不变。

钢的热处理原理与热处理工艺

主要内容：

一、钢的热处理原理(五大转变)：

1.碳钢在加热时的组织转变─奥氏体化过程

2.碳钢冷却时的组织转变—珠光体转变；贝

氏体转变；马氏体转变；

3. 回火转变（合金的时效；调幅分解）

二、热处理工艺(四把火)：

退火；正火；淬火；回火

学习要求：

一、钢的热处理原理

1.掌握等温转变曲线和连续冷却转变曲线

2.掌握碳钢在加热和冷却时的组织转变过程和转变产物的性能

3.掌握合金的时效和调幅分解过程

二、热处理工艺

掌握退火、正火、淬火和回火工艺的目的、温度和冷却方式，正确制定工艺

第七章钢在加热和冷却时的转变

热处理定义