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金屬的塑性變形與再結晶

文章出處:江蘇鳳谷節能科技有限公司www.belvieshade.com責任編輯:江蘇鳳谷節能科技有限公司www.belvieshade.com人氣:-發表時間:2016-09-11 08:10【

1.解釋下列名詞

加工硬化、回復、再結晶、熱加工、冷加工。

答:加工硬化:隨著塑性變形的增加,金屬的強度、硬度迅速增加;也會塑性、韌性迅速下降的現象。

回復:為了消除金屬的加工硬化現象,將變形金屬加熱到某一溫度,以使其組織和性能發生變化。在加熱溫度較低時,原子的活動能力不大,這時金屬的晶粒大小和形狀沒有明顯的變化,只是在晶內發生點缺陷的消失以及位錯的遷移等變化,因此,這時金屬的強度、硬度和塑性等機械性能變化不大,而只是使內應力及電阻率等性能顯著降低。此階段為回復階段。

再結晶:被加熱到較高的溫度時,原子也具有較大的活動能力,使晶粒的外形開始變化。從破碎拉長的晶粒變成新的等軸晶粒。和變形前的晶粒形狀相似,晶格類型相同,把這一階段稱為“再結晶”。

熱加工:將金屬加熱到再結晶溫度以上一定溫度進行壓力加工。

冷加工:在再結晶溫度以下進行的壓力加工。

2.產生加工硬化的原因是什么?加工硬化在金屬加工中有什么利弊?

答:①隨著變形的增加,晶粒逐漸被拉長,直至破碎,這樣使各晶粒都破碎成細碎的亞晶粒,變形愈大,晶粒破碎的程度愈大,這樣使位錯密度顯著增加;同時細碎的亞晶粒也隨著晶粒的拉長而被拉長。因此,隨著變形量的增加,由于晶粒破碎和位錯密度的增加,金屬的塑性變形抗力將迅速增大,即強度和硬度顯著提高,而塑性和韌性下降產生所謂“加工硬化”現象。②金屬的加工硬化現象會給金屬的進一步加工帶來困難,如鋼板在冷軋過程中會越軋越硬,以致最后軋不動。另一方面人們可以利用加工硬化現象,來提高金屬強度和硬度,如冷拔高強度鋼絲就是利用冷加工變形產生的加工硬化來提高鋼絲的強度的。加工硬化也是某些壓力加工工藝能夠實現的重要因素。如冷拉鋼絲拉過??椎牟糠?,由于發生了加工硬化,不再繼續變形而使變形轉移到尚未拉過??椎牟糠?,這樣鋼絲才可以繼續通過??锥尚?。

3.劃分冷加工和熱加工的主要條件是什么?

答:主要是再結晶溫度。在再結晶溫度以下進行的壓力加工為冷加工,產生加工硬化現象;反之為熱加工,產生的加工硬化現象被再結晶所消除。

4.與冷加工比較,熱加工給金屬件帶來的益處有哪些?

答:(1)通過熱加工,可使鑄態金屬中的氣孔焊合,從而使其致密度得以提高。

(2)通過熱加工,可使鑄態金屬中的枝晶和柱狀晶破碎,從而使晶粒細化,機械性能提高。

(3)通過熱加工,可使鑄態金屬中的枝晶偏析和非金屬夾雜分布發生改變,使它們沿著變形的方向細碎拉長,形成熱壓力加工“纖維組織”(流線),使縱向的強度、塑性和韌性顯著大于橫向。如果合理利用熱加工流線,盡量使流線與零件工作時承受的最大拉應力方向一致,而與外加切應力或沖擊力相垂直,可提高零件使用壽命。

5.為什么細晶粒鋼強度高,塑性,韌性也好?

答:晶界是阻礙位錯運動的,而各晶粒位向不同,互相約束,也阻礙晶粒的變形。因此,金屬的晶粒愈細,其晶界總面積愈大,每個晶粒周圍不同取向的晶粒數便愈多,對塑性變形的抗力也愈大。因此,金屬的晶粒愈細強度愈高。同時晶粒愈細,金屬單位體積中的晶粒數便越多,變形時同樣的變形量便可分散在更多的晶粒中發生,產生較均勻的變形,而不致造成局部的應力集中,引起裂紋的過早產生和發展。因此,塑性,韌性也越好。

6.金屬經冷塑性變形后,組織和性能發生什么變化?

答:①晶粒沿變形方向拉長,性能趨于各向異性,如縱向的強度和塑性遠大于橫向等;②晶粒破碎,位錯密度增加,產生加工硬化,即隨著變形量的增加,強度和硬度顯著提高,而塑性和韌性下降;③織構現象的產生,即隨著變形的發生,不僅金屬中的晶粒會被破碎拉長,而且各晶粒的晶格位向也會沿著變形的方向同時發生轉動,轉動結果金屬中每個晶粒的晶格位向趨于大體一致,產生織構現象;④冷壓力加工過程中由于材料各部分的變形不均勻或晶粒內各部分和各晶粒間的變形不均勻,金屬內部會形成殘余的內應力,這在一般情況下都是不利的,會引起零件尺寸不穩定。

7.分析加工硬化對金屬材料的強化作用?

答:隨著塑性變形的進行,位錯密度不斷增加,因此位錯在運動時的相互交割、位錯纏結加劇,使位錯運動的阻力增大,引起變形抗力的增加。這樣,金屬的塑性變形就變得困難,要繼續變形就必須增大外力,因此提高了金屬的強度。

8.已知金屬鎢、鐵、鉛、錫的熔點分別為3380℃、1538℃、327℃、232℃,試計算這些金屬的最低再結晶溫度,并分析鎢和鐵在1100℃下的加工、鉛和錫在室溫(20℃)下的加工各為何種加工?

答:T再=0.4T熔;鎢T再=[0.4*(3380+273)]-273=1188.2℃; 鐵T再=[0.4*(1538+273)]-273=451.4℃; 鉛T再=[0.4*(327+273)]-273=-33℃; 錫T再=[0.4*(232+273)]-273=-71℃.由于鎢T再為1188.2℃>1100℃,因此屬于熱加工;鐵T再為451.4℃<1100℃,因此屬于冷加工;鉛T再為-33℃<20℃,屬于冷加工;錫T再為-71<20℃,屬于冷加工。

9.在制造齒輪時,有時采用噴丸法(即將金屬丸噴射到零件表面上)使齒面得以強化。試分析強化原因。

答:高速金屬丸噴射到零件表面上,使工件表面層產生塑性變形,形成一定厚度的加工硬化層,使齒面的強度、硬度升高。 

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