金屬工藝學(xué)7word版本

金屬工藝學(xué)74.

濃度確定BCA←

A%B%↗C%↘1）確定O點(diǎn)的成分1）過(guò)O作A角對(duì)邊的平行線2）求平行線與A坐標(biāo)的截距得組元A的含量O3）同理求組元B、C的含量5.濃度三角形中有特殊意義的直線1）與某一邊平行的直線BCA←

A%B%↗C%↘PQ含對(duì)角組元濃度相等課堂練習(xí)4.繪出A＝40%的合金1020304050607080905.繪出C＝30%的合金ABC908070605040302010102030405060708090←

A%B%↗C%↘BCA←

A%B%↗C%↘Da1′a2′c2c12）過(guò)某一頂點(diǎn)作直線a1a2FEG＝=一法則與定律

（1）共線法則：在一定溫度下，三元合金兩相平衡時(shí)，合金的成分點(diǎn)和兩個(gè)平衡相的成分點(diǎn)必然位于成分三角形內(nèi)的同一條直線上。（由相律可知，此時(shí)系統(tǒng)有一個(gè)自由度，表示一個(gè)相的成分可以獨(dú)立改變，另一相的成分隨之改變。）

（2）杠桿定律：用法與二元相同。第五章＝圖5-70三元系中的直線法則(3)兩條推論1）給定合金在一定溫度下處于兩相平衡時(shí)，若其中一個(gè)相的成分給定，另一個(gè)相的成分點(diǎn)必然位于已知成分點(diǎn)連線的延長(zhǎng)線上。2）若兩個(gè)平衡相的成分點(diǎn)已知，合金的成分點(diǎn)必然位于兩個(gè)已知成分點(diǎn)的連線上。第五章第六節(jié)三元相圖分析圖5-70三元系中的直線法則(4)重心定律

在一定溫度下，三元合金三相平衡時(shí)，合金的成分點(diǎn)為三個(gè)平衡相的成分點(diǎn)組成的三角形的質(zhì)量重心。（由相律可知，此時(shí)系統(tǒng)有一個(gè)自由度，溫度一定時(shí)，三個(gè)平衡相的成分是確定的。）平衡相含量的計(jì)算：所計(jì)算相的成分點(diǎn)、合金成分點(diǎn)和二者連線的延長(zhǎng)線與對(duì)邊的交點(diǎn)組成一個(gè)杠桿。合金成分點(diǎn)為支點(diǎn)。計(jì)算方法同杠桿定律。第五章2）

重心法則BCA←

A%B%↗C%↘

efd——適用于三相平衡的情況RL

L＋

二、勻晶相圖

T（℃）AB固相線液相線單相區(qū)雙相區(qū)勻晶轉(zhuǎn)變：由液相直接結(jié)晶出單相固溶體的轉(zhuǎn)變（相變）形成勻晶相圖的條件2組元晶體結(jié)構(gòu)相同、原子尺寸、電負(fù)性相似1.組元在液相、固相均可完全互溶第五章BCA

三元?jiǎng)蚓鄨D1相圖分析

點(diǎn)：Ta,Tb,Tc-三個(gè)純組元的熔點(diǎn)；面：液相面、固相面；區(qū)：L,α,L+α。

2三元固溶體合金的結(jié)晶規(guī)律

BCA結(jié)晶過(guò)程LL→

t1t2液相成分沿液相面、固相成分沿固相面，呈蝶形規(guī)律變化。（立體圖不實(shí)用）

共軛線：平衡相成分點(diǎn)的連線。3投影圖

（1）等溫線投影圖：可確定合金結(jié)晶開(kāi)始、結(jié)束溫度。（2）全方位投影圖：勻晶相圖不必要。2h,10-22第五章相平衡與相圖-第六節(jié)三元系相圖第五章第六節(jié)三元相圖分析固相面投影液相面投影4等溫界面（水平截面）（1）做法：某一溫度下的水平面與相圖中各面的交線。BCA第六節(jié)三元相圖分析第五章（2）截面圖分析

3個(gè)相區(qū)：L,α,L+α;

2條相線：L1L2,S1S2（共軛曲線）;若干連接線：可作為計(jì)算相對(duì)量的杠桿（偏向低熔點(diǎn)組元；可用合金成分點(diǎn)與頂點(diǎn)的連線近似代替；過(guò)給定合金成分點(diǎn)，只能有唯一的共軛連線。）

5變溫截面（垂直截面）

（1）做法：某一垂直平面與相圖中各面的交線。（2）二種常用變溫截面經(jīng)平行于某條邊的直線做垂直面獲得；經(jīng)通過(guò)某一頂點(diǎn)的直線做垂直面獲得。

2h第五章第六節(jié)三元相圖分析

垂直截面BCACBCA（3）結(jié)晶過(guò)程分析成分軸的兩端不一定是純組元；注意液、固相線不一定相交；不能運(yùn)用杠桿定律（液、固相線不是成分變化線）。(1)定出P,R,S三點(diǎn)的成分

本章目的：1闡明金屬塑性變形的主要特點(diǎn)及本質(zhì)；2指出塑性變形對(duì)金屬組織和性能的影響；3揭示加工硬化的本質(zhì)與意義。第六章金屬及合金的塑性變形與斷裂本章學(xué)習(xí)方法：1.了解金屬的斷裂。2.理解金屬與合金的塑性變形、塑性變形對(duì)金屬組織和性能的影響。重點(diǎn)：塑性變形對(duì)金屬組織和性能的影響?！?-1金屬的變形特性

一金屬變形的方式及研究方法1方式：彈性變形塑性變形斷裂成形失效二工程應(yīng)力應(yīng)變曲線

低碳鋼應(yīng)力應(yīng)變曲線

--典型性①分析變形過(guò)程；②強(qiáng)度、塑性指標(biāo)的意義σe、σs、σb、δ、ψσ-1；εσbσsσe三彈性模量與剛度

σ=E·ε；τ=G·γ；----彈性模量意義：⑴拉伸曲線上，斜率；⑵彈性變形難易；⑶組織不敏感：取決于原子間結(jié)合力材料種類(lèi)；晶格常數(shù)；原子間距剛度構(gòu)件剛度：A·E——彈性變形難易材料剛度：E§6-2單晶體的塑性變形塑性變形研究思路：①基本單元——單晶體變形特性②晶界影響——多晶體變形特性③相界——合金變形特性塑性變形方式：滑移；孿生F一．滑移現(xiàn)象與滑移特點(diǎn)1滑移定義：在外力作用下，晶體相鄰二部分沿一定晶面、一定晶向彼此產(chǎn)生相對(duì)的平行滑動(dòng)②滑移線與滑移帶均為塑變后晶體表面產(chǎn)生的滑移臺(tái)階，但大小不同τ單晶體滑移示意圖滑移線滑移帶(~100個(gè)原子間距)~10000個(gè)原子間距

2滑移特點(diǎn)

⑴發(fā)生在最密排晶面，

滑移方向?yàn)樽蠲芘啪?；⑵只在切?yīng)力下發(fā)生，存在臨界分切應(yīng)力σσ彈性伸長(zhǎng)斷裂ττ彈性歪扭塑性變形（滑移）στFⅠⅡλ:拉伸軸線與滑移方向夾角φ:拉伸軸線與滑移面法向夾角τ＝(Fcosλ)/(A/cosφ)＝F/A·（cosλ·cosφ)＝σcosλ·cosφλ分切應(yīng)力取向因子分切應(yīng)力的大小與取向因子直接相關(guān)什么是分切應(yīng)力：臨界分切應(yīng)力(τK)：使滑移系開(kāi)動(dòng)的最小分切應(yīng)力τk

的影響因素：①取決于金屬本性，與外力無(wú)關(guān)，取向無(wú)關(guān)②組織敏感參數(shù)：金屬不純，變形速度愈大，變形溫度愈低，τk愈大。什么是臨界分切應(yīng)力：φ＝45°時(shí):取向因子獲最大值1/2取向因子大——軟取向φ或λ＝90°時(shí):取向因子為0，τ＝0，取向因子小——硬取向cosλ·cosφ＝cos(90°－φ)·cosφ與τK對(duì)應(yīng)的σ即為σsσs的影響因素：①與τk有關(guān)；②與外力取向有關(guān):σs＝τK/(cosλ·cosφ)⑶滑移兩部分相對(duì)移動(dòng)的距離是原子間距的整數(shù)倍，滑移后滑移面兩邊的晶體位向仍保持一致；ττττ滑移面滑移前PP滑移后力偶⑷伴隨晶體的轉(zhuǎn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，滑移面轉(zhuǎn)向與外力平行方向，滑移方向旋向最大切應(yīng)力方向產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)意義：實(shí)際金屬由多晶體構(gòu)成，通過(guò)晶體的轉(zhuǎn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，原來(lái)取向有利的晶粒（單晶體）經(jīng)過(guò)一定量塑性變形后取向不利，停止塑性變形；原來(lái)取向不利的晶粒經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)動(dòng)取向變?yōu)橛欣?，開(kāi)始塑性變形；——循環(huán)往復(fù)后可使塑性變形更均勻。⑸隨滑移加劇，存在多滑移和交滑移現(xiàn)象多滑移：在兩個(gè)及以上的滑移系上同時(shí)進(jìn)行的滑移。意義：促進(jìn)加工硬化滑移的本質(zhì)是借助位錯(cuò)線的逐步運(yùn)動(dòng)。多滑移時(shí)不同方向的位錯(cuò)線相交割，互為阻礙→難滑移交滑移：多個(gè)滑移面同時(shí)沿一個(gè)滑移方向進(jìn)行的滑移。鋁單晶體形變出現(xiàn)的交滑移密排六方晶體沿基面和柱面交滑移的示意圖意義：當(dāng)位錯(cuò)沿一個(gè)滑移面的移動(dòng)受阻時(shí)，可通過(guò)攀移，轉(zhuǎn)移到另一個(gè)面繼續(xù)滑移→易滑移→使滑移方向靈活，可降低脆性

(1)滑移系一個(gè)滑移面和該面上的一個(gè)滑移方向稱為~。└每種晶格滑移系數(shù)目的多少可用來(lái)衡量滑移難易3滑移系及滑移系數(shù)的實(shí)際意義

（2）各晶體結(jié)構(gòu)的滑移系

體心立方

(b.c.c)(110)〔111〕滑移面：｛110｝(110),(011),(101),(110),(011),(101)滑移方向：〈111〉滑移系數(shù)：6×2=12面心立方

(f.c.c)

(111)〔110〕滑移面：｛111｝(111),(111),(111),(111);滑移方向：〈110〉滑移系數(shù):4×3=12密排六方：滑移面｛0001｝滑移方向〈1120〉滑移系數(shù)目：1×3=3（3）滑移系數(shù)目的實(shí)際意義

—判斷塑性變形能力①滑移系數(shù)目愈多，塑性愈好；②滑移系數(shù)相同時(shí)，滑移方向多者塑性較好塑性排序：f.c.c>b.c.c>h.c.p二滑移機(jī)制原子剛性移動(dòng)模型演示本片選自西安交大范群成先生作品

在此表示感謝！/jxtd/jingpin/html/duomeitiku/donghuayanshi/

τ理

=G·γ=G/2；但τ實(shí)=10-3~10-4G/2；

——?jiǎng)傂砸苿?dòng)模型失敗，應(yīng)有更省力的方式

——位錯(cuò)學(xué)說(shuō)的產(chǎn)生——參考（劉國(guó)勛《金屬學(xué)原理》）二滑移機(jī)制根據(jù)原子剛性移動(dòng)模型,依虎克定律：

——位錯(cuò)學(xué)說(shuō)滑移臺(tái)階完整晶體有缺陷晶體刃位錯(cuò)滑移演示本片選自西安交大范群成先生作品

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1滑移的本質(zhì)：位錯(cuò)學(xué)說(shuō)：①晶體內(nèi)部存在某類(lèi)缺陷——位錯(cuò)②塑性變形依靠位錯(cuò)的逐步運(yùn)動(dòng)。非單個(gè)位錯(cuò)原子列作原子間距的完整跳躍，而是位錯(cuò)中心附近少數(shù)原子作遠(yuǎn)小于原子間距的彈性偏移實(shí)現(xiàn)

——τ實(shí)〈〈τ理的原因└實(shí)際金屬?gòu)?qiáng)度遠(yuǎn)小于理想結(jié)構(gòu)金屬?gòu)?qiáng)度。2

滑移過(guò)程中存在位錯(cuò)增殖

背景:退火態(tài)ρ位錯(cuò)≈1010m-2；冷變形:ρ位錯(cuò)≈1015~1016m-2；

——位錯(cuò)增殖學(xué)說(shuō)DD′τ位錯(cuò)源弓出蜷曲DD′位錯(cuò)環(huán)位錯(cuò)源——下圖為Frank-Read位錯(cuò)源增殖機(jī)制

意義：引起滑移的位錯(cuò)并不消失反而增殖→ρ位錯(cuò)↑↑；——位錯(cuò)強(qiáng)化

3位錯(cuò)在運(yùn)行中產(chǎn)生交割與塞積，位錯(cuò)密度愈高，交割與塞積愈嚴(yán)重。①不在同一滑移面上的位錯(cuò)相遇產(chǎn)生割階→運(yùn)行阻力↑→位錯(cuò)之間互為阻力└ρ位錯(cuò)↑↑使σ、HB↑的主要原因②雜質(zhì)、晶界、固定位錯(cuò)阻礙位錯(cuò)運(yùn)行，導(dǎo)致位錯(cuò)塞積三孿生1定義：晶體在切應(yīng)力下其一部分沿一定的晶面和晶向相對(duì)于另一部分作均勻切變。孿晶帶孿生面孿生面2孿生特點(diǎn)：①孿生前后變形部分晶體位向改變，兩部分之間以孿生面為鏡面對(duì)稱。②切變區(qū)域內(nèi)與孿晶面平行的每層原子的切變量與它距孿晶面的距離呈正比，相鄰原子間的相對(duì)位移為原子間距的分?jǐn)?shù)倍；③存在臨界分切應(yīng)力:τ孿>>τ滑④變形速度極快，聲響，變形量小?！?-3多晶體與合金的塑性變形晶界一多晶體塑性變形特點(diǎn)⑴單個(gè)晶粒與單晶體一致；⑵各晶粒的變形具不同時(shí)性：分批、逐次。

原因：取向不同⑶變形具不均勻性晶粒內(nèi)部與邊界、晶粒之間（取向）。⑷多晶體變形抗(阻)力>單晶體原因：①晶界阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)；②位向差→晶粒之間須協(xié)調(diào)

意義：

晶界強(qiáng)化——金屬材料強(qiáng)化機(jī)制之一

霍耳—配奇公式：σs＝σ0＋Kd-1/2二合金塑性變形特點(diǎn)連續(xù)網(wǎng)狀塑性相脆性相⑴溶質(zhì)原子阻礙變形：⑵第二相：與第二相的強(qiáng)塑性、大小、形態(tài)、分布等有關(guān)?！倘軓?qiáng)化

①第二相塑性優(yōu)于基體，則：↑δ而↓σ；②硬脆相：分布合理，則→阻礙位錯(cuò)→↑σ

不合理，則→不能塑變→應(yīng)力集中→開(kāi)裂→↓δ、ak甚至σ——第二相強(qiáng)化，彌散強(qiáng)化位錯(cuò)與第二相粒子的交互作用

——切過(guò)機(jī)制本片選自西安交大范群成先生作品

在此表示感謝！位錯(cuò)與第二相粒子的交互作用

——繞過(guò)機(jī)制本片選自西安交大范群成先生作品

在此表示感謝！§5-4塑性變形對(duì)金屬組織和性能的影響

一塑性變形對(duì)組織結(jié)構(gòu)影響

1晶粒變形：等軸狀→拉長(zhǎng)形成纖維組織、帶狀組織。└性能各向異性原因：位錯(cuò)受阻后塞積、纏結(jié)→亞晶界→晶粒分化為許多位向略有差異的小晶塊└變形中的晶粒碎化。晶格較完整的亞晶塊嚴(yán)重畸變區(qū)2亞結(jié)構(gòu)的細(xì)化鑄態(tài)位錯(cuò)密度d=10-2cm；塑變后位錯(cuò)密度d=10-4~10-6cm3產(chǎn)生形變織構(gòu)

①定義：金屬塑性變形到很大程度(>70%)時(shí)，晶粒發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，各晶粒的位向趨于一致，這種有序化的結(jié)構(gòu)~。

另：鑄造織構(gòu)②意義：性能各向異性不利：變形不均勻，“制耳”現(xiàn)象獲特異性能：變壓器鐵芯硅鋼片［100］難消除——須控制變形量二塑性變形對(duì)金屬性能的影響

1產(chǎn)生加工硬化⑴定義：隨變形度增大，金屬的強(qiáng)硬度顯著增高而塑韌性明顯下降的現(xiàn)象~。⑵原因：位錯(cuò)增殖↑↑⑶意義：①?gòu)?qiáng)化手段—形變強(qiáng)化；

②有利于塑性變形均勻進(jìn)行③有利于金屬構(gòu)件的工作安全性不利：再變形難；加工硬化態(tài)(ρ=1011~1012cm-2)σs

位錯(cuò)ρ退火態(tài)

(ρ=106~108cm-2)理論強(qiáng)度值金屬須

└解決辦法：冷加工之間的再結(jié)晶退火

⑴第一類(lèi)內(nèi)應(yīng)力——宏觀內(nèi)應(yīng)力工件不同部位⑵第二類(lèi)內(nèi)應(yīng)力——微觀內(nèi)應(yīng)力晶粒之間或內(nèi)部不同區(qū)域2產(chǎn)生殘余應(yīng)力⑶第三類(lèi)內(nèi)應(yīng)力—點(diǎn)陣畸變(位錯(cuò)、空位)—1%；造成變形—9~10%；應(yīng)力集中，造成裂紋