晶体缺陷包括:1.点缺陷:空位间隙原子造成的晶格畸变比空位严重。2.线缺陷:位错:刃型位错,螺旋型位错。面缺陷:晶界和亚晶界。
刃型位错:1.有一额外半原子面。2.位错线具有一定宽度的细大晶格畸变管道。即有正应变和切应变。3.位错线与滑移方向相垂直,位错运动方向与滑移方向平行。
螺旋型位错:1.没有额外半原子面。2.螺旋形位错是一个具有一定宽度的细大晶格畸变管道。只有切应变。3.位错线与滑移方向平行,位错运动方向与位错线垂直。
滑移:晶体中一部分相对于另一部分晶体沿一定的滑移面和滑移方向所做的切变过程。
滑移系:一个滑移面和该面上的一个滑移方向合起来组成的。
加工硬化:金属随着变形量的增加强度硬度升高,塑性韧性降低的现象。
细晶强化:用细化晶粒增加晶界,提高金属强度的方法。作用:提高材料的强度,改善材料的塑性和韧性。
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。机制:1.在固溶体中溶质与溶剂原子半径差所引起的弹性畸变,与位错之间产生的弹性交互作用,对在滑移面上运动着的位错,有阻碍作用。2.在位错线上偏聚的溶质原子对位错的钉扎作用。
弥散强化:借助粉末冶金的方法,将第二相粒子加入基体面,起强化作用;当过饱和固溶体进行过时效处理时,可以得到与基体非共格的析出相,此时位错也是以绕过机制通过障碍。
形变织构:由于金属塑性变形,使晶粒具有择优取向的组织。
伪共晶:在不平衡结晶条件下,成分在共晶点附近的亚共晶或过共晶合金,也可能得到全部共晶组织。这种非共晶成分的合金所得到的共晶组织。
离异共晶:在先共晶相数量较多,而共晶组织甚少的情况下,有时共晶组织中,与先共晶相同的那一相会依附与先共晶相上先长,剩下的另一相则单独存在于晶界处,从而使共晶组织的特征消失,这种两相分离的共晶组织称为离异共晶。
热加工:指在再结晶温度以上的加工过程。
冷加工:指在再结晶温度以下的加工过程。
动态再结晶:在热加工过程中,边加工边发生在金属内部同时的回复再结晶。
特点:1.在稳态,晶粒成等轴状,包括被位错纠缠所分割的亚晶粒。2.晶界迁移速度慢。
静态回复和静态再结晶:在随后的冷却过程中发生的回复与再结晶。
晶粒长大:随着加热温度的升高或保温时间延长,晶粒之间就会互相吞并而长大的现象。包括正常长大和反常长大(二次再结晶)。
晶粒长大的驱动力:晶粒长大前后总的界面能差。
影响因素:1.温度越低,长大速度越快。2.杂质及合金元素。3.第二相质点。4.相邻晶粒的位向差。
反常长大:少素晶粒具有特别大的长大能力,逐步吞噬掉周围的大量小晶粒,其尺寸超过原始晶粒的几十倍或上百倍,比临界变形后形成的再结晶晶粒还要粗大得多的过程。
再结晶退火的目的:降低硬度,提高塑性,恢复并改善材料性能。
影响因素:变形程度和退火温度。
再结晶织构:金属在再结晶退火形成的织构。
避免措施:1.适当变形度,较低退火温度,较短保温时间。2.两次变形,两次退火。
退火:形变金属的组织和性能在加热时,逐渐发生变化,向稳定态转变的过程。
回复:冷塑性变形的金属在加热时,在光学显微组织发生改变前,即在再结晶晶粒形成前,所产生的某些亚结构和性能变化过程。温度越高,回复程度越大。
目的:使金属内部缺陷数量减少,储存能降低。
高温回复:1.较高温回复时,不仅原子有很大的活动能力,而且位错也开始运动起来:同一滑移面上的异号位错可以相互吸引而抵消。2.温度更高时,位错不但可以滑移,而且可以攀移,发生多边化。
多边化:冷变形后,金属加热时,原来处在滑移面上的位错,通过滑移和攀移,形成与滑移面垂直的亚晶界的过程。
驱动力:弹性应变能的降低。
再结晶:冷变形后的金属加热到一定温度,或保温足够长时间,在原来的变形组织中产生了无畸变的新晶粒,位错密度显著降低,性能也发生显著变化,并恢复到冷变形水平的过程。
驱动力:预先冷变形所产生的储存能的降低。
再结晶温度的影响因素:1.金属变形度越大,储存能越大,驱动力越大,再结晶温度越低。2.金属的纯度越高,再结晶温度越低。3.形变金属的晶粒越细小,再结晶温度越低。4.一定的加热速度和保温时间,可以降低再结晶温度。
再结晶与同素异构转变的区别:1.相同部分:都经历形核与长大。不同点:再结晶前后各晶粒的晶格类型不变,成分不变;同素异构改变发生了晶格的改变。
固态金属的扩散机制:1.空位扩散机制:温度越高,空位浓度越高,扩散越强烈。2.间隙扩散机制:原子尺寸越小,扩散越强烈。
驱动力:化学位梯度。
发生扩散的满足条件:1.扩散驱动力。2.扩散原子固溶。3.温度足够高。4.时间足够长。
上坡扩散:沿着浓度升高的方向发生的扩散。
反应扩散:通过扩散使固溶体的溶质组元浓度超过固溶体极限而形成新相的过程。特点:1.在界面处产生浓度梯度。2.二元系的扩散层中每一层都为单相层。
起始晶粒度:将钢加热到临界温度以上,奥氏体边界刚刚相互接触时的晶粒大小。
实际晶粒度:钢在具体热处理中,获得的实际奥氏体晶粒大小。
本质晶粒度:标准试验方法,930度正负10,加热保温三小时,侧得的晶粒大小。
影响奥氏体晶粒大小的因素:1.加热温度越高,保温时间越长,晶粒大小越大。2.加热速度越大,过热度越大,形核度增加大于长大速度,晶粒越小。3.一定含碳量的时候,碳含量越高,晶粒长大倾向越大,超过一定含碳量,相反。4.原始组织越细小,碳的弥散度越大,晶粒越细小
过冷奥氏体:在临界温度以下存在且不稳定的,将要发生转变的奥氏体。
片状珠光体通过球化退火工艺得到粒状珠光体的方法:1.将钢奥氏体化,通过控制奥氏体温度和时间,使奥氏体的碳浓度分布不均匀,或保留大量未溶渗碳体质点,并在A1温度线以下较高温度范围内缓冷。2.将钢加热到略低于A1温度长时间保温。
形成片状珠光体的驱动力:铁素体和渗碳体之间相界面的减少。
伪共析体:偏离共析成分的亚共析钢或过共析钢,过冷到伪共析区所形成的全部珠光体组织。
马氏体转变:钢从奥氏体状态快速冷却抑制其扩散性分解,在较低温度下,低于MS点发生的无扩散形相变。
钢中的马氏体有两种结构:体心立方和体心正方,其中体心正方在含碳量较高的钢中出现。
临界淬火速度:淬火获得全部马氏体组织的最小冷却速度。
板条状马氏体:特点:一条条细条状组织,条与条之间,以小角度分开,束与束之间以大角度分开。
片状马氏体:双凸透镜状,存在大量的显微裂纹。
这两种不同形状的马氏体形成因素主要取决于奥氏体中碳含量和转变开始温度MS.含碳量小于0.2%,全部板条状马氏体,大于1%,全部片状。
碳对马氏体晶格的固溶强化:间隙原子碳处于a相晶格的扁八面体间隙中,造成晶格的正方畸变而形成一个应力场,该应力场与位错发生强烈的交互作用,从而提高马氏体强度的现象。
相变强化:马氏体转变时,在晶体内造成密度很高的晶格缺陷,无论板条状马氏体中的高密度位错,还是片状马氏体中的孪晶,都阻碍位错运动,从而使马氏体强化的现象。
马氏体转变的特点:马氏体转变无扩散性,切变共格性,具有特定的惯习面和位相关系,在一个温度范围内进行,可逆。
马氏体转变动力学的主要形式变温和等温转变两种。
钢在珠光体转变温度以下,马氏体转变温度以上的温度范围内,过冷奥氏体将发生贝氏体转变,又称中温转变。(F+C组成的机械混合物) 特点:扩散,有共格的转变
600-350度 上贝:由许多从奥氏体晶界向晶内平行生长的条状铁素体和在相邻铁素体条间存在的断续的,短杆状的渗碳体组成的。
Ms-350度 下贝:黑丝针叶状,双凸透镜状,高密度位错。
B转变特点:形核与长大过程 B中铁素体的形成是按M转变机制进行的 B中碳化物的分布与形成温度有关。
回火:将淬火钢加热到低于临界点A1的某一温度保温一段时间,使淬火组织转变为稳定的回火组织,然后以适当的方式冷却到室温的一种热处理工艺。
残余奥氏体(200-300度):高温区回火时,先析出碳化物,随后分解为珠光体。 低温区回火时,将转变为贝氏体。
回火S:淬火钢在500-600度回火得到的回复或再结晶S的铁素体的粗粒状渗碳体饿机械混合物。
调质处理:淬火加高温回火,获得回火S组织的复合热处理工艺。
回火组织:回火M:在低温回火(150-250度),屈服极限大大加强,硬度也大大增大,主要用作工具钢。
回火T:在中温回火(350-500度),在板条状或片状成相基底上弥散析出细球化渗碳体的复合组织。弹簧
回火S:高温回火(500-600度),等球状下的基底上弥散析出粗球状渗碳体的复合组织。
回火稳定性:淬火钢在回火时抵抗强度和硬度下降的能力。
回火脆性:淬火钢回火时的冲击韧度并不是总是随回火温度升高时单调地增大,有些钢在一定的温度范围内回火时,其冲击韧度显著下降的脆化现象。
250-400温度范围内出现的回火脆性低。450-650温度范围内出现的回火脆性高,又叫可逆回火脆性。
再结晶退火:把冷变形后的金属加热到再结晶温度以上保持适当的时间,使变形晶粒重新转变为均匀等轴晶粒,同时消除加工硬化和残余内应力的热处理工艺。(当钢处于临界冷变形度6%-10%,采用正火或完全退火)
正火:将钢加热到Ac3(或Acm)以上适当温度,保温以后在空气中冷却得到珠光体类组织的热处理工艺。(实质上完全奥氏体化加伪共析转变)
主要应用以下几个方面:1)改善低碳钢的切削加工性能。2)消除中碳钢的热加工缺陷。3)消除过共析钢的网状碳化物,便于球化退火。4)提高普通结构件的力学性能
淬火:将钢加热到临界点AC3或AC1以上一定温度,保温后大于临界冷却速度的速度冷却得到M(或下B)的热处理工艺。 目的:使奥氏体化后的工作获得尽量多的M,然后配以不同温度回火获得各种需要的性能。
工作变形或开裂的原因:淬火过程中在工件内由于热胀冷缩产生的内应力造成的。