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《金属学》复习资料

影响因素：

1化学成分：纯金属具有较高塑性。纯金属加入其它合金元素后成单相固溶体时也有较好塑性。若所含的元素形成化合物时，塑性降低。塑性：面心立方体心立方六方晶格

2合金元素：Fe——化学纯铁塑性高，工业纯铁不完全高塑性。

C——碳含量越高，钢的塑性越差，热加工温度范围窄。

Mn——锰钢具有高加热速度敏感性。Mn可消除或减轻S和O的有害作用，使塑性提高。

S——仅微量溶于固溶体，以FeS、MnS等硫化物形式存在于钢中。含硫量较多，并存在有低熔点的硫的共晶体和化合物时，钢的塑性与变形温度有关。加热温度高于硫的共晶体和化合物的熔点时，由于软化或熔化使晶间联系削弱，变形时易出现红脆。网状包围晶粒形式的硫化物降低塑性。球状硫化物使塑性提高。

P——易出现冷脆，严重影响冷变形。对热变形影响不大。

O——也会产生红脆。FeO、Al2O3、SiO2,熔点低分布在晶界的共晶体，由于软化或熔化使晶间联系减弱，出现红脆。

Si：以固溶体形式存在：对塑性影响不大，含量过高，塑性下降。以硅化物形式存在：变形温度下不溶解，使塑性下降。

Ni、W、Mo：强度↑，塑性↓

Cr：塑性↓；

V：强度↑，塑性不变。含量高时，塑性↓；

Al：晶界形成AlN，塑性↓

Cu：塑性↑，还原气氛中加热，塑性↓；

B：0.02%，塑性好，达到0.1%，塑性↓。多余B在晶界形成熔点低共晶体，降低塑性。

铅、锡、砷、锑、铋：低熔点元素，在钢种溶解度低，其中未溶解而剩余的元素，分布在晶界，加热时熔化，使金属失去塑性。高温合金中影响特别严重，称为“五害”。

H：含量少无影响；含量多冷速快时，白点；

N：含量少无影响；含量多时红脆。

稀土：塑性↑。原因：①减低气体含量；②与有害杂质形成高熔点化合物抵消有害作用；③含硫量降低。加入量应适当。恰好抵消杂质的有害作用时，才能使塑性改善。过多时低熔点多余稀土元素聚集在晶界处起破坏作用。

3金属组织：一：金属宏观组织的影响：对铸态金属：如钢锭：宏观组织由三部分组成：表面层的细晶粒层、垂直于钢锭冷却表面的柱状晶、钢锭中心部分的粗大等轴晶。但对于不同化学成分的铸态组织，各部分组成有可能不同。例：奥氏体不锈钢：明显横晶宏观组织；铁素体钢：等轴晶粒；高速钢：细小的等轴晶。通常，铸态组织塑性变形组织，原因：铸态组织含有粗大结晶组织和组织结构的不均。

对变形后的金属：细晶组织具有更高的塑性。

二：金属微观组织的影响：在热加工条件下具有单一的奥氏体组织，而不存在其它过剩相时，将具有较高的塑性。

有过剩相存在时，或多或少会使钢与合金的塑性下降:

1)加热时熔解于固溶体中，降低塑性;

2)加热过程中仍然保存下来，降低塑性。

4变形的温度速度：随变形温度↑，塑性↑。

原因：温度↑，原子热运动的能量↑，滑移系↑，扩散性质明显的塑性变形机构（非晶机构、溶解机构等）作用↑。同时，温度↑，软化作用↑，变形过程中产生的破坏和缺陷的恢复↑。

上述现象只是在一定条件下才是正确的，实际变形中，随温度变化而产生的相态和晶粒边界的变化对塑性有影响。通常，塑性与温度的关系曲线中会出现三个脆性区：低温脆性区、中温脆性区、高温脆性区。脆性区产生的原因是多方面的。

钢的四个低塑性区和三个高塑性区。

四个低塑性区：

Ⅰ区：塑性极低。-200℃时，接近0。原子热运动能力极低，也可能与晶粒边界的某些组织组成物的脆化有关。

Ⅱ区：蓝脆区，200~400℃；位错拉着Cottrell气团运动。当温度上升时，扩散速度增大，因此这种拉拽阻力也变大。

Ⅲ区：800~950℃，与相变有关，产生不均匀变形，塑性降低。也有人认为与S有关，并称之为红脆（热脆）区。

Ⅳ区：温度接近熔化温度，易过热或过烧，使晶间强度减弱，塑性↓。

三个高塑性区：

1区：100~200℃原因：原子热振动↑。

2区：700~800℃原因：发生再结晶、扩散。

3区：950~1250℃原因：具有均匀γ组织，充分软化。

完全硬化条件下变形速度对塑性的影响：随变形速度的升高，塑性降低。

粘性流动时变形速度对塑性的影响

在非常低的变形速度下，塑性降低。

第一次上升：随变形速度↑，晶粒边界上的粘性流动消失，变形抗力↑，滑移开始作用，塑性↑。

继续提高变形速度，塑性又开始下降：因为随变形速度↑，变形抗力升高，达到相应于更小变形程度下的断裂抗力之值。

第二次上升：热效应起作用，温度↑，变形抗力下降。

第二次下降：热效应极大，把金属加热到出现液相或大大降低其晶间物质的强度。

不同变形温度区间，温度-速度因素对塑性的影响：

一、低温塑性变形（冷变形）

范围：室温~开始再结晶温度（纯金属：0.3~0.4Tm；合金：≥0.5Tm），变形速度为10-4~10-3s-1时，塑性变形机构为滑移。

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