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1、三、热加工后的组织性能,（一）、改善铸锭组织 金属材料在高温下的变形抗力，塑性好，因此热加工时容易变形，变形量大，可使一些在室温下不能进行压力加工的金属材料（如钛、镁、钨钼等）在高温下进行加工。通过热加工，使铸锭中的组织缺陷得到明显改善，如气泡焊接、缩松压实，使金属材料的致密度增加。,（一）、改善铸锭组织,铸态时粗大的柱状晶通过热加工后一般都能变细，某些合金钢中大快车碳化物初晶可被打碎并较均匀分布。由于在高温和压力作用下扩散速度快，扩散距离减小，因而偏析可被部分消除，使成分比较均匀。这些变化使材料的力学性能有明显的提高。（表7-2）,（一）、改善铸锭组织,（二）纤维组织,再热加工个过程中，铸锭
2、的粗大枝晶和各种夹杂物都要沿变形方向伸长，这样就使枝晶间富集的杂质和非金属夹杂物的走向逐渐与变形方向一致，一些脆性杂质如氧化物、碳化物、氮化物等破碎成链状，塑性的夹杂物如MnS等则变成条带状、线状或片成状，在宏观试样上沿着变形方向成一条条细线，这就是热加工工中的流线。由一条条流线勾划出来的组织，叫做纤维组织。,纤维组织的出现，将使 钢的力学性能呈现各向异性。右图所示为两种不同纤维分布的拖钩，显然a的分布状况是正确的，b是错误的。,（二）纤维组织,（二）纤维组织,疲劳性能、耐腐蚀性能、机械加工性能和线胀系数等，均有显著的差别。为此，在制订工件的热加工工艺时，必须合理的控制流线的分布状态，尽量使流
3、线与应力方向一致。对所受应力状态比较简单的零件，如曲轴，吊钩、扭力轴、齿轮、叶片等，尽量使流线分布形态与零件的几何外形一致。,（二）纤维组织,沿着流线方向具有较高的力学性能，垂直于流线方向的性能则较低，特别是塑性和韧性表现得更为明显。（表7-3）表7-3 45钢的热力学性能与测定方向的关系,（二）纤维组织,对于在腐蚀介质中工作的零件，不应使流线在零件表面露头。如果零件的尺寸精度要求很高，再配合表面有流线露头时，将影响机械加工时的表面粗糙度和尺寸精度。近年来，我国广泛采用“全纤维锻造工艺”生产高速曲轴，流线与曲轴外形完全一致，其疲劳性能比机械加工的提高30%以上。,（三）带状组织,复相合金中的各
4、个相，在热加工时沿着变形方向交替德呈带状分布，这种组织称为带状组织，在经过压延的金属材料中经常出现这种组织但不同材料中产生带状组织的原因不完全一样。一种是在铸锭中存在着偏析和夹杂物，压延时偏析区和夹杂物沿变形区伸长成带状分布，冷却时即形成带状组织。,（三）带状组织,例如在含磷偏高的亚共析钢内，铸态时树枝晶间富磷贫碳，即使经过热加工也难以消除，它们沿着金属变形方向被延伸拉长，当奥氏体冷却到析出先共析铁素体的温度时，先共析铁素体就在这种富磷贫碳的区域形核并长大，形成铁素体带，而铁素体两侧的富碳区域则随后转变成珠光体带。,若夹杂物被加工拉成带状，先共析铁素体通常依附于它们之上而析出，也会形成带状组织
5、。图7-30为热轧低碳钢板的带状组织,（三）带状组织,形成带状组织的另一种原因，是材料在压延时呈现两相组织，例如碳的质量分数偏下限的12Cr13（c=0.15%、Cr=11.50%-13.50%）钢，在热加工时由奥氏体和碳化物组成，压延后奥氏体和碳化物都延长成带，奥氏体经共析转变后形成珠光体。,（三）带状组织,又如Cr12钢，在热加工时由奥氏体和碳化物组成，压延后碳化物即成带状分布（图7-31）,（三）带状组织,带状组织使金属材料的力学性能产生方向性，特别是横向塑性和韧性明显降低，并使材料的切削性能恶化。对于在高温下能获得单相组织的材料，带状组织有时可用正火处理来消除，需用高温均匀化退火及随后
6、的正火处理来改善。,（四）晶粒大小,正常的热加工一般可使晶粒细化。但是晶粒能否细化取决于变形量、热加工温度尤其是终锻（轧）温度及锻后冷却等因素。一般认为，增大变形量，有利于获得细晶粒，当铸锭的晶粒十分粗大时，只有足够大的变形量才能使晶粒细化。,（四）晶粒大小,特别注意不要在临界变形度范围内加工，否则会得到粗大的晶粒组织。变形度不均匀，则热加工后的晶粒大小往往也不均匀。当变形量很大（大于90%），且变形温度很高时，易于引起二次再结晶，得到异常粗大的晶粒组织。终锻温度如超过再结晶温度过多，且锻后冷却速度过慢，会造成晶粒粗大。,（四）晶粒大小,终锻温度如过低，又会造成加工硬化及残留应力。因此，对于无相变的合金或者加工后不再进行热处理的钢件，应对热加工过程，特别是终锻温度、变形量及加工后的冷却等因素认真进行控制，已获得细小均匀的晶粒，提高材料的性能。,（四）晶粒大小,提问：金属材料在热加工时为了获得细小的晶粒组织，应注意一些什么问题?,谢谢大家！制 作 人,
