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金相组织与其性能间的三大重要关系

  金属材料及其制件所具有的机械性能,是由其内部的显微组织(结构)所决定的。金属材料从表面上看似乎没有什么区别,而实际上各种金属及其合金的内部组织却有着很大的差别。例如,采用金相显微镜在经过抛光腐蚀的试样上可以看到它们的组织。这些组织称为金属材料的金相组织。金相组织是决定金属材料机械性能的内在因素。

    然而,金属材料的显微组织是极其复杂的。就同—金属材料来讲,它的组织状态或晶粒大小,对其性能的影响是十分显著的。在分相分析中,我们会经常遇到下述事例:
1)晶粒度与性能间的关系
    以工业纯铁为例,在金相显微镜下可看到它是由一个个白亮色的颗粒,即铁素体所组成的。这种铁素体由愈越细其抗拉强度与塑性愈高,这是金相组织与性能间关系中比较重要的规律之一。
2)组织变化与性能间的关系
    把上述工业纯侠经过冷变形加工成铁丝,使其晶粒被拉长,晶粒内部出现许多冷变形而产生的滑移线。由于组织的变化,使其性能也发生很大的改变。如经过变形量为80%的冷变形纯铁,其抗拉强度可达50公斤/mm2,比正火状态下提高一倍左右。
    冷变形的铁丝经过退火,使纯铁的组织又恢复到原来的颗粒状铁素时,其抗拉强度与塑性又恢复到原来的水平。
3)晶体结构与性能间的关系
    在某些情况下,即便在显微镜下看不出组织有明显的区别,而性能却反映出很大的差异。如在工业纯铁中分别加入1%的镍、锰或硅时,其组织仍为铁素体,但硬度和机械抗拉强度却明显提高(见表2).X射线结构分析表明,工业纯铁中分别加入1%的镍、锰、硅时,虽然其组织没有产生明显变化,但这些元素(Ni、Mn、Si)的原子已溶入铁的晶体内,其晶体结构发生了变化(品格常数改变),使其性能也产生了变化.所以,在研究金属材料组织与性能的关系时,不仅要研究金肩材料的显微组织,而且还必须研究它们的晶体结构。这样才能深入地研究各种性能变化的根本原因。

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