一、
鋁及鋁合金牌號
鋁的某些物理特性
原子量 26.97
比重 2.7
熔點 687℃
2） 牌號 1××× 、3×××、5×××
2、金屬材料機械性能
1） 定義：在一定條件下，金屬抵御外力的能力
2） 包括：強度、硬度、韌性、疲勞等
塑性：在外力作用下引起的永久性變形而不斷裂能力
硬度：金屬抵抗比它硬的物質壓入的能力
金屬內部晶體結構
金屬的原子結構特性
最外層電子數少；外層受核的吸引力小
2） 金屬的原子結合方式
4、金屬特性
導電性、導熱性、可塑性
晶體與非晶體
定義：固體物質按原子的聚集狀態可分為晶體和非晶體
特性：固態無機物一般都為晶體
晶體：原子做有規則排列的物體
特性：具有一定的熔點，具有各向異性（因方向不同會有化學、物理、機性變化）
非晶體：原子排列無規則的物體
特性：沒有固定熔點，具有各向同性
晶體結構：晶格、晶胞、晶格常數
晶格：就是用假想的線條，把原子在空間三維方向的位置互相連接起來而形成的空間網格。
晶胞：在晶格中能夠代表晶格的最小單元
晶格常數：用晶胞的三個邊長a、b、c各邊之間的夾角αβγ
常見金屬晶體結構
體心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格
常溫下，Cu、Ni、Al屬于面心立方晶格，可塑性良好。
Fe屬于體心立方晶格，溫度變化，可調節為面心立方晶格
Zn、Mg密排六方晶格，不容易變形
金屬合金：熔合兩種或兩種以上金屬或非金屬，具有金屬特性的物質。
組元：組成合金成分的單元
純金屬及合金的微觀組織
組織分布及檢驗的方法
光學金相檢驗、電鏡顯微分析、X-ray射線儀
純金屬的顯微組織特性
組織：金屬的一種或多種晶體相結合的形式，在顯微鏡下所呈現出來的特征和形貌。
特征：其顯微組織是由許多不規則的多邊形晶體集合而成的。
晶粒：每個不規則的晶體叫晶粒。
晶界：晶粒與晶粒之間相接觸的界面。
單晶體：晶面取向一致的單顆晶粒，具有各向異性。
多晶體：是由為數眾多的單晶體組成，是由許多外形不規則的晶粒組成，具有各向同性。
按幾何形態可分為：點缺陷、面缺陷、線缺陷
晶體缺陷：晶體結構中出現的某些不規則。
點缺陷：三維方向上尺寸很小的缺陷，主要包括空位、間隙原子、外來原子。
線缺陷：一個方向尺寸大，另外兩個方向的尺寸比較小，包括各種位錯、硬性位錯、螺性位錯。
10、液態金屬結晶和鑄錠組織
純金屬的結晶
液態金屬的結構特征：短時有序、流動性、分割性
由許多體積細微，忽聚忽散的原子集團組成的，集團里的原子做近似晶體的規則排列，短而有序。
金屬結晶的一般概念：
結晶：在某一溫度條件下，金屬由液態轉變成晶體狀態的過程。
實質：金屬由短程有序向長程有序轉變的過程。
結晶溫度：液態金屬開始結晶的溫度。
純金屬的結晶過程：先生核→核長大→交替重疊的過程組成
自發形核、非自發形核、樹枝狀方式生長
鑄錠組織：鑄錠典型的結構是由三層晶粒帶構成，表面由細小等軸晶粒帶，較內層的柱狀晶粒帶，中心粗大等軸晶粒帶。
11、金屬的塑性及再結晶
彈性變形和塑性變形
彈性變形特征：1）彈性變形時，晶體中原子暫時偏離平衡位置
2）彈性變形后，顯微組織不留下任何痕跡
塑性變形特征：1）晶體中原子永遠偏離平衡位置
2）金屬塑性變形后的組織和性能發生了永久性變化
12、冷塑性變形金屬組織變化、結構、性能的影響
1）金屬組織結構的變化
晶粒變形方向伸長，當變形量很大時，晶粒被拉長，呈纖維狀或薄片狀。
產生了各式各樣缺陷
2）性能變化
產生了加工硬化，金屬在外力作用下，使強度升高，塑性和韌性下降
加工硬化在實際生產中的意義：
1） 是改善、控制金屬材料性能的一種手段
2） 是某些工件和半成品成型的重要因素
加工硬化在實際生產中的不利影響：
由于加工硬化，使變形抗力增加，增加了動力消耗
因加工硬化，使塑性降低需中間退火，延長生產周期增加成本
使過程中尺寸變差，易變形
內應力：加工中殘余應力留于金屬中，外力取消后仍殘留在金屬內部的應力。
成因：由于變形不均勻引起的
性質：內應力是一種彈性應力，最大值σ內max≤σP（彈性極限）
在整個工件內應力處于一種暫時的平衡狀態，拉應力=壓應力，作用在任何一個截面全應力等于零。
宏觀、微觀內應力
由于工件內部變形不均引起的應力 宏觀 1%
由于微觀晶粒或亞晶粒變形不均 微觀 1-2%
由于金屬內部原子錯位 微觀 98-97%
13、冷變形后的金屬加熱時的組織和性能變化
冷變形后的金屬加熱時，組織和性能依次發生回復、再結晶和晶粒長大三個階段變化
回復
回復過程：變形晶體內晶格畸變，逐漸降低過程
組織變化：晶粒的形狀和大小與變形態相同
內應力：宏觀內應力被大部分或全部消除，而微觀內應力只消除一部分。
性能：加工硬化依然存在，物理性能回復顯著
應用：去應力退火（成品退火）
再結晶
再結晶：新的等軸晶粒，代替舊的變形晶粒的過程
組織結構的變化：晶粒為細小的等軸晶粒，亞晶聚并長大消失，變形所引起的晶格畸變逐漸消失，錯位大大減少。
性能變化：消除了加工硬化，恢復到再結晶狀態
再結晶過程：是固態下的組織轉變
再結晶溫度：冷變形金屬開始發生再結晶的最低溫度，≥70%變形量，保溫時間一小時內完成再結晶的最低溫度。
影響再結晶的因素：
變形程度
臨界變形程度：能夠發生再結晶的最小變形程度
ε＜ε臨 T再→T熔點
ε＝ε臨 T再→T最高
ε＞ε臨 T再→T降低
ε很大時 T再→恒定
雜質及合金元素：
金屬中熔入雜質及其他合金元素，能顯著提高再結晶溫度 T再↑
其他：變形前的原始晶粒細 T再↓
加熱速度快 T再↓
保溫時間長 T再↓
影響再結晶晶粒大小的因素
變形程度的影響
ε＜ε臨 晶粒保持原狀（沒有發生再結晶）
ε＝ε臨 再結晶后晶粒粗大
ε＞ε臨 隨著ε增加，晶粒尺寸減小，最后趨于恒定
退火溫度的影響
退火溫度高、保溫時間長、加熱時間慢，再結晶晶粒粗大
原始晶粒尺寸細，再結晶晶粒細小
雜質及合金元素：
凡能延緩再結晶及阻礙晶粒長大的雜質和元素，均使再結晶晶粒變小。
應用：中間退火、成品退火
晶粒長大：
概念：再結晶完成后，晶粒繼續長大的過程
組織：粗大等軸晶粒
性能：機械性能降低，以沖擊韌性降低最為明顯
過程：是通過原子擴散晶界遷移，大晶粒吞并小晶粒的方式進行
14、金屬的熱塑性變形
1）冷、熱塑性變形的區別與聯系
熱塑性變形：金屬在再結晶溫度以上，不保留加工硬化的變形
冷塑性變形：金屬在再結晶溫度以下，保留加工硬化的變形
熱塑性變形的實質：熱塑性變形是冷變形和再結晶過程的重疊的結果
熱塑性變形的優缺點
優點：變形能力強、可以減小各向異性的形成傾向、減小設備功率消耗和工具磨耗
缺點：不易生產截面小、厚度薄的產品；產品尺寸精度低、表面光潔度差
熱塑性變形對金屬材料組織和性能影響
組織：使其組織致密（孔洞、疏松被消除）
鑄態的柱狀晶和粗大等軸晶被壓碎成細小的晶粒
性能：提高金屬塑性
15、常用鋁加工方法簡介
鋁加工按以下兩種方式分類：
按加工時工件的溫度特征：熱加工、冷加工、溫加工（270℃）
按加工時工件的受力和變形方式分：鍛造、軋制、擠壓、拉伸
16、有色金屬合金熱處理簡介-dalilvcai.com
1）熱處理概念：將金屬或合金材料在一定介質或空氣中加熱到一定溫度，并在此溫度下保持一定時間，然后以某種冷卻速度冷卻到室溫，從而改變金屬材料組織和性能的方法。
熱處理分類：軟化處理、硬化處理
軟化處理：鑄錠的均勻化退火、回復及再結晶退火（預備退火、中間退火、成品退火）
硬化處理：淬火、時效（人工、自然）、形變熱處理
2）熱處理的基本過程：
加熱－保溫－冷卻 三個階段組成
加熱：包括升溫速度，加熱的溫度
保溫：在加熱溫度下的停留時間
停留時間：以使金屬表面溫度與中心一致，組織發生變化
冷卻：
3）幾種退火的目的
鑄錠的均勻化退火：把鑄錠加熱到接近合金的熔點溫度，進行長時間保溫，并緩慢冷卻的熱處理過程。（溫度上限90-95%熔點）
目的：消除成分和組織不均勻性，提高塑性
有色金屬合金的回復和再結晶退火
分類與目的：
預備退火：壓力加工過程中，第一次冷變形前的退火
目的：消除加工硬化和部分時效硬化效應
中間退火：兩次冷變形之間的退火
目的：主要消除加工硬化
成品退火：產品出廠前的最后一次退火
高溫退火：再結晶溫度以上退火
目的：獲得軟狀態產品“O”態
低溫退火：再結晶開始到再結晶終了溫度之間的退火
目的：為了獲得不同硬度的產品
去應力退火：在回復與再結晶開始溫度之間的退火
目的：獲得硬狀態產品
主要工藝參數-大瀝鋁材網
加熱速度：原則越快越好
加熱溫度：由合金種類及退火目的決定
保溫時間：根據了的尺寸，料的多少，最終達到內外溫度一致
冷卻速度：主要根據金屬及合金性質決定，熱處理不可強化的合金可直接出爐冷卻，熱處理可強化合金則要緩慢降溫。
鋁及鋁合金牌號
鋁的某些物理特性
原子量 26.97
比重 2.7
熔點 687℃
2） 牌號 1××× 、3×××、5×××
2、金屬材料機械性能
1） 定義：在一定條件下，金屬抵御外力的能力
2） 包括：強度、硬度、韌性、疲勞等
塑性：在外力作用下引起的永久性變形而不斷裂能力
硬度：金屬抵抗比它硬的物質壓入的能力
金屬內部晶體結構
金屬的原子結構特性
最外層電子數少；外層受核的吸引力小
2） 金屬的原子結合方式
4、金屬特性
導電性、導熱性、可塑性
晶體與非晶體
定義：固體物質按原子的聚集狀態可分為晶體和非晶體
特性：固態無機物一般都為晶體
晶體：原子做有規則排列的物體
特性：具有一定的熔點，具有各向異性（因方向不同會有化學、物理、機性變化）
非晶體：原子排列無規則的物體
特性：沒有固定熔點，具有各向同性
晶體結構：晶格、晶胞、晶格常數
晶格：就是用假想的線條，把原子在空間三維方向的位置互相連接起來而形成的空間網格。
晶胞：在晶格中能夠代表晶格的最小單元
晶格常數：用晶胞的三個邊長a、b、c各邊之間的夾角αβγ
常見金屬晶體結構
體心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格
常溫下，Cu、Ni、Al屬于面心立方晶格，可塑性良好。
Fe屬于體心立方晶格，溫度變化，可調節為面心立方晶格
Zn、Mg密排六方晶格，不容易變形
金屬合金：熔合兩種或兩種以上金屬或非金屬，具有金屬特性的物質。
組元：組成合金成分的單元
純金屬及合金的微觀組織
組織分布及檢驗的方法
光學金相檢驗、電鏡顯微分析、X-ray射線儀
純金屬的顯微組織特性
組織：金屬的一種或多種晶體相結合的形式，在顯微鏡下所呈現出來的特征和形貌。
特征：其顯微組織是由許多不規則的多邊形晶體集合而成的。
晶粒：每個不規則的晶體叫晶粒。
晶界：晶粒與晶粒之間相接觸的界面。
單晶體：晶面取向一致的單顆晶粒，具有各向異性。
多晶體：是由為數眾多的單晶體組成，是由許多外形不規則的晶粒組成，具有各向同性。
按幾何形態可分為：點缺陷、面缺陷、線缺陷
晶體缺陷：晶體結構中出現的某些不規則。
點缺陷：三維方向上尺寸很小的缺陷，主要包括空位、間隙原子、外來原子。
線缺陷：一個方向尺寸大，另外兩個方向的尺寸比較小，包括各種位錯、硬性位錯、螺性位錯。
10、液態金屬結晶和鑄錠組織
純金屬的結晶
液態金屬的結構特征：短時有序、流動性、分割性
由許多體積細微，忽聚忽散的原子集團組成的，集團里的原子做近似晶體的規則排列，短而有序。
金屬結晶的一般概念：
結晶：在某一溫度條件下，金屬由液態轉變成晶體狀態的過程。
實質：金屬由短程有序向長程有序轉變的過程。
結晶溫度：液態金屬開始結晶的溫度。
純金屬的結晶過程：先生核→核長大→交替重疊的過程組成
自發形核、非自發形核、樹枝狀方式生長
鑄錠組織：鑄錠典型的結構是由三層晶粒帶構成，表面由細小等軸晶粒帶，較內層的柱狀晶粒帶，中心粗大等軸晶粒帶。
11、金屬的塑性及再結晶
彈性變形和塑性變形
彈性變形特征：1）彈性變形時，晶體中原子暫時偏離平衡位置
2）彈性變形后，顯微組織不留下任何痕跡
塑性變形特征：1）晶體中原子永遠偏離平衡位置
2）金屬塑性變形后的組織和性能發生了永久性變化
12、冷塑性變形金屬組織變化、結構、性能的影響
1）金屬組織結構的變化
晶粒變形方向伸長，當變形量很大時，晶粒被拉長，呈纖維狀或薄片狀。
產生了各式各樣缺陷
2）性能變化
產生了加工硬化，金屬在外力作用下，使強度升高，塑性和韌性下降
加工硬化在實際生產中的意義：
1） 是改善、控制金屬材料性能的一種手段
2） 是某些工件和半成品成型的重要因素
加工硬化在實際生產中的不利影響：
由于加工硬化，使變形抗力增加，增加了動力消耗
因加工硬化，使塑性降低需中間退火，延長生產周期增加成本
使過程中尺寸變差，易變形
內應力：加工中殘余應力留于金屬中，外力取消后仍殘留在金屬內部的應力。
成因：由于變形不均勻引起的
性質：內應力是一種彈性應力，最大值σ內max≤σP（彈性極限）
在整個工件內應力處于一種暫時的平衡狀態，拉應力=壓應力，作用在任何一個截面全應力等于零。
宏觀、微觀內應力
由于工件內部變形不均引起的應力 宏觀 1%
由于微觀晶粒或亞晶粒變形不均 微觀 1-2%
由于金屬內部原子錯位 微觀 98-97%
13、冷變形后的金屬加熱時的組織和性能變化
冷變形后的金屬加熱時，組織和性能依次發生回復、再結晶和晶粒長大三個階段變化
回復
回復過程：變形晶體內晶格畸變，逐漸降低過程
組織變化：晶粒的形狀和大小與變形態相同
內應力：宏觀內應力被大部分或全部消除，而微觀內應力只消除一部分。
性能：加工硬化依然存在，物理性能回復顯著
應用：去應力退火（成品退火）
再結晶
再結晶：新的等軸晶粒，代替舊的變形晶粒的過程
組織結構的變化：晶粒為細小的等軸晶粒，亞晶聚并長大消失，變形所引起的晶格畸變逐漸消失，錯位大大減少。
性能變化：消除了加工硬化，恢復到再結晶狀態
再結晶過程：是固態下的組織轉變
再結晶溫度：冷變形金屬開始發生再結晶的最低溫度，≥70%變形量，保溫時間一小時內完成再結晶的最低溫度。
影響再結晶的因素：
變形程度
臨界變形程度：能夠發生再結晶的最小變形程度
ε＜ε臨 T再→T熔點
ε＝ε臨 T再→T最高
ε＞ε臨 T再→T降低
ε很大時 T再→恒定
雜質及合金元素：
金屬中熔入雜質及其他合金元素，能顯著提高再結晶溫度 T再↑
其他：變形前的原始晶粒細 T再↓
加熱速度快 T再↓
保溫時間長 T再↓
影響再結晶晶粒大小的因素
變形程度的影響
ε＜ε臨 晶粒保持原狀（沒有發生再結晶）
ε＝ε臨 再結晶后晶粒粗大
ε＞ε臨 隨著ε增加，晶粒尺寸減小，最后趨于恒定
退火溫度的影響
退火溫度高、保溫時間長、加熱時間慢，再結晶晶粒粗大
原始晶粒尺寸細，再結晶晶粒細小
雜質及合金元素：
凡能延緩再結晶及阻礙晶粒長大的雜質和元素，均使再結晶晶粒變小。
應用：中間退火、成品退火
晶粒長大：
概念：再結晶完成后，晶粒繼續長大的過程
組織：粗大等軸晶粒
性能：機械性能降低，以沖擊韌性降低最為明顯
過程：是通過原子擴散晶界遷移，大晶粒吞并小晶粒的方式進行
14、金屬的熱塑性變形
1）冷、熱塑性變形的區別與聯系
熱塑性變形：金屬在再結晶溫度以上，不保留加工硬化的變形
冷塑性變形：金屬在再結晶溫度以下，保留加工硬化的變形
熱塑性變形的實質：熱塑性變形是冷變形和再結晶過程的重疊的結果
熱塑性變形的優缺點
優點：變形能力強、可以減小各向異性的形成傾向、減小設備功率消耗和工具磨耗
缺點：不易生產截面小、厚度薄的產品；產品尺寸精度低、表面光潔度差
熱塑性變形對金屬材料組織和性能影響
組織：使其組織致密（孔洞、疏松被消除）
鑄態的柱狀晶和粗大等軸晶被壓碎成細小的晶粒
性能：提高金屬塑性
15、常用鋁加工方法簡介
鋁加工按以下兩種方式分類：
按加工時工件的溫度特征：熱加工、冷加工、溫加工（270℃）
按加工時工件的受力和變形方式分：鍛造、軋制、擠壓、拉伸
16、有色金屬合金熱處理簡介-dalilvcai.com
1）熱處理概念：將金屬或合金材料在一定介質或空氣中加熱到一定溫度，并在此溫度下保持一定時間，然后以某種冷卻速度冷卻到室溫，從而改變金屬材料組織和性能的方法。
熱處理分類：軟化處理、硬化處理
軟化處理：鑄錠的均勻化退火、回復及再結晶退火（預備退火、中間退火、成品退火）
硬化處理：淬火、時效（人工、自然）、形變熱處理
2）熱處理的基本過程：
加熱－保溫－冷卻 三個階段組成
加熱：包括升溫速度，加熱的溫度
保溫：在加熱溫度下的停留時間
停留時間：以使金屬表面溫度與中心一致，組織發生變化
冷卻：
3）幾種退火的目的
鑄錠的均勻化退火：把鑄錠加熱到接近合金的熔點溫度，進行長時間保溫，并緩慢冷卻的熱處理過程。（溫度上限90-95%熔點）
目的：消除成分和組織不均勻性，提高塑性
有色金屬合金的回復和再結晶退火
分類與目的：
預備退火：壓力加工過程中，第一次冷變形前的退火
目的：消除加工硬化和部分時效硬化效應
中間退火：兩次冷變形之間的退火
目的：主要消除加工硬化
成品退火：產品出廠前的最后一次退火
高溫退火：再結晶溫度以上退火
目的：獲得軟狀態產品“O”態
低溫退火：再結晶開始到再結晶終了溫度之間的退火
目的：為了獲得不同硬度的產品
去應力退火：在回復與再結晶開始溫度之間的退火
目的：獲得硬狀態產品
主要工藝參數-大瀝鋁材網
加熱速度：原則越快越好
加熱溫度：由合金種類及退火目的決定
保溫時間：根據了的尺寸，料的多少，最終達到內外溫度一致
冷卻速度：主要根據金屬及合金性質決定，熱處理不可強化的合金可直接出爐冷卻，熱處理可強化合金則要緩慢降溫。