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合金元素對鋼材機械性能的影響

更新时间:2019-11-10 06:59人气:9964

金屬材料的強化方法 金屬材料的強化途徑,首要有以下幾個方麵; (1)結晶強化。結晶強化就是通過控製結晶條件,在凝固結晶今後獲得良好的宏觀組織和顯微組織,從而進步金屬材料的性能 。它包括: 1) 細化晶粒。細化晶粒可以使金屬組織中包含較多的晶界 ,由於晶界具有阻礙滑移變形感化 ,因此可使金屬材料得到強化。同時也改善了韌性 ,這是其它強化機製不可能做到的。 2) 提純強化。在澆注過程中,把液態金屬充分地提純,盡量減少夾雜物 ,能明顯進步固態 金屬的性能。夾雜物對金屬材料的性能有很大的影響 。在損壞的構件中,常可發現有大量的夾雜物。采用真空冶煉等方法,可以獲得高純度的金屬材料。 (2)形變強化。金屬材料經冷加工塑性變形可以進步其強度 。這是由於材料在塑性變形後 位錯活動的阻力增加所致。 (3)固溶強化.通過合金化(加進合金元素)構成固溶體,使金屬材料得到強化稱為固溶強化。 (4)相變強化。合金化的金屬材料,通過熱處理等手段發生固態相變,獲得需要的組織結構,使金屬材料得到強化,稱為相變強化。 相變強化可以分為兩類: 1) 沉澱強化(或稱彌散強化)。在金屬材料中能形成穩定化合物的合金元素 ,在一定條件下 ,使之天生的第二相化合物從固溶體中沉澱析出,彌散地分布在組織中,從而有效地進步材料的強度,通常析出的合金化合物是碳化物相。在低合金鋼(低合金結構鋼和低合金熱強鋼)中,沉澱相首要是各種碳化物,大致可分為三類。一是立方晶係,如TiC、V4C3,NbC等,二是六方晶係,如M02、W2C、WC等,三是正菱形,如Fe3C。對低合金熱強鋼高溫強化最有效的是體心立方晶係的碳化物。 2) 馬氏體強化。金屬材料經過淬火和隨後回火的熱處理工藝後,可獲得馬氏體組織,使材料強化。但是,馬氏體強化隻能適用於在不太高的溫度下工作的元件 ,工作於高溫條件下的元件不能采用這類強化方法。 (5)晶界強化。晶界部位的自由能較高,而且存在著大量的缺陷和空***,在低溫時 ,晶界阻 礙了位錯的活動,因此晶界強度高於晶粒本身;但在高溫時,沿晶界的擴散速度比晶內擴散速度大得多,晶界強度明顯降低。是以強化晶界對進步鋼的熱強性是很有效的。 硼對晶界的強化感化,是由於硼偏集於晶界上 ,使晶界區域的晶格缺位和空***減少,晶界自由能降低;硼還減緩了合金元素沿晶界的擴散過程;硼能使沿晶界的析出物降低 ,改善了晶界狀況,加進微量硼、鋯或硼+鋯能延遲晶界上的裂紋形成過程;此外,它們還有益於碳化物相的穩定。 (6)綜合強化。在實際生產上,強化金屬材料大都是同時采用幾種強化方法的綜合強化, 以充分發揮強化能力。例如: 1)固溶強化十形變強化,常用於固溶體係合金的強化。 2)結晶強化+沉澱強化,用於鑄件強化。 3)馬氏體強化+表麵形變強化。對一些承受疲憊載荷的構件,常在調質處理後再進行噴 丸或滾壓處理。 4)固溶強化+沉澱強化 。對於高溫承壓元件常采用這類方法,以進步材料的高溫性能。 有時還采用硼的強化晶界感化,進一步進步材料的高溫強度。2、合金元素對正火(或退火)狀況鋼機械性能的影響 正火狀況下鋼有鐵素體和珠光體組織。合金元素不僅影響鋼材的強度,同時也影響其韌性。 3、合金元素對調質鋼機械性能的影響 合金元素對調質鋼機械性能的影響,首要是通過它們對淬透性和回火性的影響而起感化的。首要表現於下列幾方麵 。 (1) 由於合金元素增加了鋼的淬透性,使截麵較大的零件也可淬透,在調質狀況下可獲得綜合機械性能良好的回火索氏體。 (2) 很多合金元素可使回火改變過程緩慢,因此在高溫回火後,碳化物保持較細小的冪顆粒,使調質處理的合金鋼能夠得到較好的強度與韌性的配合 。 (3)高溫回火後,鋼的組織是由鐵素體和碳化物構成 ,合金元素對鐵素體的固溶強化感化可進步調質鋼的強度。

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