時效電阻分析

1、Fe-Ni-C合金馬氏體的時效合金馬氏體的時效組員：619、614寢室全體成員主講人：范二相關(guān)名詞：相關(guān)名詞：o 時效：合金元素經(jīng)固溶處理后，獲得過飽和固溶體。在隨后的室溫放置或低溫加熱保溫時，第二相從過飽和固溶體中析出，引起強度，硬度以及物理和化學(xué)性能的顯著變化，這一過程被稱為時效。o 馬氏體：馬氏體是碳溶于-Fe的過飽和的固溶體，是奧氏體通過無擴散型相變轉(zhuǎn)變成的亞穩(wěn)定相。分析原理分析原理o 對于電子載流子導(dǎo)電的合金，合金中的空位、位錯、溶質(zhì)原子都將對合金的電阻率產(chǎn)生很大的影響。對于固溶體，在溶劑晶格中溶入溶質(zhì)原子時，溶劑的晶格發(fā)生扭曲畸變，破壞了晶格勢場的周期性。從而增加了電子的散射幾率，

2、電阻率增加。o 在對過飽和固溶體進行時效處理的時候，合金中的溶質(zhì)原子將會析出形成新的相，對于合金來說，時效過程中過飽和溶質(zhì)原子的析出所轉(zhuǎn)變成新相量的多少、形態(tài)及分布對該合金的最終性能將產(chǎn)生重大的影響。所以我們需要知道析出新相的量隨時間的變化情況，從而才可以控制析出量的多少來控制合金的性能。時效過程時效過程o 試樣經(jīng)1200,24h均勻化處理后，從850淬火至液氮得到馬氏體。o 試樣從液氮貯存槽移至規(guī)定溫度的浴槽中，從15s開始按照等比級數(shù)增加停留的時間間隔，將不同時間間隔停留后的試樣及時返回液氮槽中，用雙臂電橋測量電阻，得到電阻率與時效時間的關(guān)系如圖1-31。o電阻的測量結(jié)果表明，除碳含量極低

3、的合金外，碳含量電阻的測量結(jié)果表明，除碳含量極低的合金外，碳含量高于高于0.1%0.1%的合金電阻率變化均符合圖的合金電阻率變化均符合圖1-311-31所示的規(guī)律。所示的規(guī)律。o 根據(jù)電阻率隨時效時間和溫度的變化特征，可將其分為三個階段，如圖1-32所示。o 區(qū)電阻率初始下降；o 區(qū)電阻率先增后減，出現(xiàn)峰值；o 區(qū)電阻率繼續(xù)緩慢下降，直至達到充分回火時的穩(wěn)定值。區(qū)：o 淬火未經(jīng)時效的電阻率與碳含量呈直線關(guān)系。o 電阻率的變化特征與少量奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變很一致。o X射線衍射的結(jié)果表明，電阻率的變化很可能是由低溫馬氏體轉(zhuǎn)變時部分具有高能量的原子運動而引起的。因此，電阻率的變化歸因于少量殘留因此，電

4、阻率的變化歸因于少量殘留奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變或或馬氏體的微量松弛馬氏體的微量松弛。o 奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變：一個鋼種加熱形成奧氏體后，以不同冷卻方式冷卻下來的過程中，隨著時間和溫度改變所發(fā)生的分解轉(zhuǎn)變現(xiàn)象。 o 馬氏體的微量松弛：馬氏體中含碳質(zhì)量分數(shù)越高，晶格畸變越大，淬火應(yīng)力越大，以及存在越多的顯微裂紋 ，因此位錯的移動能微量松弛局部的應(yīng)力集中。區(qū)：o -4070區(qū)間是馬氏體時效的主要階段。o 070范圍內(nèi)時效電阻率曲線出現(xiàn)了峰值。這個階段還發(fā)現(xiàn)剛剛淬火的馬氏體消失，而低正方度馬氏體出現(xiàn)。上訴分析表明，時效過程與碳的擴散和馬氏體中碳含上訴分析表明，時效過程與碳的擴散和馬氏體中碳含量的

5、減少相關(guān)。電阻的增大則說明出現(xiàn)了碳原子集團，量的減少相關(guān)。電阻的增大則說明出現(xiàn)了碳原子集團，它們造成散射。原子集團周圍的畸變很大，隨著原子它們造成散射。原子集團周圍的畸變很大，隨著原子集團的粗化，電子散射增強。與此同時，原子集團間集團的粗化，電子散射增強。與此同時，原子集團間距增大，畸變減少，當平均間距增大到一定尺寸時電距增大，畸變減少，當平均間距增大到一定尺寸時電子散射最為強烈，電阻率達到最高值。原子集團繼續(xù)子散射最為強烈，電阻率達到最高值。原子集團繼續(xù)長大，隨著畸變的減少，導(dǎo)致電阻率的減小，較大尺長大，隨著畸變的減少，導(dǎo)致電阻率的減小，較大尺寸的原子集團可能達到寸的原子集團可能達到Fe4C

6、Fe4C的成分。的成分。區(qū)：o 馬氏體回火過程其組織趨于均勻化，電子散射減少，電阻率減小。實驗結(jié)論：實驗結(jié)論：o 馬氏體的時效過程即是碳原子和合金元素的原子向位錯及其它晶體缺陷處擴散偏聚，或碳化物的彌散析出，釘軋位錯，使位錯難以運動的現(xiàn)象。o 電阻增大則表明出現(xiàn)了碳原子集團，它們造成電子的散射。o 電阻率曲線清楚的表明，鋼在回火前存在著時效過程，時效過程實質(zhì)是原子的集團化。Al-Si-Cu-Mg鑄造合金的時效鑄造合金的時效Al-Si-Cu-Mg鑄造合金：o 鑄造Al-Si合金具有高強度，低膨脹系數(shù)，良好的鑄造性能及耐磨性。鑄造Al-Si-Cu-Mg合金是在Al-Si合金中添加Cu和Mg元素，經(jīng)

7、熱處理后獲得高的強度。其廣泛應(yīng)用于制造活塞、氣缸體和汽缸蓋、曲軸箱等鑄件。時效過程時效過程o 對經(jīng)過490 /8h+520 /8h水淬的Al-Si-Cu-Mg鑄造合金在不同溫度下進行時效，測出電阻率隨時間的相對變化，結(jié)果如圖1-33所示。時效初期o 電阻率隨時間增加而增加，這與固溶體形成的G-P區(qū)相關(guān)。o G-P區(qū)：合金在時效處理過程中，隨溫度的上升和時間的延長，過飽和固溶體點陣內(nèi)原子重新組合，生成的溶質(zhì)原子富集區(qū)。由于G-P區(qū)的出現(xiàn)使導(dǎo)電電子發(fā)生散射，因而導(dǎo)致電阻增大。時效中后期o 當合金開始脫溶析出CuAl2和MgSi時，電阻開始下降。隨時效溫度的增高和時間的延長，新相的析出量增加，合金的電阻進一步下降。Al-Si-Cu-Mg鑄造合金的力學(xué)性能o 時效硬化