2025年機械制造原理與實踐深度解析作業(yè)

一、金屬材料的強化動1.固溶強化2.細晶強化3.第二相粒子強化4.形變強化5、綜合強化1.填隙原子對金屬強度的影響可用下面的通式表達2.替代式溶質(zhì)原子在基體晶格中導致的畸變大都是球面對稱的，因而強化效果要增大了晶界附近的滑移阻力，因而一側(cè)晶粒中的滑移高溫時晶界滑動導致材料形變，細晶材料比粗晶材料軟，增長金屬材料高溫強度①通過相變熱處理獲得的，稱為析出硬化、沉淀強化或時效強化形變強化是由于金屬在塑性變形過程中位錯密度不停增長，使彈性應(yīng)力場不停增引起金屬加工硬化的機制有：位錯的塞積、位錯的交割(形成不易或不能滑移的割階、或形成復(fù)雜的位錯纏結(jié))、位錯的反應(yīng)(形成不能滑移的固定位錯)、易開動的位錯功率3)有的金屬(如錸)盡管某些使用性能很好，但由于處理不了加工問題，其應(yīng)用受到很大限制形變強化有利方面1)有些加工措施規(guī)定金屬必須有一定的加工硬化·某些不銹鋼冷軋后的強度可以提高一倍以上·用金屬板材沖壓成杯子時只有板材發(fā)生硬化，才能使塑性變形不停進行直至最終沖壓成杯，金屬的拉伸過程(如拉絲)也規(guī)定金屬線材在?？谔幠苎杆儆不?)可以通過冷加工控制產(chǎn)品的最終性能·冷拉的鋼絲繩不僅強度高，并且表面光潔·工業(yè)上廣泛應(yīng)用的銅導應(yīng)用的銅導線，由于規(guī)定導電性好，不容許加合金元素，加工硬強度性能6、綜合強化在實際生產(chǎn)上，強化金屬材料大都是同步采用幾種強化措施的綜合強化，以充足發(fā)揮強化能力。例如：(1)固溶強化十形變強化，常用于固溶體系合金的強化。(2)結(jié)晶強化+沉淀強化，用于鑄件強化。(3)固溶強化+沉淀強化。對于高溫承壓元件常采用這種措施，以提高材料的高溫性能。有時還采用硼的強化晶界作用，深入提高材料的高溫強度。多種工程構(gòu)造，如橋梁、船艇、飛機、電站設(shè)備、壓力容器、輸氣管道等，都曾出現(xiàn)過不少低于材料屈服強度下重大的脆性斷裂事故，促使人們認識到片面追求提高金屬材料強度，而忽視韌性的做法是片面的。為了滿足高新技術(shù)發(fā)展的需求，對于金屬材料不僅要設(shè)法提高其強度，并且也需要提高其韌性1.韌化原理斷裂韌性是指材料在外加負荷作用下從變形到斷裂全過程吸取能量的能力，所吸取的能量愈大，則斷裂韌性愈高。提高斷裂韌性增長斷裂過程中能量消耗的措施都可以提高斷裂韌性。斷裂韌性是材料的一項力學性能指標，是材料的成分和組織構(gòu)造在應(yīng)力和其他外界條件作用下的體現(xiàn)，在外界條件不材料的成分和組織構(gòu)造，材料的斷裂韌性才能提高。2.韌化措施(1)沿晶斷裂與晶粒度化，起了強化和韌化的作用。晶粒愈小，則晶界面積愈大，這種強愈大。細化晶粒是到達既強化又韌化目的的有效措施。合于沿晶界進行。如En24鋼的奧氏體晶粒度由5~6級細化到12~13級，Kic值則由也是材料抵御脆性破壞的韌性參數(shù)。它和裂紋自身的子的臨界值。常用斷裂前物體吸取的能量或外界對應(yīng)變曲線下的面積。韌性材料因具有大的斷裂伸長值，因此有較大的通過晶粒細化，單位晶界面積偏聚的雜質(zhì)含量對應(yīng)減(2)脆性相從而可提高解理斷裂強度，也可制止裂紋伸展，并使裂紋尺寸限提高解理斷裂強度，若脆性相與基體結(jié)合較弱，則在缺口下的形變較均(3)脆性相多種幾何學參量對韌性影響⑤類型：塑性很好而與基體結(jié)合又較弱的脆性相(如MnS,Al?O?等)在形變過鋼中TiC)在形變過程中，應(yīng)力集中到一定程度可使其發(fā)生解理或破碎，使韌性減少(4)韌性相對韌性的影響化溫度來調(diào)整殘存奧氏體的含量，對KIc值有很大影響。在強度基本上不變的狀況下，可使Kic提高4倍左右。對于這種PH不銹鋼，加入1%Ni及調(diào)整熱處對于合金構(gòu)造鋼，少許的殘存奧氏體也是KIc提高的原因之一。如4340鋼通過1200℃奧氏體化處理，雖然晶粒粗大，但KIc明顯提高。原因1:這種處理得到條板狀馬氏體，沒有孿生馬氏體；原因2:這種處理后，在馬氏體片間有100~200?的(5)基體相對韌性的影響此外，基體的特性還通過工藝影響相變產(chǎn)物及其組織構(gòu)造，從而間接地影響材料的(6)奧氏體基體對鋼材斷裂韌性的影響①細化奧氏體晶粒(d),從而可細化轉(zhuǎn)變產(chǎn)物，對提高韌性有利防止⑤孿生馬氏體的韌性低于條板狀馬氏體，調(diào)整奧氏體的成分，變化奧氏體的板狀馬氏體形成之前先形成約10~20%的下貝氏體，由于分割了奧氏體晶粒，對韌性3、韌化工藝(1)熔煉鑄造(2)壓力加工(3)熱處理1)熔煉鑄造韌化工藝①成分控制②氣體和夾雜物控制氣體(氫、氧、氮)和夾雜物(重要是氧化物和硫化物等)是冶煉和鑄造a.氫是有害氣體，引起白點和氫脆，材料強度愈高，危害性愈大b.氮易于引起低碳鋼的藍脆，是一種有害氣體；在一般低合金鋼中若有釩存在形成氮化物，則能提高強度；在奧氏體不銹鋼中，它可c.氧以氧化物類型的夾雜物存在，使韌性減少d.夾雜物是脆性相，一般夾雜物含量愈多，則韌性愈低2)壓力加工韌化工藝依托壓力加工控制晶粒大小和取向，可變化材料韌性。細化晶粒是重要的韌化①在較低溫度，持續(xù)而較快地施加大變形量，可以獲得細晶③迅速通過Ar3~Ar1區(qū)，可獲得較細的鐵素體晶粒④迅速冷卻，可防止鐵素體晶粒長大采用愈來愈低的終軋溫度，如在Ar3以上、Y+a區(qū)及低于Ar1溫度持續(xù)軋制，3)熱處理韌化工藝些概念和思緒對于中碳合金構(gòu)造鋼，采用比一般淬火溫度高300多度的1200~1255℃②臨界區(qū)淬火：當鋼加熱到Ac1~Ac3臨界區(qū)，淬火回火后可以得到很好化：臨界區(qū)處理時，在原始奧氏體晶界上形成細小奧氏體晶粒，并且復(fù)相區(qū)內(nèi)形成的a/γ界面比一般熱處理的奧氏體晶界面積大10~50倍，較大的晶界及相界面使雜質(zhì)偏析程度減小b雜質(zhì)元素在α及Y晶粒的分派：P(Sn、Sb)等雜質(zhì)可富集在aa.高溫回火脆性碳