單晶體塑性變形方主要有:滑移與孿生硬化加也稱形變強(qiáng)化,即隨著變形量的增大,金屬的強(qiáng)度和硬度顯著提高而塑性和韌性明顯下降。實(shí)際意首先,它是一種非常重要的強(qiáng)化手段,可用來提高金屬的強(qiáng)度,這對(duì)于那些不能用熱處理方法強(qiáng)化的合金尤其重要。其次加工硬化有利于金屬進(jìn)行均勻變形;最后,它可保證金屬零件和構(gòu)件的工作安全性,因?yàn)榻饘倬哂休^好的變形強(qiáng)化能力,能防止短時(shí)超載引起的突然斷裂。變形金在加熱時(shí)的織和性的變化隨著熱溫度同,為三個(gè)階段回復(fù)、再結(jié)晶、晶粒長大?;貜?fù),只會(huì)使內(nèi)應(yīng)力及電阻率等理化性能顯著降低,金屬的強(qiáng)度、硬度和塑性等力學(xué)性能變化不大。再結(jié)晶冷變形后的金屬加熱到一定溫度之后,在原來的變形組織中產(chǎn)生新的無畸變?cè)俳Y(jié)晶晶核,并通過逐漸長大形成等軸晶粒,從而取代全部變形組織,而性能也發(fā)生了明顯的變化,并恢復(fù)到完全軟化狀態(tài)的過程。強(qiáng)度:材料在外力作用下抵抗永久變形和斷裂的能力。強(qiáng)度測(cè)指標(biāo)包括:比例極限彈性極限屈服強(qiáng)度(上屈服強(qiáng)度下屈服強(qiáng)度R)規(guī)定殘余延伸強(qiáng)度R(R表示規(guī)定延伸率為0.2%時(shí)的應(yīng)力)抗拉強(qiáng)度R(重要指標(biāo)之一)塑性:斷裂前材料發(fā)生不可逆永久變形的能力。其測(cè)試指標(biāo):斷后伸長率A;斷面收縮率Z;布氏硬HB當(dāng)壓頭為淬火鋼球時(shí),硬度符號(hào);當(dāng)壓頭為硬質(zhì)合金球時(shí)硬度為HBW。洛氏硬度HR維氏硬度HV。沖擊韌:材料在沖擊載荷作下抵抗破壞的能力(材料常數(shù)A沖擊試樣的吸收功;單位J;光滑試樣在對(duì)稱應(yīng)力循環(huán)條件下的純彎曲疲勞極限;應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子,單位晶胞:晶格中能代表原子排列規(guī)律的最小幾何單元。三種典的金屬晶體構(gòu):心立方晶格,面心立方晶格,密排立方晶格;純金屬的實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)是多晶體。晶體內(nèi)部原子排列方向完全一致的晶體稱為單晶體;多晶體是由許多顆晶格排列方向不同的晶粒組成。晶體缺括點(diǎn)缺陷(空位,間隙原子,置換原子)線缺陷(晶體中的錯(cuò)位)面缺陷;合金是由兩種或兩種以上的金屬元素或者金屬元素與非金屬元素組成的,具有金屬特性的新物質(zhì)。合金的結(jié)構(gòu)有固溶體(分為置換固溶體和間隙固溶體)化合物;固溶強(qiáng)形成固溶體時(shí),隨之溶質(zhì)含量增加,固溶體的強(qiáng)度、硬度增加,塑性韌性下降,這種由于溶質(zhì)原子的固溶引起的強(qiáng)化效應(yīng)稱為固溶強(qiáng)化。過冷現(xiàn)金屬結(jié)晶之前,溫度連續(xù)下降,當(dāng)溫度降到理論溫度時(shí),并未開始結(jié)晶繼續(xù)冷卻到以下某一溫度時(shí),液態(tài)金屬才開始結(jié)晶的現(xiàn)象金屬的實(shí)際結(jié)晶溫度低于熔點(diǎn))金屬的實(shí)際結(jié)晶溫度與理論結(jié)晶溫度之差稱為過冷度。過冷度的大小與冷卻速度有關(guān),冷卻速度越大實(shí)際結(jié)晶溫度越低,過冷度也越大。金屬結(jié)過程就是形核與長大的過程,形核方式包括均勻形核,非均勻形核;長大方包括均勻長大和樹枝狀長大。
在室溫下,晶粒越細(xì)小,其強(qiáng)度、硬度越高,塑性韌性越好,這種利用細(xì)化晶粒來提高材料強(qiáng)度的方法稱為細(xì)晶強(qiáng)化。單晶的金屬力學(xué)性能很好,晶粒越細(xì)小,力學(xué)性能也越好,但單晶的尺寸無限大的金屬力學(xué)性能能比晶粒無限細(xì)小的好??刂凭Ф鹊拇胧┨岣呓饘俚倪^冷度;進(jìn)行變質(zhì)處理;附加震振動(dòng)、攪拌。鑄錠的觀組織分成個(gè)區(qū)域:表層細(xì)晶區(qū);柱狀晶區(qū);心等軸晶區(qū)。同素異轉(zhuǎn)變(也就成核長的過程再固態(tài)下,隨著溫度的變化由一種晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格的現(xiàn)象稱為同素異晶轉(zhuǎn)變。鋼鐵材應(yīng)用廣泛的因:不同的固態(tài)溫度下,共晶體結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生改變。鐵碳合中的基本相有鐵素體、奧氏體和滲碳體。鐵素體F)體心立方晶格,強(qiáng)度,硬度低,塑性韌性好。奧氏體A)心立方晶格,塑性韌性好,強(qiáng)度硬度低。滲碳體,是具有復(fù)雜晶格的間隙化合物,Cm示。硬度很高,塑性韌性幾乎為0極脆。珠光體,,以表示,0.77%含碳量,℃轉(zhuǎn)變溫度。萊氏體A+Fe3C以Ld表示含碳量,轉(zhuǎn)變溫度。通常把的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.77%的稱為共析鋼。鋼的分按含碳量分,低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼。按冶煉方法分:按冶煉爐的不同,碳鋼可分為平爐鋼、轉(zhuǎn)爐鋼和電爐鋼,按脫氧方法又可分為沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、特殊鎮(zhèn)靜鋼。按質(zhì)量分,普通質(zhì)量鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼、特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。按用途分:碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼、鑄鋼。碳素結(jié)鋼:Q屈服強(qiáng)度,235MPaA等級(jí),F(xiàn)沸騰鋼,含碳量常用于螺栓螺母齒輪連桿可用于重要焊接結(jié)構(gòu)件)優(yōu)質(zhì)碳結(jié)構(gòu)鋼:45號(hào)鋼(0.42%~0.50%屬于碳鋼,力學(xué)性能最好,多在正火、調(diào)制狀態(tài)下使用,如曲軸傳動(dòng)軸)碳素工鋼:T8(含碳量淬火回火后有較高硬度和耐磨性,但熱硬性低、淬透性差、易變性、塑性及強(qiáng)度較低。用于需要具有較高硬度和耐磨性的各種工具。如沖頭、切削金屬刀具)(含碳量度及耐磨性均較高,但熱硬性低、淬透性不高且淬火變形大。如車刀、刨刀、手鋸條鑄鐵分口鑄鐵白口鑄鐵麻口鑄鐵球墨鑄(石墨為球狀350示抗拉強(qiáng)度值,單位MPa,后面如有數(shù)字則表示伸長率值,單位為)RuT250蠕墨鑄鐵(蠕狀)灰鑄鐵片狀)KT11可鍛鑄鐵(團(tuán)狀)HT100灰鐵100石墨為粗片狀用于手工鑄造用沙箱蓋下水管手把底座、外罩等)黑心可鍛鑄鐵用于管道、彎頭、接頭、三通及基體組織都為鐵素體,應(yīng)用為:汽車拖拉機(jī)地盤零件,閥門的閥體和閥蓋等。鑄鐵都不可鍛造,可鍛鑄鐵也不可以(因?yàn)橛惺趭W氏(的形成過程括1氏體晶核的形成2奧氏體晶核的長大3殘余滲碳體的溶解4氏體成分的均勻化。馬氏體在極大的過冷度下,奧氏體將直接轉(zhuǎn)變成一種含碳過飽的α固溶體,即馬氏體。馬氏體轉(zhuǎn)變特點(diǎn):過冷A轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體是一種非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變馬氏體的形成速度很快馬氏體的轉(zhuǎn)變是不徹底的總殘留少量奧氏體馬氏體形成時(shí)體積膨脹,在鋼中造成很大的內(nèi)應(yīng)力,嚴(yán)重時(shí)將使被處理零件開裂。鋼中馬體組織形態(tài)要有兩類型:條狀馬氏體,片狀馬氏體;
馬氏體的硬度主要取決于含碳量,隨著馬氏體含碳量的增高,其硬度也隨之增大,含碳量超過0.6%后硬度增加趨于平緩;奧氏體中的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高,馬氏體A轉(zhuǎn)變或形成的開始溫度、終了溫度Mf越低,殘余A質(zhì)量分?jǐn)?shù)就越高。高碳片狀馬氏體的韌性和塑性均很差。低碳板條狀馬氏體的韌性和塑性相當(dāng)好。熱處理藝:退火、正火;退火工藝種類包括:完全退火、等溫退火、球化退火、擴(kuò)散退火、去應(yīng)力退火、再結(jié)晶退火。淬火:鋼加熱到Ac3(亞共析鋼)或Ac1(過共析鋼)以30℃,經(jīng)保溫后,快速冷卻獲得馬氏體的熱處理操作。淬火的的般是為了獲得馬氏體鋼的力學(xué)性能高鋼的硬度及耐磨性。2得良好的綜合力學(xué)性能。3獲得特殊物理、化學(xué)性能。常用的淬火方法:單液淬火法、預(yù)冷淬火法、雙液淬火、分級(jí)淬火等溫
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