非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金

預(yù)習(xí)內(nèi)容3.1用途廣泛的工程塑料3.2可以流動(dòng)的晶體——

液晶高分子材料

(參見教材P84～96)非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!本次課程內(nèi)容2.1.5

微合金非調(diào)質(zhì)鋼（P32～35）2.6

阿波羅飛船登月所用天線與形狀記憶合金材料（P306

～

312）1.6“資料查詢與新型材料綜述”寫法指導(dǎo)（P9～15）非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!柴油機(jī)連桿2.1.6微合金非調(diào)質(zhì)鋼與貝氏體鋼1.常用調(diào)質(zhì)鋼回顧2.微合金非調(diào)質(zhì)鋼3.貝氏體鋼非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!1.常用調(diào)質(zhì)鋼回顧

淬火成馬氏體后在500～650℃之間的溫度范圍內(nèi)回火的調(diào)質(zhì)處理用結(jié)構(gòu)鋼，稱為調(diào)質(zhì)鋼。經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，鋼的強(qiáng)度，塑性韌性具有良好的配合（即具有良好的綜合力學(xué)性能）。調(diào)質(zhì)鋼在化學(xué)成分上是中碳（0.25～0.5%C）的碳鋼、低合金鋼和中合金鋼，其對(duì)應(yīng)組織為S回火。調(diào)質(zhì)鋼種有45，Cr系（40Cr、40CrSi），Cr-Mn系（40CrMn），Cr-Ni系（40CrNiMo），含硼鋼（40MnB）等?；鼗鹚魇象w非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!

結(jié)構(gòu)特點(diǎn):1.多數(shù)是由同軸的回轉(zhuǎn)體組成；2.徑向尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于軸向尺寸；3.零件上常見結(jié)構(gòu)：均勻分布的孔、輪輻，鍵槽、等結(jié)構(gòu)。輪盤類零件非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!調(diào)質(zhì)鋼的力學(xué)性能要求在機(jī)器制造業(yè)中，調(diào)質(zhì)鋼常用來制造各種軸類零件、連桿、高強(qiáng)度螺栓等，受力狀況較復(fù)雜。例如，軸類零件工作時(shí)，既傳遞轉(zhuǎn)距又承受彎曲作用，承受的力是交變動(dòng)負(fù)荷；有時(shí)還承受一定沖擊載荷作用；軸頸部位還作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生一定的摩擦磨損。其力學(xué)性能要求：高的屈服點(diǎn)和疲勞強(qiáng)度，良好的沖擊韌度和塑性，即具有良好的綜合力學(xué)性能。同時(shí)，還要考慮斷裂韌度和疲勞裂紋擴(kuò)展速率等性能。一般調(diào)質(zhì)鋼的性能范圍大致為：σb800～1200MPa，σS700～1000MPa，δ8～15％，αK60～120J/cm2，TK＜－40℃。非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!調(diào)質(zhì)鋼的淬透性、合金化與熱處理為保證工件表層足夠深度能夠被淬透從而得到較高的強(qiáng)度,要求鋼材應(yīng)具有足夠淬透性（如右下圖所示）,在鋼中添加適量的Cr、Mn、Mo、Ni、B等合金元素可明顯提高鋼的淬透性和強(qiáng)度。鋼中合金元素含量越高,其淬透性以及強(qiáng)度也就越高,但相應(yīng)的生產(chǎn)成本也就明顯增加。含硼鋼由于合金成本方面的優(yōu)勢(shì)具有重要的發(fā)展?jié)摿?。此?淬火介質(zhì)的冷卻能力越大,淬硬層越深。

為保證工件在調(diào)質(zhì)淬火處理時(shí)不產(chǎn)生明顯的熱處理變形,又要求鋼中合金元素含量應(yīng)控制在合理范圍內(nèi),且淬火介質(zhì)的冷卻能力也受到一定限制。嚴(yán)格控制碳含量及合金元素含量的波動(dòng)范圍可實(shí)現(xiàn)均勻的淬透性(窄淬透性帶)并明顯降低熱處理變形。非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!想一想：？微合金非調(diào)質(zhì)鋼非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!（1）微合金非調(diào)質(zhì)鋼的概念與發(fā)展過程第二次石油危機(jī)后，在節(jié)能動(dòng)力推動(dòng)下和微合金化技術(shù)基礎(chǔ)上，1972年德國(guó)蒂森特鋼公司開發(fā)成功代非調(diào)質(zhì)鋼49MnVS3（F+P組織類型）以來,世界各國(guó)對(duì)此產(chǎn)生了濃厚的興趣,都競(jìng)相研究和應(yīng)用非調(diào)質(zhì)鋼,由于韌性差,限制了應(yīng)用范圍。第二代非調(diào)質(zhì)鋼開發(fā)于80年代初,主要有鐵素體-珠光體和貝氏體型兩大類,

是當(dāng)前用量最大的非調(diào)質(zhì)鋼,為提高F-P型非調(diào)質(zhì)鋼的韌性,開發(fā)了一系列新技術(shù):晶粒細(xì)化法、促進(jìn)晶內(nèi)F

(IGF)形成技術(shù)、氧化物冶金技術(shù);貝氏體型非調(diào)質(zhì)鋼具有良好的強(qiáng)韌性,適合于代替合金調(diào)質(zhì)鋼;為改善非調(diào)質(zhì)鋼切削性能,各國(guó)又研制了易切削非調(diào)質(zhì)鋼。1998年美國(guó)的Wright提出第三代非調(diào)質(zhì)鋼概念,

特點(diǎn)是碳含量低,其組織為回火M,具有較高的強(qiáng)度和良好的韌性,稱為低碳M型高強(qiáng)度高韌性非調(diào)質(zhì)鋼。我國(guó)自1981年開始研制非調(diào)質(zhì)鋼,于1995年完成了9個(gè)鋼種列標(biāo)。在B/T15712-1995《非調(diào)質(zhì)機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼》標(biāo)準(zhǔn)中,按加工方法的不同,將非調(diào)質(zhì)鋼分為鍛造和切削兩類共9個(gè)鋼號(hào),全部為中碳V系、Mn-V系F-P型,強(qiáng)度范圍在650~800MPa。除列標(biāo)鋼種之外,近幾年還研制了25MnSiV(Ti)、38MnV(Ti)、35MnVNb、45MnVNb等P-F型非調(diào)質(zhì)鋼,但強(qiáng)度級(jí)別并沒有明顯突破;另外,還開發(fā)了一批低碳B、低碳M非調(diào)質(zhì)鋼,如12Mn2VB、5Mn2VB、10Mn2CrVB、18Mn2VTiB等。非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!何謂“微合金非調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼”呢？①何謂“非調(diào)質(zhì)機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼”？

通過微合金化、控制軋制（鍛制）和控制冷卻等強(qiáng)韌化方法，取消了調(diào)質(zhì)處理，達(dá)到或接近調(diào)質(zhì)鋼力學(xué)性能的一類優(yōu)質(zhì)或特殊質(zhì)量結(jié)構(gòu)鋼。簡(jiǎn)稱“非調(diào)質(zhì)鋼”。（GB/T15712-2008《非調(diào)質(zhì)機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼》給出的定義）非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!③微合金非調(diào)質(zhì)鋼的冶金工藝特點(diǎn)i冶煉

冶煉非調(diào)質(zhì)鋼時(shí)，均要首先充分脫氧，然后再進(jìn)行合金化。保證鋼中含有穩(wěn)定和適量的N，對(duì)控制微合金非調(diào)質(zhì)鋼的性能是十分重要的。非調(diào)質(zhì)鋼在冶煉時(shí)常加入Al、Ti等元素，通過析出AlN、TiN來釘扎A晶界，提高A晶粒長(zhǎng)大激活能量，在加熱時(shí)阻止晶粒長(zhǎng)大，在形變過程中抑制A再結(jié)晶，細(xì)化A晶粒。微合金元素的復(fù)合加入比單獨(dú)加入作用更大。ii先進(jìn)的TMCP技術(shù)

微合金化與TMCP相結(jié)合，才能充分發(fā)揮微合金化元素的作用，才能達(dá)到最佳的強(qiáng)韌化效果。對(duì)于軋制(鍛制)并經(jīng)切削加工后使用的非調(diào)質(zhì)鋼來說，軋制(鍛制)工藝將決定零件的最終性能。非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!非調(diào)質(zhì)鋼的力學(xué)性能及其應(yīng)用非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!⑥組織特征iP+F型非調(diào)質(zhì)鋼的組織主要是：鐵素體(F)＋珠光體（P）+彌散析出的碳化物（K）強(qiáng)化的主要作用是細(xì)化組織和相間沉淀析出。其典型鋼種是49MnVS3，其σb＞770MPa，σs＞540MPa，室溫U形缺口沖擊吸收功AK＞31J；ii貝氏體型鋼的組織有二種，貝氏體（B）或B+（F+P）該類鋼的特點(diǎn)是不但有好的強(qiáng)度，而且有較好的韌性，σb≥830MPa，σs≥540MPa，室溫U形缺口AK＞47J；iii馬氏體型鋼的組織為板條狀馬氏體，具有異常好的韌性及較好的強(qiáng)韌性配合，強(qiáng)韌性達(dá)到優(yōu)質(zhì)調(diào)質(zhì)鋼的水平，－30℃時(shí)的韌性是第二類鋼的5～6倍，－60℃時(shí)的Ak仍＞16J。

這三類非調(diào)質(zhì)鋼也可被認(rèn)為是非調(diào)質(zhì)鋼發(fā)展的三個(gè)階段。非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!(2)微合金非調(diào)質(zhì)鋼的分類按化學(xué)成分分類可分為兩大類。i低碳非調(diào)質(zhì)鋼此類非調(diào)質(zhì)鋼的碳含量一般控制在0.25％以下，即在低碳鋼的基礎(chǔ)上，加上微合金元素如V、Nb、Ti、N等。ii中碳非調(diào)質(zhì)鋼而此類非調(diào)質(zhì)鋼的碳含量一般控制在0.25％～0.55％之間。在此基礎(chǔ)上加入微合金元素V、Nb、Ti、N、Al等，有的還要加上Cu、Si等。表2.5*幾種熱鍛用非調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!(3)微合金非調(diào)質(zhì)鋼的分類③按組織進(jìn)行分類大致可分為三種。①F-P型其在非調(diào)質(zhì)鋼中占據(jù)的比重最大，除滿足某些特殊用途而采用其他組織為基的非調(diào)質(zhì)鋼外，一般非調(diào)質(zhì)鋼均為P-F類非調(diào)質(zhì)鋼。這是由其化學(xué)成分和加工狀態(tài)所決定，當(dāng)然也與其使用性能（狀態(tài)）有關(guān)。②晶內(nèi)鐵素體（F）型這是一種高強(qiáng)度高韌性的新型非調(diào)質(zhì)鋼。③低碳貝氏體（B）型在鍛后空冷狀態(tài)下，可獲得低碳貝氏體，借以進(jìn)一步改善鋼的強(qiáng)度、韌性和可焊性。組織中除B外，有時(shí)也夾雜有P和F，形成一種混合組織。④低碳馬氏體（M）型利用鍛造余熱進(jìn)行淬火、回火，獲得低碳M來增加強(qiáng)韌性。表2.5***非調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼按顯微組織分類非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!(3)非調(diào)質(zhì)鋼的應(yīng)用現(xiàn)狀與實(shí)例①非調(diào)質(zhì)鋼在汽車零部件上的應(yīng)用②非調(diào)質(zhì)鋼在工程機(jī)械上的應(yīng)用③非調(diào)質(zhì)鋼在民用槍械上的應(yīng)用④非調(diào)質(zhì)鋼在標(biāo)準(zhǔn)件上的應(yīng)用⑤其他應(yīng)用近年來隨著計(jì)算機(jī)、控制、傳感及精密測(cè)量技術(shù)等當(dāng)代高科技與傳統(tǒng)鋼鐵、制造業(yè)的結(jié)合，微合金鋼的開發(fā)應(yīng)用獲得新進(jìn)展，除汽車工業(yè)外，應(yīng)用范圍涉及建材、重型工程結(jié)構(gòu)(起重機(jī)、載重車輛)、高壓輸送管道、橋梁、高壓容器、集裝箱、船舶等。而這些用途鋼材一般占社會(huì)對(duì)鋼材總需求量的60％左右。所以非調(diào)質(zhì)鋼應(yīng)用前景廣闊，是現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)中的主力產(chǎn)品之一。柴油機(jī)連桿非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!熱鍛和易切削非調(diào)質(zhì)鋼，多應(yīng)用于制造汽車連桿、曲軸、前軸、半軸、花鍵軸等發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)零部件。直接切削非調(diào)質(zhì)鋼主要用來制造螺栓、銷和桿類零件。如采用非調(diào)質(zhì)鋼制作汽車傳動(dòng)軸叉類及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)零件的研究，已取得顯著進(jìn)展。又如汽車油泵傳動(dòng)齒輪原45鋼，調(diào)質(zhì)后硬度241～207HBW，每把滾齒刀僅加工40多個(gè)齒輪；采用35MnVS非調(diào)質(zhì)鋼后既減少變形，降低噪聲，杜絕淬火廢品和翻修，且還使刀具壽命提高近一倍。據(jù)國(guó)內(nèi)某企業(yè)統(tǒng)計(jì)，使用非調(diào)質(zhì)鋼可降低成本25％～38％；國(guó)內(nèi)某汽車廠采用國(guó)產(chǎn)49MnVS3鋼代替日本S53C制造柴油機(jī)曲軸，其加工制造成本可節(jié)省48元/根。而用非調(diào)質(zhì)鋼制造連桿，每件可節(jié)約生產(chǎn)成本13～15元。上海有關(guān)鍛造、機(jī)械廠與北京機(jī)電所合作，將非調(diào)質(zhì)鋼及控鍛-控冷技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)，已建立了相應(yīng)控冷生產(chǎn)線分別用以生產(chǎn)轎車曲軸、連桿，取得顯著效益。①非調(diào)質(zhì)鋼在汽車零部件上的應(yīng)用曲軸視頻2非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!②非調(diào)質(zhì)鋼在工程機(jī)械上的應(yīng)用如表2.＃示，系油缸零件的力學(xué)性能及使用年限表。如將活塞桿零件用試片做疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)，其所測(cè)性能與調(diào)質(zhì)鋼所制零件比較，具有較好性能。采用38MnVS6非調(diào)質(zhì)鋼結(jié)合控鍛控冷工藝替代原調(diào)質(zhì)工藝制造鄂式破碎機(jī)用偏心軸。該軸長(zhǎng)1275mm,最大直徑為166mm。經(jīng)檢測(cè),偏心軸的各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求,經(jīng)裝機(jī)后,運(yùn)行情況良好,得到了用戶單位的好評(píng)。表2.＃用非調(diào)質(zhì)鋼制造的油缸零件非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!④非調(diào)質(zhì)鋼在標(biāo)準(zhǔn)件上的應(yīng)用高強(qiáng)度螺栓的加工工藝路線為：冶煉（采用爐外精煉、連續(xù)鑄造、成分窄范圍管理）－軋制（控軋控冷）－拉拔－冷成型－去應(yīng)力退火（180～400℃）－電鍍－去氫烘干?；瘜W(xué)成分特點(diǎn)：采用冷拉非調(diào)質(zhì)鋼制造，其碳含量多為低碳或基本上是低碳，以獲得塑韌性的改善。為進(jìn)一步提高強(qiáng)度，加入V、Nb、Ti等合金元素，以析出強(qiáng)化相來彌散強(qiáng)化，提高強(qiáng)度；也可加入Cr、Ni等來提高強(qiáng)度。

表2.＃高強(qiáng)度螺栓用非調(diào)質(zhì)鋼的化學(xué)成分表2.＃高強(qiáng)度螺栓用非調(diào)質(zhì)鋼的化學(xué)成分/％為延長(zhǎng)工具壽命、提高冷成型性，在非調(diào)質(zhì)鋼中一般采用低Si含量。非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!⑥非調(diào)質(zhì)鋼在其他方面的應(yīng)用拖拉機(jī)行業(yè)已經(jīng)得到較為廣泛地應(yīng)用。如拖拉機(jī)連桿、曲軸、軸類（包括倒檔軸、支重輪軸、驅(qū)動(dòng)輪軸、變速箱傳動(dòng)軸、犂刀傳動(dòng)軸、行星齒輪軸等）、柴油機(jī)齒輪、半軸、前軸、前后橋、前后輪輪轂、離合器、聯(lián)軸節(jié)、萬向節(jié)叉、轉(zhuǎn)向節(jié)、平衡塊、懸架、平衡臂、提升器、導(dǎo)向輪、驅(qū)動(dòng)輪、張緊臂、蓋類和桿類等。柴油機(jī)針閥體轉(zhuǎn)向節(jié)軸、套類機(jī)械零件→非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!二十年鍛壓路----記校友江秀花

江秀花系材料學(xué)院模具81級(jí)學(xué)生,1985年畢業(yè)后分配到濟(jì)南機(jī)床二廠,一干就是20多年。2004年底,在世界一級(jí)沖壓商美國(guó)德納公司的5000t重型多工位壓力機(jī)招標(biāo)會(huì)上,面對(duì)德國(guó)萬家頓/穆勒/日本小松/韓國(guó)現(xiàn)代等實(shí)力強(qiáng)勁的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手,最終拿下了訂單.現(xiàn)在,兩臺(tái)LS4B-2500型壓力機(jī)聯(lián)動(dòng)組成的5000t重型多工位壓力機(jī)已經(jīng)在美國(guó)運(yùn)行近五年了.她獲得2008年1月8日國(guó)家科技獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)上的國(guó)家科技進(jìn)步2等獎(jiǎng),及濟(jì)南市科技進(jìn)步最高獎(jiǎng)。非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!2.6.1阿波羅飛船登月天線奧秘所在那是1969年7月20日，正置東方夏令時(shí)間晚上10時(shí)56分，此時(shí)全世界數(shù)以萬計(jì)的科學(xué)家、數(shù)以億計(jì)的觀眾正凝視著電視屏幕，關(guān)注著遠(yuǎn)在38萬千米之外、乘坐“阿波羅”11號(hào)登月宇宙飛船的美國(guó)宇航員阿姆斯特朗在月球上踏下的個(gè)人類的腳印，聆聽著這位勇士從嫦娥的家鄉(xiāng)傳回的富有哲理的聲音：“對(duì)一個(gè)人來說，這僅僅是一小步；但對(duì)整個(gè)人類來說，這是跨了一大步...”.宇航員的形象和聲音是如何從月球返回來的呢？細(xì)心的觀眾也許會(huì)發(fā)現(xiàn)，宇航員登月后，安裝在飛船上的一小團(tuán)天線，在陽光照射下迅速展開，伸展成半球狀，開始了自己的工作。月、地之間的信息就是通過它傳輸過來的。不過，人們?nèi)栽诩{悶：這種天線是宇航員發(fā)出指令，還是什么自動(dòng)化儀器使它展開的呢？其實(shí)，都不是。

視頻非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!2.6.2什么是形狀記憶效應(yīng)(SME)？

人們一直認(rèn)為，只有人和某些動(dòng)物才有“記憶”功能?？擅绹?guó)科學(xué)家在20世紀(jì)50年代偶然發(fā)現(xiàn)，某些金屬合金也具有一種所謂“形狀記憶”功能。它們能在某一溫度下成型為一種形狀，而在另一溫度下則又變回到原始形狀。這種奇特的“形狀記憶”功能可以保持相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間，并且重復(fù)千萬次都準(zhǔn)確無誤。那么，什么是形狀記憶效應(yīng)(SME)呢？形狀記憶效應(yīng)SME是指具有一定形狀的固體材料，在某種條件下經(jīng)過一定塑性變形后，加熱到一定溫度時(shí)，材料又完全恢復(fù)到變形前原來形狀現(xiàn)象。即它能記憶母相的形狀。具有形狀記憶效應(yīng)的合金材料即稱為形狀記憶合金(SMA)。非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!1.形狀記憶鉚釘?shù)墓ぷ鬟^程

現(xiàn)以圖2.6.3中的一個(gè)鉚釘為實(shí)例，進(jìn)一步說明形狀記憶效應(yīng)。這個(gè)鉚釘是用形狀記憶合金制作的，首先在較高的溫度下（T℃＞Ms）把鉚釘做成鉚接以后的形狀（a圖），然后把它降溫至Mf以下的溫度，并在此溫度下把鉚釘?shù)膬赡_扳直（產(chǎn)生形變，b圖），然后順利地插入鉚釘孔（c圖），最后把溫度回升至工作溫度（T℃＞Af），這時(shí)，鉚釘會(huì)自動(dòng)地恢復(fù)到種形狀，即完成鉚接的程序（d圖）。顯然這個(gè)鉚釘可適用于手和工具無法直接去操作的場(chǎng)合。a成型（T℃＞Ms）；b扳直兩腳T℃＜Mf）；c.插入（T℃＜As）；d.加熱（T℃＞Af）。

圖2.6.3形狀記憶鉚釘?shù)墓ぷ鬟^程→（a）（b）（c）（d）視頻非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!2.6.3形狀記憶效應(yīng)的實(shí)質(zhì)

形狀記憶效應(yīng)來源于一種熱彈性馬氏體相變。熱彈性馬氏體一旦產(chǎn)生可以隨著溫度降低繼續(xù)長(zhǎng)大。相反，當(dāng)溫度回升時(shí)，長(zhǎng)大的馬氏體又可以縮小，直至恢復(fù)到原來的狀態(tài)，即馬氏體隨著溫度的變化可以可逆地長(zhǎng)大或縮小，由于馬氏體的體積一般比原始狀態(tài)要膨脹一些，而且馬氏體相變伴隨著晶體中規(guī)則的切變，因此熱彈性馬氏體相變隨之伴有形狀的變化。其晶體結(jié)構(gòu)的變化如圖2.6.5所示。某些具有熱彈性馬氏體相變的材料，當(dāng)溫度低于馬氏體相變的Mf點(diǎn)時(shí)，變成在低溫下穩(wěn)定的馬氏體相；這些馬氏體相由晶體結(jié)構(gòu)相同、結(jié)晶方向不同的孿晶體構(gòu)成，這些孿晶界面受很小力即可移動(dòng)。

圖2.6.5形狀記憶過程中晶體結(jié)構(gòu)變化的示意圖非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!2.6.4形狀記憶合金材料與開發(fā)過程

早在1951年美國(guó)的T.A.Read等在一次實(shí)驗(yàn)中偶然發(fā)現(xiàn)了金-鎘（Au-Cd）合金具有形狀記憶特性，當(dāng)時(shí)并未引起重視。1953年又在銦-鉈（In-Tl）合金發(fā)現(xiàn)這類效應(yīng)。

直到1963年美國(guó)海軍裝備實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)鎳-鈦合金具有形狀記憶效應(yīng)后，才奠定了記憶合金的重要地位。當(dāng)時(shí)，該實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家正研制一種高強(qiáng)度耐腐蝕合金，成分是含鎳55%、含鈦45%，試驗(yàn)這種合金絲時(shí)，他們?cè)鴮⑦@種合金繞成一螺旋線圈，并加熱到150℃，冷卻后又把線圈完全拉直。后來，一個(gè)偶然機(jī)會(huì)，他們把拉直的合金絲再次加熱時(shí)，出現(xiàn)一個(gè)奇跡：在溫度升高到95℃時(shí)，拉直的鎳鈦合金絲竟自動(dòng)卷曲成原螺旋線圈形狀。當(dāng)時(shí)研究人員幾乎不相信自己眼睛。于是又反復(fù)試驗(yàn)，把合金絲加熱并變成各種復(fù)雜形狀，冷卻并拉直，然后提高溫度并觀察合金表現(xiàn)。在這種反復(fù)實(shí)驗(yàn)中，合金每次都表現(xiàn)了非凡的“記憶能力”，如圖2.6.6中間一組圖所示。圖2.6.6不同合金的變形行為→非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!2.6.4形狀記憶合金材料與開發(fā)過程SMA材料目前已有20余種。大致可分為兩類：一類是以過渡族金屬為基合金，另一是貴金屬的β相合金。但最引人注目的是Ni-Ti基合金、Cu-Zn-Al、Fe-Mn-Si合金和Cu-Al-Ni合金等。①Ni-Ti基合金其原子比為1∶1，具有優(yōu)異的SME，高的耐熱、耐蝕性，高的強(qiáng)度，及其它材料無可比擬的耐熱疲勞性與良好的生物相容性。但存在原材料價(jià)格昂貴，制造工藝?yán)щy，切削加工性不良等不足。近年來發(fā)展了一系列性能得到提高的材料，在Ni-Ti合金中加入其它元素，開發(fā)了Ni-Ti-Cu、Ni-Ti-Nb、Ni-Ti-Cr、Ni-Ti-Fe等系列合金。需特別指出的是研究人員在Ni-Ti合金中添加微量的Fe或Cr，可使記憶合金的轉(zhuǎn)變溫度降到-100℃，適合低溫下工作。②Cu基合金

價(jià)格便宜，原料來源充足，生產(chǎn)過程簡(jiǎn)單，良好的形狀記憶效應(yīng)，電阻率小，導(dǎo)熱性好，加工成形性能好。但長(zhǎng)期或反復(fù)使用時(shí)，形狀恢復(fù)率會(huì)減小，是尚需探索解決的問題。開發(fā)的Cu-Zn-Al和Cu-Ni-Al合金可在很寬的-100℃~300℃范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。③鐵基合金

具有強(qiáng)度高，塑性好，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，正逐漸受到人們的重視并獲得開發(fā)。如Fe-Pt、Fe-Pd、Fe-Co-Ni-Ti、Fe-Mn-Si、Fe-Mn-Si-Cr等。從價(jià)格上看，鐵系形狀記憶合金比Ni-Ti系和Cu系低得多，易于加工，強(qiáng)度高，剛性好，所以是很有競(jìng)爭(zhēng)力的新合金系。非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!如圖2.6.7所示，系1973年美國(guó)試制成臺(tái)利用海水溫差發(fā)電熱機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。它是利用高溫、低溫時(shí)發(fā)生相變產(chǎn)生形狀的改變，并伴隨極大的應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)機(jī)械能熱能之間的相互轉(zhuǎn)換。其裝置是一個(gè)水平放置的輪子，輪輻是偏心結(jié)構(gòu)，每個(gè)輪輻上掛有用Ti-Ni合金制成的U形環(huán)，輪子下的水槽制成兩個(gè)半圓，分別裝入冷、熱水。當(dāng)U型環(huán)進(jìn)入熱水槽時(shí)，就突然伸直，產(chǎn)生彈力。這種彈力有一部分沿輪子的切線作用，推動(dòng)輪子旋轉(zhuǎn)。當(dāng)輪輻轉(zhuǎn)入冷水槽內(nèi)時(shí)，伸直的合金絲又恢復(fù)彎曲形狀。盡管這種熱機(jī)只產(chǎn)生了0.5W的功率（至1983年功率已達(dá)20W），但發(fā)展前景十分誘人，可利用該裝置實(shí)現(xiàn)利用海水溫差發(fā)電夢(mèng)想。

圖2.6.7鎳鈦諾爾熱機(jī)的結(jié)構(gòu)

1.形狀記憶熱發(fā)動(dòng)機(jī)非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!

2.用于機(jī)械、電子方面由于在Af以上形狀記憶合金變形所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力很大，所以形狀記憶合金管接頭的連接很嚴(yán)密、牢靠。這種管接頭特別適用于難焊接的、管路密集不易施工等場(chǎng)合的管路連接。美國(guó)空軍F-14飛機(jī)曾經(jīng)用此類連接器連接油壓系統(tǒng)和加壓水系統(tǒng)的管道，據(jù)說近30萬個(gè)接頭，無一發(fā)生事故，在海軍的潛艇和軍艦上也大量使用形狀記憶合金管接頭，因?yàn)樵谶@些場(chǎng)合中，管道排列十分密集，一般的方法無法實(shí)行管道的連接。在電子儀器方面用作接插件，用于集成線路的釬焊等。目前，國(guó)外正研究用記憶合金制造機(jī)器人，其動(dòng)作由微處理機(jī)來控制。圖2.6.8使用SMA管接頭連接管路非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!

3.用于醫(yī)療器械方面

其Ni-Ti合金絲的加工與使用全過程如圖2.6.10所示。

圖2.6.9SMA制血凝過濾器圖2.6.10非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!第二章小結(jié)新型金屬材料是21世紀(jì)最主要的結(jié)構(gòu)材料，其主要特點(diǎn)是采用真空脫氣熔煉、爐外精煉、連鑄連軋等冶煉新技術(shù)，新型TMCP技術(shù)，多元微合金化等高新技術(shù)升級(jí)換代，節(jié)能、環(huán)保，強(qiáng)韌化性能突出。新型金屬材料，種類繁多。例如:

2.2新型金屬間化合物高溫結(jié)構(gòu)材料;

2.3新型工模具用鋼;

2.4新型特殊性能鋼;

2.5力大無比的輕金屬“家族”;

2.6新型功能金屬材料等等。這里，僅僅是個(gè)引子，希望有興趣的同學(xué)們更多地學(xué)習(xí)、了解更多有關(guān)新型金屬材料的知識(shí)。非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!何謂“機(jī)器制造用鋼

（機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼）”？機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼（機(jī)器制造或機(jī)器零件用鋼）系指用于制造各類機(jī)器零件，如軸類機(jī)械零件、齒輪類機(jī)械零件、彈簧類機(jī)械零件等所用的鋼種。它包括調(diào)質(zhì)鋼，表面硬化鋼（滲碳鋼和滲氮鋼），彈簧鋼，滾動(dòng)軸承鋼，易切削鋼等。非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!

軸套類零件調(diào)質(zhì)件（螺桿）柴油機(jī)凸輪軸破碎機(jī)主軸非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!高強(qiáng)螺栓柴油機(jī)連桿齒輪曲軸非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁!調(diào)質(zhì)處理車間調(diào)質(zhì)鋼的熱處理工藝特點(diǎn)預(yù)備熱處理退火（正火）；最終熱處理調(diào)質(zhì)（＋表面淬火）。真空淬火爐網(wǎng)帶式回火電爐非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁!典型調(diào)質(zhì)鋼簡(jiǎn)介連桿螺栓及其熱處理工藝曲線圖內(nèi)燃機(jī)曲軸非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁!2.節(jié)能降耗的非調(diào)質(zhì)機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼（1）微合金非調(diào)質(zhì)鋼的概念與發(fā)展過程（2）微合金非調(diào)質(zhì)鋼的分類（3）微合金非調(diào)質(zhì)鋼應(yīng)用現(xiàn)狀與實(shí)例分析（4）微合金非調(diào)質(zhì)鋼發(fā)展與研究動(dòng)向

非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁!何謂“微合金非調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼”呢？20世紀(jì)70年代初發(fā)生的石油能源危機(jī)，節(jié)能、機(jī)械產(chǎn)品和車輛的輕量化、減少CO2溫室氣體排放的呼聲越來越高，隨著人們對(duì)能源和環(huán)保問題的日益關(guān)注，發(fā)展節(jié)能、環(huán)保、低成本的“綠色鋼材”——非調(diào)質(zhì)鋼，替代能耗高、周期長(zhǎng)、污染嚴(yán)重的調(diào)質(zhì)鋼零件已經(jīng)成為發(fā)展工業(yè)用鋼的必然趨勢(shì)。①何謂“微合金非調(diào)質(zhì)鋼”？

如下圖所示為調(diào)質(zhì)鋼（b圖）和非調(diào)質(zhì)鋼（a圖）這兩類鋼典型的生產(chǎn)工藝流程。由比較可見，非調(diào)質(zhì)鋼由于取消了淬火回火等工序，從而簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝流程，提高材料利用率，改善零件質(zhì)量，降低能耗和制造成本（25%～38%），減少污染，綠色環(huán)保。

（a）（b）←圖2.#非調(diào)質(zhì)鋼（a）與調(diào)質(zhì)鋼（b）典型工藝非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁!

②微合金非調(diào)質(zhì)鋼的強(qiáng)韌化途徑i優(yōu)化成分，提高強(qiáng)韌性“降C增Mn”。降C可明顯提高鋼的韌性，其強(qiáng)度損失可由增加Mn含量補(bǔ)償?！岸嘣m量，復(fù)合加入”的合金化基本原則。微合金化元素V、Ti、Nb和N等，以細(xì)晶強(qiáng)化和沉淀強(qiáng)化等方式同時(shí)提高材料的強(qiáng)度和韌性。但最常用的是V，通常V的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.06％～0.13％；N是十分有益元素，N以化合物的形式存在，其主要作用是促進(jìn)V的析出，提高沉淀析出強(qiáng)化效果，細(xì)化晶粒，提高TiN的穩(wěn)定性用和節(jié)約V合金等。S可細(xì)化晶粒，促進(jìn)晶內(nèi)F析出，提高強(qiáng)韌性，同時(shí)也可改善切削加工工藝性能。

均含有一定量Mn元素。在非調(diào)質(zhì)鋼中均含有0.60%～1.00%或1.00%～1.50%的Mn（因大于1.5％時(shí)，將降低其韌性）。Mn、Cr以固溶強(qiáng)化方式強(qiáng)化基體組織，提高淬透性，增加鋼的強(qiáng)韌性。非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁!④微合金非調(diào)質(zhì)鋼的性能特點(diǎn)i力學(xué)性能

具有與碳素及合金結(jié)構(gòu)鋼調(diào)質(zhì)后同樣強(qiáng)度。雖其韌性稍差，但采取某些韌化措施后，也可達(dá)相應(yīng)韌性水平。與調(diào)質(zhì)態(tài)使用的機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼相比，微合金非調(diào)質(zhì)鋼對(duì)尺寸(體積)效應(yīng)不敏感，使其力學(xué)性能、尤其硬度值在零件截面上分布較均勻，這一點(diǎn)對(duì)大型零、部件尤為可貴和重要。ii工藝性能

良好的切削加工性能。在硬度相同情況下，具有F-P組織的非調(diào)質(zhì)鋼，其切削加工性能比具有回火S組織的調(diào)質(zhì)鋼好。為進(jìn)一步改善非調(diào)質(zhì)鋼的切削加工性，可適量單獨(dú)添加某易切削元素如S或Pb及Ca、Te(碲)、Se(硒)等，或復(fù)合添加這些元素。

良好的表面強(qiáng)化特性。很多機(jī)械零件，為提高其表面耐磨性和疲勞強(qiáng)度，都進(jìn)行表面強(qiáng)化處理。其具有良好高、中頻感應(yīng)加熱淬火特性。與同等強(qiáng)度級(jí)別調(diào)質(zhì)鋼相比，在同樣氮化和軟氮化工藝條件下，非調(diào)質(zhì)鋼的滲層可得到更高硬度；更深滲層深度；氮化處理后心部硬度也不降低。試驗(yàn)表明，非調(diào)質(zhì)鋼具有良好的表面強(qiáng)化特性。非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁!⑤技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能特點(diǎn)

表2.6調(diào)質(zhì)與非調(diào)質(zhì)鋼制造機(jī)械零件工藝流程比較

從表2.6可看出，采用非調(diào)質(zhì)鋼制造零件，與調(diào)質(zhì)鋼相比，最大的不同就是省去了熱處理工序。對(duì)于冷加工成形非調(diào)質(zhì)鋼，不但省去調(diào)質(zhì)處理，還省去了退火處理。

分類實(shí)例加工工藝流程比較熱壓力加工工藝如曲軸調(diào)質(zhì)鋼工藝：軋材－鍛造－調(diào)質(zhì)－切削－零部件成品非調(diào)質(zhì)鋼工藝：軋材－鍛造－切削－零部件成品直接切削加工工藝如銷類調(diào)質(zhì)鋼工藝：軋材－調(diào)質(zhì)－切削或拉拔－零部件成品非調(diào)質(zhì)鋼工藝：軋材－切削或拉拔－零部件成品冷成形加工工藝如螺桿調(diào)質(zhì)鋼工藝：軋材－退火－拉拔－冷成形－調(diào)質(zhì)－零部件成品非調(diào)質(zhì)鋼工藝：軋材－拉拔－冷成形－零部件成品

(1)非調(diào)質(zhì)鋼的規(guī)格(尺寸)效應(yīng)較小，其強(qiáng)度和硬度沿零件截面的分布較為均勻，提高了零件的整體強(qiáng)度。

(2)避免了調(diào)質(zhì)過程中因工件畸變、開裂而產(chǎn)生廢品的風(fēng)險(xiǎn)，提高了成品率。

(3)減少了高能耗的熱處理工序，節(jié)能減排。

(4)縮短生產(chǎn)周期，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，節(jié)約生產(chǎn)管理費(fèi)用，即降低制造成本，提高企業(yè)的效益。

(5)良好的切削性能和表面強(qiáng)化性能。技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能特點(diǎn)非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁!(2)微合金非調(diào)質(zhì)鋼的分類表2.*非調(diào)質(zhì)鋼的分類及牌號(hào)表示方法表2.5非調(diào)質(zhì)鋼按用途分類非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第42頁!(3)微合金非調(diào)質(zhì)鋼的分類②按力學(xué)性能特征進(jìn)行分類基本可分為四類。i高強(qiáng)度非調(diào)質(zhì)鋼其熱鍛后，一般可得到600～800N/mm2的抗拉強(qiáng)度（σb），用它可代替某些調(diào)質(zhì)的碳素結(jié)構(gòu)鋼；合金非調(diào)質(zhì)鋼熱鍛后，一般可得到900MPa以上的強(qiáng)度σb，有些甚至可達(dá)1100MPa。用它可替代某些調(diào)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼。ii高韌性非調(diào)質(zhì)鋼此類鋼常加入某些Me，或采用降碳增錳等措施，從而進(jìn)一步提高鋼的強(qiáng)韌性，可克服非調(diào)質(zhì)鋼韌性普遍偏低弊端，用于有韌性要求的場(chǎng)合。iii高強(qiáng)高韌非調(diào)質(zhì)鋼;

iv表面強(qiáng)（硬）化非調(diào)質(zhì)鋼圖2.5**幾種非調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼(曲軸)的力學(xué)性能要求與實(shí)際控制水平非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第43頁!(3)微合金非調(diào)質(zhì)鋼的分類④按產(chǎn)品形狀分類可分為：i微合金非調(diào)質(zhì)鋼棒材；ii微合金非調(diào)質(zhì)鋼板材；iii微合金非調(diào)質(zhì)鋼管材；iv微合金非調(diào)質(zhì)鋼線材等。⑤按切削加工性能進(jìn)行分類

可分為：易切削微合金非調(diào)質(zhì)鋼；對(duì)切削性能無特殊性能要求的微合金非調(diào)質(zhì)鋼。非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第44頁!柴油機(jī)連桿①非調(diào)質(zhì)鋼在汽車零部件上的應(yīng)用非調(diào)質(zhì)鋼由于鋼中加入合金化元素V、Ti、Nb等,在鍛造及鍛后控冷過程中產(chǎn)生析出強(qiáng)化及晶粒細(xì)化作用,其強(qiáng)韌化性能可達(dá)或接近調(diào)質(zhì)鋼水平,且省去調(diào)質(zhì)熱處理,減少大量能耗并具良好加工性能,受到國(guó)內(nèi)外許多汽車廠家重視。如德國(guó)奔馳、大眾汽車公司，瑞典Volvo汽車公司,英國(guó)Austin公司,美國(guó)福特汽車公司,意大利菲亞特汽車公司等大量采用非調(diào)質(zhì)鋼制造發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、連桿、前軸等重要零件。日本在非調(diào)質(zhì)鋼的研究及應(yīng)用方面更是走在世界前面,如日本三菱公司的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及傳動(dòng)系統(tǒng)所采用的熱鍛調(diào)質(zhì)件幾乎全部采用非調(diào)質(zhì)鋼，日產(chǎn)公司90％的曲軸采用非調(diào)質(zhì)鋼制造。東風(fēng)汽車公司采用非調(diào)質(zhì)鋼累計(jì)生產(chǎn)制造EQS100發(fā)動(dòng)機(jī)連桿、康B、康C發(fā)動(dòng)機(jī)連桿100多萬輛份,康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸100多萬件,商用車前梁50多萬件,取得顯著節(jié)能效益,被稱為節(jié)能結(jié)構(gòu)材料。曲軸視頻1曲軸非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第45頁!目前，國(guó)際先進(jìn)國(guó)家研發(fā)生產(chǎn)了大量V-Nb復(fù)合微合金化的非調(diào)質(zhì)鋼，在汽車零件的使用率已達(dá)60%以上。近年來，熱鍛后空冷高強(qiáng)度貝氏體鋼成為非調(diào)質(zhì)鋼的重要方向，在同樣碳當(dāng)量下貝氏體鋼的抗拉強(qiáng)度比F-P鋼高200MPa以上，具有明顯優(yōu)勢(shì)。韓國(guó)浦項(xiàng)公司開發(fā)的低成本空冷微合金化低碳貝氏體鋼的抗拉強(qiáng)度為825MPa、A11.1%(0.15%C、1.8%Mn、0.002%B)，滿足汽車轉(zhuǎn)向節(jié)拉桿的技術(shù)要求。清華方鴻生發(fā)明的低碳貝氏體鋼12Mn2VB、12Mn2VBS，主要做汽車前橋、轉(zhuǎn)向臂、彎直臂等已在一汽、二汽、江陵汽車廠使用。馬氏體非調(diào)質(zhì)鋼具有良好的強(qiáng)韌性配合，用于制作汽車連軸節(jié)臂等零件，低碳馬氏體非調(diào)質(zhì)鋼已逐漸應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，如汽車水泵軸等。①非調(diào)質(zhì)鋼在汽車零部件上的應(yīng)用曲軸視頻2非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第46頁!②非調(diào)質(zhì)鋼在工程機(jī)械上的應(yīng)用工程機(jī)械及工程車輛采用非調(diào)質(zhì)鋼制造油缸部件等。由于非調(diào)質(zhì)鋼取消了熱處理工序，因而可提高產(chǎn)量，降低成本。油缸類零部件，在掘土機(jī)、推土機(jī)、叉車等工作母機(jī)中是一非常關(guān)鍵零件，其強(qiáng)度不能削弱，且必須注意其強(qiáng)度品質(zhì)的合理配置。圖2.16為油缸系統(tǒng)各零件的相關(guān)位置圖。從使用情況來看，其強(qiáng)度方面未出現(xiàn)任何問題。1－桿頭；2－缸頭；3－活塞桿；4－緩沖墊；5－活塞；6－底座。圖2.16油缸部件系統(tǒng)零件位置圖非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第47頁!⑤非調(diào)質(zhì)鋼在其他方面的應(yīng)用機(jī)床行業(yè)的應(yīng)用主要用于制造機(jī)床的絲杠（包括走刀絲杠和進(jìn)刀絲杠）、光杠、主軸、花鍵軸、齒條和電機(jī)主軸等。其應(yīng)用還在不斷地?cái)U(kuò)大。非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第48頁!(4)微合金非調(diào)質(zhì)鋼的研究發(fā)展方向①優(yōu)良的成分設(shè)計(jì)；②復(fù)相組織開發(fā)；③工藝的變革；④采取措施確保非調(diào)質(zhì)鋼成分與性能控制精度、非調(diào)質(zhì)鋼產(chǎn)品質(zhì)量保證與控制能力；⑤加強(qiáng)非調(diào)質(zhì)鋼應(yīng)用技術(shù)等的研究；⑥各方協(xié)調(diào)，加強(qiáng)推廣應(yīng)用。

綜上所述，微合金非調(diào)質(zhì)鋼(簡(jiǎn)稱非調(diào)質(zhì)鋼)是一種高效節(jié)能鋼，經(jīng)熱鍛或熱軋后其力學(xué)性能即達(dá)到中碳調(diào)質(zhì)鋼的水平，省去了淬火、高溫回火工序，因而也省去了熱處理設(shè)備，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝，降低了能耗，提高了材料利用率，改善了零件質(zhì)量，降低了制造成本25%~38%，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第49頁!2.6.1阿波羅飛船登月所用天線奧秘所在2.6.2什么是形狀記憶效應(yīng)？2.6.3形狀記憶效應(yīng)的實(shí)質(zhì)2.6.4形狀記憶合金材料的發(fā)展2.6.5形狀記憶合金的應(yīng)用

2.6阿波羅飛船登月所用天線

與形狀記憶材料非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第50頁!2.6.1阿波羅飛船登月天線奧秘所在

原來，奧秘就在于：這個(gè)半球形天線是用當(dāng)時(shí)剛發(fā)明不久的形狀記憶合金制成的。用極薄的形狀記憶合金（Ni-Ti合金）先在正常情況下按預(yù)定要求作成半球狀天線（直徑達(dá)數(shù)米），然后降低溫度把它壓成一團(tuán)，裝進(jìn)登月宇宙飛船帶上天去。到達(dá)月面后，在陽光照射下溫度升高至一定溫度，天線又“記憶”起自己的本來面貌，故而恢復(fù)成一半球狀天線（如右圖2.6.2所示）。

圖2.6.2為用Ni-Ti形狀記憶合金制成的通訊衛(wèi)星天線圖。Ms－冷卻時(shí)開始產(chǎn)生熱彈性馬氏體的轉(zhuǎn)變溫度，Mf－冷卻時(shí)轉(zhuǎn)變終了溫度，As－升溫時(shí)馬氏體向原始相開始逆轉(zhuǎn)變溫度，Af－馬氏體向原始相逆轉(zhuǎn)變完全的溫度。非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第51頁!2.6.2什么是形狀記憶效應(yīng)(SME)？

為什么形狀記憶合金不“忘記”自己“原形”呢？原來，這些合金都有一特殊轉(zhuǎn)變溫度。在轉(zhuǎn)變溫度之上，它具有一種組織結(jié)構(gòu)；而在轉(zhuǎn)變溫度之下，它又具另一種組織結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)不同、性能各異，不同溫度下的組織結(jié)構(gòu)促使大批原子協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，使合金具有記憶待性。美登月宇宙飛船上的自展天線，即用鎳鈦形狀記憶合金做成的。這種合金在轉(zhuǎn)變溫度以上時(shí)，堅(jiān)硬結(jié)實(shí)，強(qiáng)度很高，敲起來鏗鏘作響；而低于轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，它卻十分柔軟，易于冷加工。科學(xué)家先把這種合金做成所需大半球形展開天線，然后冷卻到一定溫度下，使它變軟，再施加外力，把它彎曲折疊成一小球，使之在登月飛船上只占很小空間。登上月球后，利用陽光照射的溫度，使天線重新張開，恢復(fù)成原大半球形狀。非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第52頁!2.形狀記憶效應(yīng)的類型形狀記憶效應(yīng)可分為3種類型：?jiǎn)纬绦螤钣洃浶?yīng)、雙程形狀記憶效應(yīng)和全程形狀記憶效應(yīng)。圖2.6.4表示3種不同類型形狀記憶效應(yīng)的對(duì)照。所謂單程形狀記憶效應(yīng)就是材料在高溫下制成某種形狀，在低溫相時(shí)將其任意變形，再加熱時(shí)恢復(fù)為高溫相形狀，而重新冷卻時(shí)卻不能恢復(fù)低溫相時(shí)的形狀。若加熱時(shí)恢復(fù)高溫相形狀，冷卻時(shí)恢復(fù)低溫相形狀，即通過溫度升降自發(fā)可逆地反復(fù)恢復(fù)高低溫相形狀的現(xiàn)象稱為雙程形狀記憶效應(yīng)或可逆興致記憶效應(yīng)。當(dāng)加熱時(shí)恢復(fù)高溫相形狀，冷卻時(shí)變?yōu)樾螤钕嗤∠蛳喾吹母邷叵嘈螤畹默F(xiàn)象稱為全程形狀記憶效應(yīng)。它是一種特殊的雙程形狀記憶效應(yīng)，只能在富Ni的Ti-Ni合金中出現(xiàn)。

圖2.6.4三種類型形狀記憶效應(yīng)示意圖

非調(diào)質(zhì)鋼形狀記憶合金共60頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第53頁!2.6.3形狀記憶效應(yīng)的實(shí)質(zhì)在外力作用下進(jìn)行一定程度的變形后，孿晶結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)成處于外力擇優(yōu)位向的同系晶體，而產(chǎn)生高達(dá)百分之幾、甚至20