2025年機(jī)械制造原理與實(shí)踐深度解析作業(yè)

一、金屬材料的強(qiáng)化動(dòng)1.固溶強(qiáng)化2.細(xì)晶強(qiáng)化3.第二相粒子強(qiáng)化4.形變強(qiáng)化5、綜合強(qiáng)化1.填隙原子對(duì)金屬?gòu)?qiáng)度的影響可用下面的通式表達(dá)2.替代式溶質(zhì)原子在基體晶格中導(dǎo)致的畸變大都是球面對(duì)稱的，因而強(qiáng)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(shí)晶界滑動(dòng)導(dǎo)致材料形變，細(xì)晶材料比粗晶材料軟，增長(zhǎng)金屬材料高溫強(qiáng)度①通過(guò)相變熱處理獲得的，稱為析出硬化、沉淀強(qiáng)化或時(shí)效強(qiáng)化形變強(qiáng)化是由于金屬在塑性變形過(guò)程中位錯(cuò)密度不停增長(zhǎng)，使彈性應(yīng)力場(chǎng)不停增引起金屬加工硬化的機(jī)制有：位錯(cuò)的塞積、位錯(cuò)的交割(形成不易或不能滑移的割階、或形成復(fù)雜的位錯(cuò)纏結(jié))、位錯(cuò)的反應(yīng)(形成不能滑移的固定位錯(cuò))、易開(kāi)動(dòng)的位錯(cuò)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(wèn)題，其應(yīng)用受到很大限制形變強(qiáng)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(qiáng)度可以提高一倍以上·用金屬板材沖壓成杯子時(shí)只有板材發(fā)生硬化，才能使塑性變形不停進(jìn)行直至最終沖壓成杯，金屬的拉伸過(guò)程(如拉絲)也規(guī)定金屬線材在?？谔幠苎杆儆不?)可以通過(guò)冷加工控制產(chǎn)品的最終性能·冷拉的鋼絲繩不僅強(qiáng)度高，并且表面光潔·工業(yè)上廣泛應(yīng)用的銅導(dǎo)應(yīng)用的銅導(dǎo)線，由于規(guī)定導(dǎo)電性好，不容許加合金元素，加工硬強(qiáng)度性能6、綜合強(qiáng)化在實(shí)際生產(chǎn)上，強(qiáng)化金屬材料大都是同步采用幾種強(qiáng)化措施的綜合強(qiáng)化，以充足發(fā)揮強(qiáng)化能力。例如：(1)固溶強(qiáng)化十形變強(qiáng)化，常用于固溶體系合金的強(qiáng)化。(2)結(jié)晶強(qiáng)化+沉淀強(qiáng)化，用于鑄件強(qiáng)化。(3)固溶強(qiáng)化+沉淀強(qiáng)化。對(duì)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(shí)還采用硼的強(qiáng)化晶界作用，深入提高材料的高溫強(qiáng)度。多種工程構(gòu)造，如橋梁、船艇、飛機(jī)、電站設(shè)備、壓力容器、輸氣管道等，都曾出現(xiàn)過(guò)不少低于材料屈服強(qiáng)度下重大的脆性斷裂事故，促使人們認(rèn)識(shí)到片面追求提高金屬材料強(qiáng)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(duì)于金屬材料不僅要設(shè)法提高其強(qiáng)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(fù)荷作用下從變形到斷裂全過(guò)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(zhǎng)斷裂過(guò)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(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)，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(qiáng)化和韌化的作用。晶粒愈小，則晶界面積愈大，這種強(qiáng)愈大。細(xì)化晶粒是到達(dá)既強(qiáng)化又韌化目的的有效措施。合于沿晶界進(jìn)行。如En24鋼的奧氏體晶粒度由5~6級(jí)細(xì)化到12~13級(jí)，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(duì)應(yīng)變曲線下的面積。韌性材料因具有大的斷裂伸長(zhǎng)值，因此有較大的通過(guò)晶粒細(xì)化，單位晶界面積偏聚的雜質(zhì)含量對(duì)應(yīng)減(2)脆性相從而可提高解理斷裂強(qiáng)度，也可制止裂紋伸展，并使裂紋尺寸限提高解理斷裂強(qiáng)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(xué)參量對(duì)韌性影響⑤類(lèi)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(guò)鋼中TiC)在形變過(guò)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(duì)韌性的影響化溫度來(lái)調(diào)整殘存奧氏體的含量，對(duì)KIc值有很大影響。在強(qiáng)度基本上不變的狀況下，可使Kic提高4倍左右。對(duì)于這種PH不銹鋼，加入1%Ni及調(diào)整熱處對(duì)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(guò)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(méi)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(duì)韌性的影響此外，基體的特性還通過(guò)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(duì)鋼材斷裂韌性的影響①細(xì)化奧氏體晶粒(d),從而可細(xì)化轉(zhuǎn)變產(chǎn)物，對(duì)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(duì)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(diǎn)和氫脆，材料強(qiáng)度愈高，危害性愈大b.氮易于引起低碳鋼的藍(lán)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(qiáng)度；在奧氏體不銹鋼中，它可c.氧以氧化物類(lèi)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(xì)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(xì)晶③迅速通過(guò)Ar3~Ar1區(qū)，可獲得較細(xì)的鐵素體晶粒④迅速冷卻，可防止鐵素體晶粒長(zhǎng)大采用愈來(lái)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(duì)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(dāng)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(shí)，在原始奧氏體晶界上形成細(xì)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