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金屬材料的基礎(chǔ)知識(shí)論述-在線瀏覽

2024-08-07 22:29本頁面
  

【正文】 高耐熱鋼的抗氧化性和熱強(qiáng)性。釩細(xì)化鋼的晶粒,提高晶粒粗化溫度,從而降低了鋼的過熱敏感性,并提高鋼的強(qiáng)度和韌性。在耐熱鋼中釩透過細(xì)小碳化物顆粒的彌散分布,提高鋼的蠕變和持久性能。對(duì)鋼的影響與鉬相似,但效果不如鉬顯著。在鋼的各種組織中奧氏體的體積最小,線彭漲系數(shù)最大,除滲碳體外,在鋼的各種組織中,奧氏體的導(dǎo)熱性能最差。 鐵素體鐵素體具有體心立方點(diǎn)陣結(jié)構(gòu),%(727℃)室溫是碳幾乎不溶于鐵素體中。 珠光體珠光體由鐵素體與滲碳體機(jī)械混合組成,其典型形態(tài)為片狀或?qū)訝?。珠光體團(tuán)直徑和層間距離越小,強(qiáng)度越高,塑性也越大。貝氏體大致可分為以下幾種①上貝氏體②下貝氏體③無碳化物貝氏體④粒狀貝氏體⑤反常貝氏體和粒狀貝氏體 馬氏體:P91鋼經(jīng)過奧氏體化后快速冷卻抵制其擴(kuò)散性分解,在較低溫度下發(fā)生的轉(zhuǎn)變稱為馬氏體轉(zhuǎn)變。 五、 金屬材料的耐腐蝕性能 鋼鐵材料的耐蝕性(1) 碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼的耐蝕性與含碳量,金相組織(與熱處理有關(guān))以及介質(zhì)的性質(zhì)這三個(gè)方面的因素有關(guān)。其在腐蝕性介質(zhì)中發(fā)生腐蝕時(shí),總是以滲碳體為微陰極(電位較正)從而使鐵素體(電位較負(fù))發(fā)生腐蝕。熱處理制度對(duì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的耐蝕性有較大的影響,因?yàn)椴煌臒崽幚碇贫瓤梢詫?dǎo)致晶粒大小和金相組織不同。在碳素結(jié)構(gòu)鋼的所有組織中,馬氏體的腐蝕速度最低,因?yàn)樗翘嫉倪^飽和固容體。當(dāng)腐蝕發(fā)生后殘留在表面的碳才起到陰極的作用,馬氏體隨著回火溫度的提高,碳化物從馬氏體中不斷析出,腐蝕速度不斷增大,當(dāng)回火達(dá)到400℃左右時(shí),使腐蝕速度達(dá)到最大,回火溫度再高則腐蝕速度下降。同時(shí)提高抗腐蝕疲勞的性能。不銹鋼中合金元素主要有鉻、鎳、錳、鉬、鈦、鋁、銅和氮等,其中最主要的是鉻,而且只有鉻含量超過一定數(shù)量時(shí),才能構(gòu)成不銹鋼。A、 馬氏體不銹鋼:包括常用的1Gr1Gr13系列、3Gr17Gr17和1Gr17Ni2等。熱處理制度對(duì)其耐蝕性影響較大,如Gr13系列不銹鋼經(jīng)1000℃左右淬火后,可提高其耐蝕性。C、 奧氏體型不銹鋼:鉻鎳不銹鋼是常用的奧氏體不銹鋼,其中鉻含量一般在18%以上,鎳含量在8%以上,我國(guó)目前常用的有0Gr18Ni9Ti、0Gr18Ni10Ti、0Gr18Ni11Nb等,這類不銹鋼不但耐蝕性和抗高溫氧化性好,而且冷、熱加工性能和焊接性都比較好,因此用途比較廣泛。D、 奧氏體體素鐵型雙相不銹鋼,該鋼主要包括:0Gr26W15Mo00Gr18 Ni15Mo3Si1Gr21N15Ti、1Gr18Ni11Si4AlTi等,這類鋼晶間腐蝕傾向較小。六、 力學(xué)性能 金屬材料在靜拉伸下的力學(xué)性能金屬材料在靜拉伸下的力學(xué)性能指標(biāo)主要有屈服強(qiáng)度(δs)、抗拉強(qiáng)度(δb)、伸長(zhǎng)率(δ)和斷面收縮率(ψ)。因?yàn)樵谏a(chǎn)實(shí)際中,絕大部分工程構(gòu)件和機(jī)械零件,在其服役過程中都處于彈性變形階段,不允許有微量塑性變形產(chǎn)生,像高壓容器,如其緊固螺栓發(fā)生塑性變形,即無法正常工作,屈服強(qiáng)度標(biāo)志著金屬對(duì)起始塑性變形的抗加,對(duì)于實(shí)際金屬(多晶體)來說,由于起始塑性變形的非同時(shí)性特點(diǎn),無法測(cè)定這一抗力指標(biāo),因而不得不用條件規(guī)定的辦法。B、 抗拉強(qiáng)度(δb)抗拉強(qiáng)度是代表最大均勻塑性變形抗力的指標(biāo)抗拉強(qiáng)度是靜拉伸試驗(yàn)中最容易測(cè)定的力學(xué)性能指標(biāo),而且是重現(xiàn)性好的性能指標(biāo),所以適合于做為產(chǎn)品規(guī)格說明或質(zhì)量控制的標(biāo)志。沖擊韌性和低溫脆性(1)沖擊韌性 沖擊韌性值的大小代表金屬材料抗沖擊載荷能力的大小,沖擊載荷就是作用力在極短時(shí)間內(nèi)有著很大變化幅度的載荷大小用AKV來表示,單位為焦耳。能明顯改變晶粒大小的各種合金化,熱處理手段,均能顯著的改變金屬材料的脆化趨勢(shì),晶粒越細(xì),冷脆轉(zhuǎn)變溫度越低,沖擊韌性值也越大。而脆性斷裂往往是突發(fā)的,事先很難發(fā)現(xiàn)斷裂的征兆,因此脆性斷裂比韌性斷裂具有更大的危險(xiǎn)性。如火車的車軸,是彎曲疲勞的典型!汽車的傳動(dòng)軸后橋半軸主要是承受扭轉(zhuǎn)疲勞,柴油機(jī)曲軸和汽輪機(jī)主軸則是彎曲和扭轉(zhuǎn)疲勞的復(fù)合。 環(huán)境介質(zhì)作用下力學(xué)行為(1) 應(yīng)力腐蝕:材料或零件在應(yīng)力和腐蝕材料的作用下引起的破壞稱為應(yīng)力腐蝕。這個(gè)應(yīng)力可以是外加應(yīng)力,也可以是焊接,冷加工或處理產(chǎn)生的殘留應(yīng)力,但必須是拉應(yīng)力。(3)腐蝕疲勞 金屬材料在腐蝕介質(zhì)與交變應(yīng)力共同作用下所產(chǎn)生的失效現(xiàn)象稱為金屬材料腐蝕疲勞。但同時(shí)還存在交變應(yīng)力的作用,使這層保護(hù)膜不斷受到破壞,以致暴露在腐蝕環(huán)境中的一直是新鮮的金屬表面,這樣腐蝕疲勞強(qiáng)度就大大下降。在焊接過程中有些材料容易產(chǎn)生某些焊接缺陷,如氣孔,夾渣,裂紋等,并使焊縫和近縫區(qū)性能變化,所以往往需要特殊的工藝措施,應(yīng)用特定的焊接方法,才能保證焊接質(zhì)量??慑懶缘膬?yōu)劣以金屬的塑性和變形抗力來綜合評(píng)定。金屬元素含量越多,金屬的可鍛性就越差,金屬的結(jié)晶組織與可鍛性有很大關(guān)系。如果合金中含有多種性能不同的組織,則鍛壓時(shí)由于各組織變形不均就容易開裂,因此鍛造大都是在高級(jí)單一奧氏體區(qū)進(jìn)行。固態(tài)鐵碳合金的基本相為鐵素體、奧氏體和滲碳體。B、 奧氏體是727℃以上的平衡相,也稱高溫相,在高溫下,面心立方晶格的奧氏體具有極好的塑性,所以碳鋼具有很好的軋、鍛等熱加工工藝性能,在鐵碳合金相圖中奧氏體用A表示。在鐵碳合金中它是硬脆相,是碳鋼鐵主要強(qiáng)化相,在鐵碳合金相圖中滲碳體用Fe3C表示。 奧氏體晶粒長(zhǎng)大及其影響 (1)奧氏體晶粒長(zhǎng)大 奧氏體形成后,繼續(xù)加熱或保溫,晶粒將會(huì)長(zhǎng)大,其長(zhǎng)大過程是晶粒相互吞并的過程,奧氏體晶粒長(zhǎng)大會(huì)減少晶??偯娣e,降低系統(tǒng)自由能,所以奧氏體晶粒長(zhǎng)大是一自發(fā)過程。(2) 奧氏體晶粒度晶粒度是表示晶粒大小的尺度,有以下三種不同的概念。實(shí)際應(yīng)用很少。它直接影響處理后的性能,實(shí)際晶粒度一般分為8級(jí),數(shù)字越大,晶粒越細(xì),14級(jí)為粗晶粒,58級(jí)為細(xì)晶粒。10℃),并保溫8h后,測(cè)定奧氏體晶粒大小,若得到的奧氏體實(shí)際晶粒度為14級(jí),屬于本質(zhì)粗晶粒度鋼,若測(cè)得58級(jí)晶粒度,測(cè)屬于本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。八、 壓力容器和鋼的處理壓力容器用鋼熱處理類別是不多的。奧氏體不銹鋼有固溶化和穩(wěn)定化處理。在壓力容器制造過程中,應(yīng)用最多的是去應(yīng)力退火。在壓力容器制造中,去應(yīng)力退火主要用于消除復(fù)合鋼板復(fù)層貼金后的殘余應(yīng)力,消除產(chǎn)品封頭,簡(jiǎn)體等零件冷成形及中溫成形后的殘余應(yīng)力,消除焊接接頭中的內(nèi)應(yīng)力和冷作硬化,提高抗頭抗脆斷能力,穩(wěn)定焊接構(gòu)件的形狀,消除焊件在焊后機(jī)加工和使用過程中的變形,促使焊縫金屬中的氫完全向外擴(kuò)散,從而提高焊縫的抗塑性和韌性。(2)去應(yīng)力退火裂紋壓力容器用鋼,特別是含Nb的奧氏體、不銹鋼、鐵素體、耐熱鋼、低合金高強(qiáng)鋼,在焊后去應(yīng)力退火過程中往往在焊縫熱影響區(qū)接近容合線的粗晶粒區(qū)產(chǎn)生小繼續(xù)的裂紋,通常稱為去應(yīng)力退火裂紋。為了防止去應(yīng)力退火時(shí)形成裂紋,可以嚴(yán)格控制V,Nb,Ti等再熱裂紋敏感性元素,采用低氫焊條,小能量,小焊條焊接,適當(dāng)提高焊接預(yù)熱、后熱溫度,選用合適的去應(yīng)力退火規(guī)范等。壓力容器常用的碳鋼和低合金鋼通過正火,可以提高力學(xué)性能和化晶粒,改善組織(如消除魏氏組織,帶狀組織,大塊鐵素鐵等)。(2) 過熱和過燒鋼在加熱時(shí),由于溫度進(jìn)高,并且較長(zhǎng)時(shí)間保溫會(huì)使晶粒長(zhǎng)的很粗大,
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