钢的强化方法
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钢材的强化方法钢的强化方法包括:(1)形变强化;(2)固溶强化;(3)脱溶强化;(4)细化晶粒强化;(5)复合强化(上述各种强化方式的复合);(6)马氏体强化;(7)形变一相变综合强化(形变热处理强化);(8)其他强化方法。
(1)形变强化利用形变使钢强化的方法。
也称应变强化或加工硬化。
因为通常把硬度和强度都看作是材料的“强度性质”。
强度是材料在宏观上(或者说是整体上)抵抗形变的能力(或称流变应力)。
硬度是材料局部抵抗塑性形变的能力(不论是显微硬度、维氏硬度、洛氏硬度,还是布氏硬度)。
二者在不少情况下有近似的相应关系。
材料的强度越高,塑性形变抗力越大,硬度值也越高。
反之,材料的硬度越高,可能因材料脆性增大,其强度未充分反映出来,使得强度指标数值并不高。
对于不再经受热处理,并且使用温度远低于材料再结晶温度的金属材料(譬如低碳低合金钢),经常利用冷加工(冷形变)手段使之通过形变强化来提高强度。
因而,形变强化的实质就是在材料的再结晶温度以下进行冷形变,随着形变程度(应变量)的增大,在晶体内产生高密度的位错(晶体缺陷),位错密度越高,强化的程度越大,即流变应力值越高。
形变后金属的流变应力应当等于未形变前的流变应力加上形变强化的流变应力的增量。
流变应力增量与位错密度的高低有关:τ=τ0+αμbρn1. 式中τ为金属的流变切应力τ0为退火态金属的流变切应力(它表示除了位错相互作用以外其他因素对位错运动的摩擦阻力);α为常数;μ为切变弹性模量;b为位错柏氏矢量;ρ为位错密度;指数n1=0.5。
利用形变强化达到高强度的钢铁制品,典型的就是高碳钢冷拉钢丝和低碳低合金双相钢冷拉钢丝。
随着形变程度的增大,材料的强度和硬度越来越高,但它的塑性和韧性却往往越来越低,脆性越来越大,这就需要采取相应韧化措施来加以改善。
在马氏体型相变过程中引起的内部相变冷作硬化,就其物理实质来说,也属于形变强化,只不过这时的形变并非来自外部,而是来自马氏体相变过程中晶体自身切变所产生的高密度位错。
耐热钢的强化措施
耐热钢通常是用于高温工作环境的特殊合金钢,其强化措施主要包括以下几个方面:
一、合金成分设计:耐热钢的基本成分中通常包含高比例的耐热合金元素,如铬、镍、钼、钨等。
这些元素能够提高钢的耐高温性能,抵抗氧化和腐蚀。
二、固溶处理:通过固溶处理,将合金元素溶解在基体中,形成均匀的溶液。
这有助于提高耐热钢的强度和硬度,同时改善其高温性能。
三、时效处理:时效处理可以通过控制温度和时间来进一步调整合金元素的分布,达到更好的强化效果。
时效处理通常在固溶处理后进行。
四、晶粒控制:通过控制热处理过程中的冷却速率,可以影响晶粒的尺寸。
较小的晶粒通常意味着更好的机械性能和高温稳定性。
五、表面处理:在耐热钢的表面进行热喷涂、热浸镀、涂层等处理,可以提高其抗氧化和抗腐蚀性能。
六、强化相的形成:通过合金元素的添加和热处理,有时可以在耐热钢中形成强化相,如碳化物、硫化物等,以提高硬度和强度。
七、降低碳含量:通常,耐热钢中的碳含量相对较低,以防止在高温下形成易脆的碳化物,从而提高耐热性。
这些强化措施的选择和实施通常取决于具体的合金成分、应用场景和所需的性能要求。
在实际应用中,制造商会根据具体的产品需求
采用合适的强化方法。
钢的表面强化的化学方法哎,说到钢的表面强化,这可真是个技术活儿。
你想想,咱们日常生活中,从汽车到桥梁,再到各种机械设备,哪哪儿都离不开钢。
但是,钢这玩意儿,虽然硬,但也不是万能的,它也有自己的弱点,比如容易磨损、腐蚀。
所以啊,为了让钢更耐用,咱们就得想点办法,给它的表面来点“美容”。
今天,咱们就聊聊这化学方法,给钢的表面强化一下。
首先,咱们得知道,钢的表面强化,说白了就是让钢的表面变得更硬、更耐磨、更耐腐蚀。
这事儿,化学方法能搞定。
咱们常用的化学方法,主要有那么几种:渗碳、渗氮、碳氮共渗、发蓝处理。
先说说渗碳吧。
渗碳,就是把碳原子渗透到钢的表面,形成一层碳化物层。
这层碳化物层,硬度高,耐磨性好,还能提高钢的疲劳强度。
这就好比给钢的表面穿上了一层“铠甲”,让它更耐操。
渗碳的方法也简单,就是把钢件放在渗碳剂里,加热到一定温度,让碳原子慢慢渗透进去。
这过程,得控制好温度和时间,不然,效果就大打折扣了。
再聊聊渗氮。
渗氮,就是把氮原子渗透到钢的表面,形成一层氮化物层。
这层氮化物层,硬度高,耐磨性好,还能提高钢的抗腐蚀性。
渗氮的方法,跟渗碳差不多,就是把钢件放在渗氮剂里,加热到一定温度,让氮原子慢慢渗透进去。
这过程,也得控制好温度和时间。
碳氮共渗,就是渗碳和渗氮的结合。
这种方法,既能提高钢的硬度和耐磨性,又能提高钢的抗腐蚀性。
这就好比给钢的表面穿上了一层“双重铠甲”,让它更耐操。
碳氮共渗的方法,就是把钢件放在碳氮共渗剂里,加热到一定温度,让碳原子和氮原子慢慢渗透进去。
最后说说发蓝处理。
发蓝处理,就是给钢的表面形成一层蓝色的氧化膜。
这层氧化膜,虽然硬度不高,但能提高钢的抗腐蚀性。
发蓝处理的方法,就是把钢件放在氧化剂里,加热到一定温度,让钢的表面形成一层氧化膜。
哎,说了这么多,你可能觉得这事儿挺复杂的。
其实,只要你掌握了方法,控制好温度和时间,这事儿还是挺简单的。
而且,这事儿,对提高钢的性能,延长钢的使用寿命,还是挺有帮助的。
1、钢的强化机制主要有 固溶强化 、 位错强化 、细晶强化 、 沉淀强化 。
其中 细晶强化对钢性能的贡献是既提高强度又改善塑、韧性。
2、提高钢淬透性的作用是 获得均匀的组织,满足力学性能要求 、能采取比较缓慢的冷却方式以减少变形、开裂倾向3、滚动轴承钢G Cr 15的Cr 质量分数含量为1.5%左右 。
滚动轴承钢中碳化物不均匀性主要是指 碳化物液析 、 碳化物带状 、碳化物网状 。
4、选择零件材料的一般原则是 满足力学性能要求良好的工艺性能 、 经济性 和环境协调性等其它因素。
5、凡是扩大γ区的元素均使Fe-C 相图中S 、E点向 左下 方移动,例 Mn 、Ni 等元素;凡封闭γ区的元素使S 、E 点向 左上 方移动,例 Cr 、Mo 等元素(写出2个)。
S 点左移意味着 共析碳含量降低 。
6、Q T600-3是 球墨铸铁 ,“600”表示抗拉强度不小于600MPa ,“3”表示延伸率不小于3%7、H68是黄铜 ,LY12是 硬铝 ,QSn4-3是锡青铜8、在非调质钢中常用微合金化元素有 T i 、V 等,这些元素的主要作用是细晶强化 和沉淀强化。
9、铝合金热处理包括固溶处理和时效硬化两过程,和钢的热处理最大的区别是没有同素异构转变。
1、高速钢有很好的红硬性,但不宜制造热锤锻模。
答案要点:高速钢虽有高的耐磨性、红硬性,但韧性比较差、在较大冲击力下抗热疲劳性能比较差,高速钢没有能满足热锤锻模服役条件所需要高韧性和良好热疲劳性能的要求。
2、在一般钢中,应严格控制杂质元素S 、P 的含量。
答案要点:S 能形成F eS ,其熔点为989℃,钢件在大于1000℃的热加工温度时FeS 会熔化,所以易产生热脆;P 能形成F e P ,性质硬而脆,在冷加工时产生应力集中,易产生裂纹而形成冷脆。
名词解释钢筋的冷加工强化
答案:
钢筋的冷加工强化是指在常温下对钢材进行冷拉、冷拔、冷轧等处理,使之产生塑性变形,从而提高屈服强度,但相应地降低了塑性和韧性。
这种加工方法称为钢材的冷加工强化。
具体来说,冷加工包括以下几个主要工艺:
冷拉:通过冷拉设备对热轧钢筋加力进行张拉,经过冷拉时效后使之伸长。
冷拉后,屈服强度可提高20%-25%,可节约钢材10%-20%。
冷拔:比纯拉伸作用强烈,钢筋不仅受拉,而且同时受到挤压作用。
经过一次或多次冷拔后,得到的冷拔低碳钢丝其屈服点可提高40%-60%,抗拉强度高,塑性低,脆性大,具有硬质钢材特点。
冷轧:将圆钢在轧钢机上轧成断面形状规则的钢筋,可提高其强度及与混凝土的粘接力。
常见的冷轧形式包括冷轧带肋和冷轧扭钢筋。
这些工艺通过改变钢筋的内部结构,使其在保持较高强度的同时,增加了与混凝土的粘结力,从而提高了建筑结构的稳定性和安全性。
冷加工强化是一种有效的材料处理方法,广泛应用于建筑、桥梁、道路等基础设施的建设中。
钢材的冷加工强化名词解释
钢材是工业和农业生产中最重要的材料之一,也是建造和修复基础设施和建筑的重要材料。
随着科技的发展,人们发现可以对钢材进行冷加工强化,以提高其力学性能。
本文将详细介绍钢材的冷加工强化的原理、详细的冷加工强化过程以及它适合的钢材类型。
钢材的冷加工强化是一种表面改善技术,它通过使用冷处理和表面处理来改善材料性能。
该技术旨在使工件的表面成为更耐磨、更硬、更耐酸、更耐腐蚀强度更高的材料,并使其具有较强的强度性能、良好的可塑性、耐久性和抗磨损性能。
在钢材的冷加工强化过程中,首先将产品加热至一定温度,然后将其放置在一个液体或气体中冷却。
在冷却期间,钢材受到内部应力,这就是冷加工强化的原理。
在冷却过程中,材料表面的固体锈层会脱落,而在材料应力加载过程中,深层次细微痕和斑点数量会显著减少。
冷加工强化还可以有效提高螺纹、表面粗糙度和尺寸精度。
此外,也可以通过再次淬火和热处理的方式改善冷加工强化的效果。
钢材的冷加工强化适合各种类型的钢材,包括低碳钢、铬钢、合金钢、中碳钢和硬质合金钢。
它可以有效改善细微痕点及不规则的表面结构,以及提高表面硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
与其他表面处理技术相比,冷加工强化可以有效地改善材料硬度、塑性、耐久性和抗磨损性,这使得它在工业生产中得到更广泛的应用。
综上所述,钢材的冷加工强化是一种表面改善技术,它可以通过加热和冷却来改善材料性能,使其具有较高的强度性能。
冷加工强化
过程可以有效减少材料表面的固体锈层,提高表面的硬度、耐磨性和耐腐蚀性,以及改善材料结构和尺寸精度。
此外,它还适用于多种类型的钢材,是工业和农业生产所使用的重要改善技术。
写一篇45钢的强韧化方法
45钢是一种低碳钢,具有较好的强度和韧性,广泛用于制造各种机械零件和
结构件。
然而,随着机械零件的使用频率增加和在使用过程中受到的应力增加,45钢的强度和韧性逐渐下降,无法满足用户的需求。
因此,强韧化45钢是提高其强度和韧性的有效途径。
以下是45钢强韧化的方法:
1. 冷加工
冷加工是通过冷轧、冷拔、冷拉等方式将45钢加工至所需尺寸和形状的方法。
冷加工可以使45钢的表面形成一层薄脆的氧化皮,提高钢的韧性和抗裂性能。
2. 热处理
热处理是将45钢加热至适当温度,使其发生转变,提高钢的强度和韧性。
常见的热处理方法包括正火、调质、退火等。
正火可以提高45钢的硬度和耐磨性,而调质可以提高45钢的韧性和抗裂性能,退火可以去除45钢的应力腐蚀裂纹。
3. 渗碳
渗碳是将45钢加热至适当温度,并在其表面涂上一层碳,形成碳素渗层的方法。
渗碳可以提高45钢的强度和韧性,使其更耐磨、更抗裂。
4. 精炼
精炼是通过去除45钢中的杂质,提高钢的质量和性能的方法。
精炼可以提高45钢的纯度和含碳量,降低其脆性,提高其韧性和抗裂性能。
5. 强化
强化是将45钢中添加某些元素或化合物,使其变得更强壮的方法。
强化可以提高45钢的强度和韧性,使其更耐磨、更抗裂。
综上所述,45钢的强韧化方法包括冷加工、热处理、渗碳、精炼和强化等。
通过这些方法,可以提高45钢的强度和韧性,使其能够满足用户的需求,并在长期使用中保持良好的性能。
钢材的冷加工强化名词解释
钢材的冷加工强化是将原材料经过某种特定方式的处理,以便增强它的物理和/或化学性能的过程。
冷加工强化钢材的常用技术包括热处理、冷变形和界面处理。
热处理是指将钢材热处理在一定温度和时间下,用以提高其硬度的行为。
热处理使钢材硬化、增加强度、减少变形、改善抗拉强度和耐腐蚀性,可以用来提高钢材性能。
冷变形是指将钢材加工到特定尺寸,使其具有一定强度和硬度。
一般情况下,冷变形是将钢材经过变形和正常硬度调节,以达到提高其力学性能和抗疲劳强度的目的。
最后,界面处理是指在钢材表面施加不同类型的涂层,用以增强其抗腐蚀性。
当冷加工强化钢材时,工艺水平很重要。
如果方法不当,可能会损伤钢材的表面或者损坏金属组织。
根据钢材的化学成分,可以选择不同的热处理温度和时间,因此,在冷加工强化钢材时,可以更好地控制处理过程,以防止对钢材损害。
另外,还应注意选择适当的冷加工方式,以防止处理过程中损坏金属结构,包括选择正确的压力、速度和温度。
此外,冷加工也可以应用于其它类型的金属,例如铝和铜。
为了提高这些金属的强度和抗腐蚀性,可以将其与不同的元素结合,例如锰、锌、铬、铝等,以形成复合材料。
这些复合材料通常比原材料更加耐磨、耐腐蚀,因此可以被广泛应用于船舶总成、铁路架、工业装备等行业。
总之,冷加工强化钢材是一种重要的处理方法,用于提高钢材的
物理和化学性能,广泛应用于工业界。
为了确保其质量和安全性,应当对冷加工工艺进行严格的控制,选择合适的热处理和冷变形技术,同时注意金属表面的抗腐蚀处理。
另外,冷加工也可以用于其它种类的金属,比如铝和铜,以改善它们的物理和化学性能。
钢材的冷加工强化与时效处理
在常温下,对钢材进行冷拉、冷拔或冷轧等机械加工,使之产生一定的塑性变形,强度明显提高,塑性和韧性有所降低,这个过程称为钢材的冷加工强化。
冷加工强化的目的:是提高钢材的强度和节约钢材。
钢筋冷拉:是指常温下将钢筋张拉至应力超过屈服应力、但远小于抗拉强度时再卸荷的加工方法。
冷拔:是将φ6~φ8mm的光圆钢筋进行强力拉拔,使其通过截面小于钢筋截面积的拔丝模孔,径向挤压缩小而纵向伸长。
冷轧:是将圆钢在轧钢机上轧成断面按一定规律变化的钢筋,可提高其强度以及与混凝土间的握裹力。
钢材经冷加工后,随着时间的延长,钢筋强度进一步提高,这个过程称为时效处理。
时效处理包括自然时效和人工时效。
2.5建筑钢材的标准与选用
建筑工程用钢有钢结构用钢和钢筋混凝土结构用钢两类,二者所用的原料钢钢种均多为碳素钢和低合金钢。
(一)建筑钢材的主要钢种
(1)碳素结构钢
碳素结构钢的牌号及其表示方法:
根据国家标准《碳素结构钢》(GB700—88)规定,我国碳素结构钢分为五个牌号,
即Q195、Q215、Q235、Q255和Q275。
各牌号钢又按硫、磷含量的大小分为A、B、C、D四个质量等级。
碳素结构钢的牌号表示方法为:按照顺序由代表屈服点的字母(Q)、屈服点数值(N/mm2)、质量等级符号(A、B、C、D)、脱氧程度符号(F、b、Z、TZ)等四部分组成。
比如Q235一A、F,它表示;屈服点为235N/mm2的平炉或氧气转炉冶炼的A级沸腾碳素结构钢。
(2) 低合金高强度结构钢。
强化3Cr2W8V钢属过共析钢, 原材料晶粒粗大, 碳化物偏析严重往往呈块、网、带状分布。
通过改锻(三次循环调质处理), 击碎块状碳化物, 七碎粗晶粒, 并使其形成的纤维组织沿着模具轮廓呈无定向分布, 增加钢的塑性、韧性与强度。
经三次高温固溶淬火, 使未锻透的内层组织中的残留块状、网状、带状碳化物和难溶的碳化物质点和合金元素充分溶解于奥氏体中, 大大增加了固溶体中的合金化程度, 大大降低了碳化物偏析对基体的切割作用。
升至淬火温度保温后出炉水冷2一3秒淬人硝盐等温, 获得强韧性高的板条弥散组织,再经二次高温回火后碳化物呈高度弥散析出, C一N硬化层有硬度较高的过渡层支承, 基体具有良好的强韧性, 使凹模具有外硬型面和内韧基体特性, 获得一顶十的高寿命。
3Cr2W8V钢可采用淬火、回火处理,渗碳、渗氮、渗硼及碳氮共渗、渗铝、渗铬及铬一铝一硅三元共渗等化学热处理,镀金属等表面强化处理来提高其高温强度、冷热疲劳抗力、耐磨性、抗腐蚀性及防粘模等性能,从而达到提高3Cr2W8V钢制模具的使用寿命的目的。
渗金属渗铬处理可显著提高模具高温耐磨性、热疲劳抗力。
真空热处理。
采用真空热处理,模具表面光洁,硬度均匀,变形小,尤其适应对精度要求和表面粗糙度要求高的模具。
3Cr2W8V钢超塑形变处理与常规热处理比较,其强度和韧性同时得到提高电火花表面强化是利用火花放电时释放的能量,将一种导电材料熔渗到工件表面,构成合金化的表面强化层,从而改善工件表面的物理及化学性能喷丸强化是借助于硬丸粒,高速、连续锤击金属表面,使其产生强烈的冷作硬化。
通过喷丸可以明显改变金属表层的应力状态、显微硬度、表层的微观形貌,从而提高模具的疲劳强度、抗冲击磨损及抗应力腐蚀离子注入是将被注入元素的原子利用离子注入机电离成带一个正电荷的离子,经高压电场作用后,强行注入材料的表面,使其产生物理、化学性能的优化的工艺方法。
可将任何元素注入任何材料中,浓度可严格控制,且不受材料固溶度的限制,强化层也不会剥落,处理温度低,易于控制,工件的基体材料不可能因温升而弱化,也不会产生变形和翘曲。
钢材强化机制的四种途径在材料科学领域中,钢材是一种广泛应用的建筑和工程材料,具有出色的机械性能和可塑性。
然而,传统的钢材在某些特殊应用中可能无法满足要求,因此需要对其进行强化。
钢材的强化机制可以通过多种途径实现,以下将介绍其中的四种常见方法。
1. 固溶强化固溶强化是通过向钢材中加入合金元素,使其溶解在钢体中形成固溶体,从而提高钢材的抗拉强度和硬度。
常用的合金元素包括铜、镍、铬等。
这些合金元素的加入可以改变钢铁晶格结构,增加晶格缺陷,并形成固溶体的固溶体,从而提高钢材的强度和硬度。
固溶强化还可以通过淬火和调质等热处理工艺来实现。
2. 细晶强化细晶强化是通过控制钢材的晶粒尺寸来增强其强度和硬度。
钢材的晶粒尺寸越小,晶界的数量就越多,晶界对位错的移动和滑移起到阻碍作用,从而增加钢材的抗拉强度。
细晶强化可以通过加工变形、快速冷却和退火等热处理工艺来实现。
3. 相变强化相变强化是利用钢材在相变过程中产生的显微组织变化来增强其强度。
钢材的相变包括固溶体相变和亚稳相变两种。
固溶体相变是指由于加热或冷却而引起的合金元素在钢中的溶解和析出。
亚稳相变是指钢材在加工过程中发生的组织相变,如奥氏体向马氏体相变等。
相变强化可以通过控制相变温度、相变速率和相变方式等来实现。
4. 沉淀强化沉淀强化是通过在钢材中形成微小的沉淀相来增强其强度和硬度。
沉淀相是指在固溶体中形成的新的化合物或固溶体。
沉淀相的形成可以通过合金元素在固溶体中的过饱和度和固溶体中的位错密度来控制。
沉淀强化可以通过适当的退火处理和合金元素的选择来实现。
钢材的强化可以通过固溶强化、细晶强化、相变强化和沉淀强化等四种途径来实现。
选择合适的强化方法可以根据钢材的具体应用要求和制备工艺来确定。
通过合理的强化措施,可以提高钢材的强度、硬度和耐磨性,满足不同领域对材料性能的需求。
在未来的发展中,还可以进一步探索新的强化机制和方法,以推动钢材的性能和应用范围的不断提升。
1. 强化方法的综述钢材作为一种重要的结构材料,其性能的强化是实现优化设计和提高工程安全性的关键。
钢的四种强化机制
钢是一种重要的材料,广泛应用于建筑、机械、汽车、航空航天等领域。
为了提高钢的强度和硬度,人们采用了多种强化机制。
本文将介
绍钢的四种主要强化机制。
一、固溶强化
固溶强化是指在钢中加入一定量的合金元素,使其在钢中形成固溶体,从而提高钢的强度和硬度。
常用的合金元素有铬、镍、钼、钛等。
这
些元素能够改变钢的晶体结构和晶格常数,从而影响钢的力学性能。
例如,加入铬可以提高钢的耐腐蚀性和硬度,加入钼可以提高钢的强
度和韧性。
二、沉淀强化
沉淀强化是指在钢中加入一定量的合金元素,使其在钢中形成沉淀相,从而提高钢的强度和硬度。
常用的合金元素有铜、铝、钛等。
这些元
素能够与钢中的碳、氮等元素形成沉淀相,从而限制晶粒的生长和位
错的移动,提高钢的强度和硬度。
三、细晶强化
细晶强化是指通过控制钢的加热和冷却过程,使其形成细小的晶粒,从而提高钢的强度和韧性。
细晶钢具有高强度、高韧性、高塑性和高疲劳寿命等优点,广泛应用于汽车、航空航天等领域。
四、变形强化
变形强化是指通过对钢进行塑性变形,使其产生位错和晶界,从而提高钢的强度和硬度。
常用的变形方式有冷拔、冷轧、拉伸等。
这些变形过程可以使钢中的晶粒细化、位错密集化和晶界增多,从而提高钢的强度和硬度。
综上所述,钢的强化机制有固溶强化、沉淀强化、细晶强化和变形强化。
这些强化机制可以相互作用,共同提高钢的力学性能,满足不同领域的需求。
1. 材料强化的类型:主要有晶界强化、固溶强化、位错强化、沉淀强化和弥散强化、相变强化等。
2. 强化机制:(1) 晶界强化:晶界分为大角度晶界(位向差大于10o)和小角度晶界(亚晶界,位向差1~2o)。
晶界两边相邻晶粒的位向和亚晶块的原子排列位向存在位向差,处于原子排列不规则的畸变状态。
晶界处位错密度较大,对金属滑移(塑性变形)、位错运动起阻碍作用,即晶界处对塑性变形的抗力较晶内为大,使晶粒变形时的滑移带不能穿越晶界,裂纹穿越也困难。
因此,当晶粒越细,晶界越多,表现阻碍作用也越大,此时金属的屈服强度也越高。
方法:根据晶界强化的原理,在热处理工艺方法上发展了采用超细化热处理的新工艺,即细化奥氏体(A)晶粒或碳化物相,使晶粒度细化到十级以上。
由于超细化作用,使晶界面积增大,从而对金属塑性变形的抗力增加,反映在力学性能方面其金属强韧性大大提高。
如果奥氏体晶粒细化在十级以上,则金属的强韧性将大大提高,为达此目的,现代发展的热处理新技术方法有以下三种。
①利用极高加热速度的能量密度进行快速加热的热处理。
由于极高的加热能量密度,使加热速度大大提高,在10-2~1s 的时间内,钢件便可加热到奥氏体(A)状态,此时A 的起始晶粒度很小,继之以自冷淬火(冷速达104℃/s 以上),可得极细的马氏体(M)组织,与一般高频淬火比较硬度可高出Hv50,而变形只有高频淬火的1/4~1/5,寿命可提高1.2~4倍。
②利用奥氏体(A)的逆转变钢件加热到 A 后,淬火成M,然后快速(20s)内重新加热到 A 状态,如此反复3~4 次,晶粒可细化到13~14级。
③采用A-F两相区交替加淬火采用亚温淬火(F+A 双相区加热),在提高材料强韧性的同时显著降低临界脆化温度,抑制回火脆性。
在A-F两相区交替加热,可使A/F相界面积大大增加,因而使奥氏体形核率大大增多,晶粒也就越细化。
(2) 固溶强化:是利用金属材料内部点缺陷(间隙原子置换原子)对金属基体(溶剂金属)进行强化。
低合金钢的铁素体固溶强化低合金钢是一种广泛应用的材料,在大多数工业领域中都有相应的应用。
然而,低合金钢在一定程度上存在着强度和硬度的不足,这主要是由于其组织结构中铁素体晶粒的大小和分布不均匀造成的。
铁素体固溶强化是一种有效的方法,可以显著提高低合金钢材料的力学性能。
铁素体固溶是指将铁素体固溶体中的溶质元素(如Cr、Ni、Mo等)溶解入晶格中,使晶粒的力学性能得到了提高。
该方法适用于许多不同类型的低合金钢材料。
固溶强化有两种方法:固溶和时效(如T和TH处理),以及时效和再固溶(TRIP)的结合。
固溶和时效是针对莫氏体钢的强化方法,通常在尚未上升到临界点时进行。
这种方法将非晶质的降温转变为一种强化莫氏体的沃斯特体,并通过最适化温度的热处理来形成了一个有序的非晶转变。
该方法能使低合金钢材料的硬度得到较大的提高,也能够显着提高其抗拉强度。
然而,这种方法的局限在于,它仅限于提高钢材的硬度和抗拉强度,而对疲劳强度和韧性等性能的提高较小。
时效和再固溶(TRIP)这一方法则是针对铁素体钢的强化方法,在热处理过程中添加镍元素。
镍能够极大地提高铁素体钢的强度和韧性,这主要是因为在TRIP过程中颗粒细化的作用,这导致低合金钢材料产生更高的韧性。
总的来说,铁素体固溶强化是一种有效的材料强化方法,它可以显著提高低合金钢材料的力学性能。
这种强化方式基于固溶和再固溶的原理,并能够适用于不同种类的低合金钢材料。
然而,需要注意的是,不同的强化方法对材料的性能改善也不同,因此需要选择适合的强化方式来强化材料,以最大限度地提高其性能。
钢的强化方法及应用
摘要:随着社会的进步,人类对钢的要求越来越高,随之便促进了钢的各种性能的发展,钢的强化便是其中重要的一项发展,提高了钢的强度,使其为人类的生活服务。
钢的强化方法包括:(1)形变强化;
(2)细化晶粒强化;(3)马氏体强化;(4)形变一相变综合强化(形变热处理强化)。
把钢的强化应用在日常生活中,给人类的生活带来了很多方便,比如建筑行业,汽车制造业,还有各种生活制品。
关键词:钢强化应用
正文:
1钢的强化:
钢的强化方法包括:(1)形变强化;(2)细化晶粒强化;(3)马氏体强化;(4)形变一相变综合强化(形变热处理强化);
1.1形变强化利用形变使钢强化的方法。
也称应变强化或加工硬化。
强度是材料在宏观上(或者说是整体上)抵抗形变的能力(或称流变应力)。
硬度是材料局部抵抗塑性形变的能力(不论是显微硬度、维氏硬度、洛氏硬度,还是布氏硬度)。
材料的强度越高,塑性形变抗力越大,硬度值也越高。
反之,材料的硬度越高,可能因材料脆性增大,其强度未充分反映出来,使得强度指标数值并不高。
对于不再经受热处理,并且使用温度远低于材料再结晶温度的金属材料(譬如低碳低合金钢),经常利用冷加工(冷形变)手段使之通过形变强化来提高强度。
因而,形变强化的实质就是在材料的再结晶温度以下进行冷形变,随着形变程度(应变量)的增大,在晶体内产生高密度的位错(晶体缺陷),位错密度越高,强化的程度越大,即流变应力值越高。
利用形变强化达到高强度的钢铁制品,典型的就是高碳钢冷拉钢丝和低碳低合金双相钢冷拉钢丝。
1.2细化晶粒强化常温下,钢的强度受基体组织的晶粒尺寸影响。
通常用晶粒号(也称为晶粒度或晶粒级别)来表示晶粒的平均大小。
表中给出了晶粒号(N)与晶粒平均直径d的对应关系
这一对应关系是由Z=2(N+3)变换而来,式中Z为lmm2中的平均晶粒数目,N为晶粒号。
由此可得每一晶粒平均所占的面积(截面)及每一晶粒的平均直径。
一般工业用钢中,晶粒号通常表示的是奥氏体的晶粒大小,也可特指铁素体的晶粒大小。
1.3马氏体强化钢的最重要的强化方式。
钢中马氏体的强度主要决定于碳的固溶强化以及自回火的脱溶强化。
马氏体的亚结构也有附加强化作用。
原始奥氏体的晶粒大小及马氏体晶体的尺度对强度也有一定的影响。
马氏体中置换式溶质原子(通常加入的合金元素)的固溶强化作用远小于间隙式溶质原子(碳、氮)的作用。
1.4形变一相变强化形变热处理是形变一相变强化钢材的重要手段之一。
1954年,荷兰人利浦斯(E.M.H.Lips)和范朱林(H.Van Zuilen)发表了形变热处理工艺能提高钢的强度和塑性的论文。
20世纪整个60年代,各国对很多钢种包括结构钢、工具钢等进行了广泛的形变热处理试验研究,均得到较好的效果。
到60年代末,派生出的多种方法,按形变所处的工艺位置可归结为3类:相变前形变类、相变途中形变类和相变后形变类。
相变的类型可以是非扩散型的马氏体相变,也可以是扩散型的脱溶转变或珠光体转变。
在工业用钢的强化中,以相变前形变类最为突出。
这种方法就是将钢在奥氏体状态下形变,接着淬火和回火的一种综合强化工艺。
显然,其形变过程也是在马氏体相变之前完成的。
由于形变是在冷状态下进行的,它与随后的热处理过程相对独立,二者不需立即衔接,工艺的灵活性大。
结论是,形变热处理是形变强化、马氏体强化和脱溶强化的综合强化法。
2钢强化的应用
2.1利用形变强化达到高强度的钢铁制品,典型的就是高碳钢冷拉钢丝和低碳低合金双相钢冷拉钢丝。
随着形变程度的增大,材料的强度和硬度越来越高,但它的塑性和韧性却往往越来越低,脆性越来越大,这就需要采取相应韧化措施来加以改善。
2.2在建筑行业发展的今天,强化钢主要运用于高层建筑、大型公共建筑、大型桥梁等结构用钢、摩擦
型钢桩、其它承受较大荷载的钢结构。
已应用的典型工程:国家体育场、国家游泳中心、中央电视台新址、新保利大厦、广州新电视塔、法门寺合十舍利塔等。
2.3在汽车行业,高强度钢板的使用不仅减轻了车重,还使车体的扭转刚性得到显著提高,同时,车体
的弯曲刚性也得到提高,因而保证了整车的抗冲击安全性。
其次,高强度钢板在汽车减重方面的应用降低汽车自重,既可以降低生产成本,又可以节约燃料,是国内外汽车生产厂家共同追求的目标。
对汽车零件材料减薄,必须首先提高材料的强度,保证零件的可靠性。
高强度钢板所以得到应用和发展,主要是能减薄板厚,降低重量,这是其基本优越性所在。