2025年机械制造原理与实践深度解析作业

一、金属材料的强化动1.固溶强化2.细晶强化3.第二相粒子强化4.形变强化5、综合强化1.填隙原子对金属强度的影响可用下面的通式表达2.替代式溶质原子在基体晶格中导致的畸变大都是球面对称的，因而强化效果要增大了晶界附近的滑移阻力，因而一侧晶粒中的滑移高温时晶界滑动导致材料形变，细晶材料比粗晶材料软，增长金属材料高温强度①通过相变热处理获得的，称为析出硬化、沉淀强化或时效强化形变强化是由于金属在塑性变形过程中位错密度不停增长，使弹性应力场不停增引起金属加工硬化的机制有：位错的塞积、位错的交割(形成不易或不能滑移的割阶、或形成复杂的位错缠结)、位错的反应(形成不能滑移的固定位错)、易开动的位错功率3)有的金属(如铼)尽管某些使用性能很好，但由于处理不了加工问题，其应用受到很大限制形变强化有利方面1)有些加工措施规定金属必须有一定的加工硬化·某些不锈钢冷轧后的强度可以提高一倍以上·用金属板材冲压成杯子时只有板材发生硬化，才能使塑性变形不停进行直至最终冲压成杯，金属的拉伸过程(如拉丝)也规定金属线材在模口处能迅速硬化2)可以通过冷加工控制产品的最终性能·冷拉的钢丝绳不仅强度高，并且表面光洁·工业上广泛应用的铜导应用的铜导线，由于规定导电性好，不容许加合金元素，加工硬强度性能6、综合强化在实际生产上，强化金属材料大都是同步采用几种强化措施的综合强化，以充足发挥强化能力。例如：(1)固溶强化十形变强化，常用于固溶体系合金的强化。(2)结晶强化+沉淀强化，用于铸件强化。(3)固溶强化+沉淀强化。对于高温承压元件常采用这种措施，以提高材料的高温性能。有时还采用硼的强化晶界作用，深入提高材料的高温强度。多种工程构造，如桥梁、船艇、飞机、电站设备、压力容器、输气管道等，都曾出现过不少低于材料屈服强度下重大的脆性断裂事故，促使人们认识到片面追求提高金属材料强度，而忽视韧性的做法是片面的。为了满足高新技术发展的需求，对于金属材料不仅要设法提高其强度，并且也需要提高其韧性1.韧化原理断裂韧性是指材料在外加负荷作用下从变形到断裂全过程吸取能量的能力，所吸取的能量愈大，则断裂韧性愈高。提高断裂韧性增长断裂过程中能量消耗的措施都可以提高断裂韧性。断裂韧性是材料的一项力学性能指标，是材料的成分和组织构造在应力和其他外界条件作用下的体现，在外界条件不材料的成分和组织构造，材料的断裂韧性才能提高。2.韧化措施(1)沿晶断裂与晶粒度化，起了强化和韧化的作用。晶粒愈小，则晶界面积愈大，这种强愈大。细化晶粒是到达既强化又韧化目的的有效措施。合于沿晶界进行。如En24钢的奥氏体晶粒度由5~6级细化到12~13级，Kic值则由也是材料抵御脆性破坏的韧性参数。它和裂纹自身的子的临界值。常用断裂前物体吸取的能量或外界对应变曲线下的面积。韧性材料因具有大的断裂伸长值，因此有较大的通过晶粒细化，单位晶界面积偏聚的杂质含量对应减(2)脆性相从而可提高解理断裂强度，也可制止裂纹伸展，并使裂纹尺寸限提高解理断裂强度，若脆性相与基体结合较弱，则在缺口下的形变较均(3)脆性相多种几何学参量对韧性影响⑤类型：塑性很好而与基体结合又较弱的脆性相(如MnS,Al₂O₃等)在形变过钢中TiC)在形变过程中，应力集中到一定程度可使其发生解理或破碎，使韧性减少(4)韧性相对韧性的影响化温度来调整残存奥氏体的含量，对KIc值有很大影响。在强度基本上不变的状况下，可使Kic提高4倍左右。对于这种PH不锈钢，加入1%Ni及调整热处对于合金构造钢，少许的残存奥氏体也是KIc提高的原因之一。如4340钢通过1200℃奥氏体化处理，虽然晶粒粗大，但KIc明显提高。原因1:这种处理得到条板状马氏体，没有孪生马氏体；原因2:这种处理后，在马氏体片间有100~200Å的(5)基体相对韧性的影响此外，基体的特性还通过工艺影响相变产物及其组织构造，从而间接地影响材料的(6)奥氏体基体对钢材断裂韧性的影响①细化奥氏体晶粒(d),从而可细化转变产物，对提高韧性有利防止⑤孪生马氏体的韧性低于条板状马氏体，调整奥氏体的成分，变化奥氏体的板状马氏体形成之前先形成约10~20%的下贝氏体，由于分割了奥氏体晶粒，对韧性3、韧化工艺(1)熔炼铸造(2)压力加工(3)热处理1)熔炼铸造韧化工艺①成分控制②气体和夹杂物控制气体(氢、氧、氮)和夹杂物(重要是氧化物和硫化物等)是冶炼和铸造a.氢是有害气体，引起白点和氢脆，材料强度愈高，危害性愈大b.氮易于引起低碳钢的蓝脆，是一种有害气体；在一般低合金钢中若有钒存在形成氮化物，则能提高强度；在奥氏体不锈钢中，它可c.氧以氧化物类型的夹杂物存在，使韧性减少d.夹杂物是脆性相，一般夹杂物含量愈多，则韧性愈低2)压力加工韧化工艺依托压力加工控制晶粒大小和取向，可变化材料韧性。细化晶粒是重要的韧化①在较低温度，持续而较快地施加大变形量，可以获得细晶③迅速通过Ar3~Ar1区，可获得较细的铁素体晶粒④迅速冷却，可防止铁素体晶粒长大采用愈来愈低的终轧温度，如在Ar3以上、Y+a区及低于Ar1温度持续轧制，3)热处理韧化工艺些概念和思绪对于中碳合金构造钢，采用比一般淬火温度高300多度的1200~1255℃②临界区淬火：当钢加热到Ac1~Ac3临界区，淬火回火后可以得到很好化：临界区处理时，在原始奥氏体晶界上形成细小奥氏体晶粒，并且复相区内形成的a/γ界面比一般热处理的奥氏体晶界面积大10~50倍，较大的晶界及相界面使杂质偏析程度减小b杂质元素在α及Y晶粒的分派：P(Sn、Sb)等杂质可富集在aa.高温回火脆性碳