钢铁材料组织与性能控制.doc

《钢铁材料组织与性能控制.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、钢铁材料组织与性能控制姓名：学号：专业：冶金工程学院：任课教师：王1、钢铁材料强化的基本方法有哪些？分别用文献上具体的实例加以说明！钢铁材料强化的基本方法主要有固溶强化、形变强化、分散强化、细晶强化、相变强化。（1）固溶强化固溶强化是将合金元素加入到钢铁材料基体金属中形成固溶体以达到强化金属的方法。一般来说,固溶体总是比组成基体的纯金属有更高的强度和硬度,随着合金元素含量的增加,钢的强度和硬度提高。但是当合金元素的含量适当时,固溶体不仅具有高的强度和硬度,而且有良好的塑性和韧性。它是 利用固溶的置换式溶质原子或间隙式溶质原子来提高基体金属的屈服强度的方法。例如，热轧态的316L不锈钢中厚板要经

2、过固溶处理才能交付使用，其目的是使热轧过程中析出的碳化物在高温下固溶于奥氏体中，通过急冷使固溶了碳的奥氏体保持到常温，减少钢中铁素体含量;通过固溶参数的调整，可以对钢的晶粒度进行控制，使钢的组织得到软化，由于固溶处理过程中温度、保温时间和冷却速度等因素，对组织均匀性、力学性能和耐蚀性都有很大的影响。因此准确制定合理的固溶处理工艺参数对316L不锈钢生产非常重要，316L不锈钢经过固溶处理后的韧性要明显比未经过处理的韧性好。（2）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。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

3、使之通过形变强化来提高强度。例如，奥氏体不锈钢304L和304LN的形变结构中出现层错、晶界、和退火孪晶处的位错塞积、位错胞状组织和形变孪晶。形变过程中发生的组织结果变化均产生加工硬化，其中位错塞积和形变孪晶的贡献大。高强度高碳钢冷拔钢丝，它是工业上强度最高的钢铁制品，抗拉强度可以达到4000MPa,这就是用强烈冷变形的方法取得的。（3）分散强化分散强化是在钢铁材料中第二相以细小弥散的颗粒均匀分布于基体金属中产生显著的强化作用,使钢铁材料的强度提高。分散强化分为沉淀强化和弥散强化二种。如果钢铁材料经时效处理或回火后,沉淀析出细小弥散的第二相粒子,这种强化作用称为沉淀或时效强化。如果第二相细微颗

4、粒借助于粉末冶金方法加入起强化作用,则称为弥散强化。例如，钢中的碳化物对钢性能的影响。随着含碳量的提高，热轧钢材的抗拉强度由10号钢的300MPa提高到共析钢800MPa的数值。含铜高纯低碳钢，随着铜在钢中作为强化元素之应用的日益广泛,对铜的合金化作用及其对性能的影响进行了深入研究与再认识。铜作为强化元素越来越多地加入到钢中,尤其是超低碳钢。铜在0.5%以下时对钢的塑性无明显影响。增加含铜量具有沉淀强化作用。已知在850℃时,铜在铁素体中的溶解度最大,约为2.1%,低于850℃时溶解度迅速降低。在时效过程中,将从固溶态的过饱和α相中析出ε-Cu过渡相而引起强化。同时保持钢的高塑性。含1.12%

5、Cu的高纯钢经过固溶处理,大多数铜保留在过饱和铁素体中,起着较弱的固溶强化的作用,硬度约为110HV。经550℃时效,铜以细小弥散G.P区颗粒析出,达到时效峰,硬度可达180HV产生显著沉淀强化。（4）细晶强化晶强化是是钢铁材料的晶粒更细,晶界更多,使晶界对位错的运动阻力更大,从而使钢铁材料的强度提高,并改善塑性和韧性。细晶强化还可使钢铁材料的脆性转变温度降低,使钢件能适应寒冷地区的工作性能要求。它并且是可以提高钢材强度而不恶化韧性的一种强化方式。细化晶粒是众多材料强化方法中唯一可在提高强度的同时提高材料延性的强化方法。例如，细晶强化对中锰马氏体钢的强化作用，原始奥氏体晶粒尺寸随碳含量增加无规

6、律地变化；板条束尺寸和不同临界角（简称CA）的晶粒尺寸随着碳含量的增加逐渐降低。在一定含量下，随着碳含量的增加，晶粒尺寸细化，细晶强化增量增加，随着碳含量的增加，屈服强度和抗拉强度都逐渐提高。（5）相变强化相变强化主要是指马氏体强化与贝氏体强化。尽管在很多金属和合金中都能发生马氏体型相变，但并不是所有的马氏体都具有高强度。含碳（氮）的铁合金马氏体显示出最强烈的强化（硬化）效应，因此它们是钢铁材料强化的重要途径。相变强化不是一种独立的强化机制，它实际上是固溶强化、弥散强化、形变强化、细晶强化的综合效应。例如，铁—镍合金在一般晶粒度范围内，纯铁多晶体的流变应力约为70MN/m2,这个数值就是纯铁（

7、单晶）本身的强度加上多晶体晶界的贡献。以此为基础，当铁中溶入镍时，再结晶过的合金的流变应力随含镍量而增加，其增量就是镍固溶强化的效果。镍含量较低时，铁—镍马氏体的强度变化大致和再结晶过的合金平行地随镍含量的增加而增加，这是精细结构因素引起的强化，这里包括位错密度、马氏体晶体的界面、胞壁或内孪晶界面等引起的影响。2、在桥梁、锅炉、大船、工程机械和战略储油罐等方面的建造都需要高性能的中厚板，我国钢铁行