控轧控冷知识研讨.ppt

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控制轧制与控制冷却;§0 绪论(Introduction)—课程简介;控轧控冷技术发展过程;我国控轧控冷技术概况;第一篇 控制轧制及 控制冷却理论;§1 钢的强化和韧化 — 钢的强化机制;§1.1钢的强化机制;弹性极限(σe):表示材料保持弹性变形,不产生永久变形的最大应力,是弹性零件的设计依据。 屈服极限( 屈服强度σs):表示金属开始发生明显塑性变形的抗力,铸铁等材料没有明显的屈服现象,则用名义屈服点(σ0.2 )来表示:产生0.2%残余应变时的应力值。 强度极限(抗拉强度σb ):表示金属受拉时所能承受的最大应力。 σe 、σs 、σb 是机械零件和构件设计和选材的主要依据。;化学成分:W(C) 0.9%时,碳钢随含碳量的增加,其强度增加。 加工工艺过程:纯Cu和纯Al的σs分别为60MPa和40MPa,经过冷加工后强度明显增加。 热处理工艺: W(C) =0.4%的碳钢经淬火和高温回火(调质处理)后,其强度由500MPa增至700~800MPa。;1、定义 冷变形强化也被称为应变硬化、应变强化、冷作硬化、加工硬化、位错强化 冷变形:金属材料在再结晶温度以下的变形。 形变强化:金属材料在冷塑性变形过程中,随着变形程度增加,其强度和硬度提高而塑韧性显著降低的现象;金属材料的冷变形强化程度随变形量的增加而增加,而塑性随之减少; 金属材料的晶体结构不同,其加工硬化率也不同,HCP金属的应变硬化系数较小,而BCC特别是FCC金属的应变硬化系数较大。;1、定义 当合金元素(溶质)固溶到基体金属(溶剂)中形成固溶体时,合金的强度和硬度则会提高,称为固溶强化。;3、影响因素 溶质与溶剂的原子半径差别越大,强化效果越好; 有限固溶体中溶质元素溶解量越大,强化效果越好; 溶质元素在溶剂中的饱和溶解度越小,强化效果越好; 形成间隙固溶体的溶质元素(C、N、B等)的强化效果好于形成置换固溶体溶质元素(如Mn、Si、P等)。 ;4、特点 提高合金的屈服强度、抗拉强度和硬度的同时,对其它影响如下: 几乎都使合金的塑性低于纯金属,但少数例外(如Cu-Zn合金的强度和韧性同时提高); 使合金的导电性低于纯金属; 提高合金的抗蠕变???能,减少高温下强度损失;;1、定义 通过对过饱和固溶体的时效处理而沉淀析出第二相产生的强化。;3、沉淀强化影响因素 析出相的颗粒尺寸和其体积百分比,质点越小,百分比越大,强化效果越大。但质点尺寸又不能过分小,质点之间的距离也不能过分小,否则位错不能在质点直径弯曲,变绕过机制为切过机制,强化效果下降。根据计算,一般的质点为20-50个原子间距,体积占2%左右时效果最佳。;1、定义 通过细化晶粒来提高材料室温强度的强化方法。 2、特点 同时提高金属材料的室温强度、塑性和韧性,是金属材料常用的强韧方法之一。 3、强化效果 Hall-Petch公式:晶粒度与屈服强度的关系 ;4、强化机理 晶界对位错滑动的阻碍:位错被晶界阻挡而塞积在晶界前面,从而迫使晶粒内的滑移系由易到难都被开动; 相邻晶粒取向不同引起强化:滑移带在位错塞积群顶部产生引力集中,只有外力大到一定程度才能开动相邻晶粒内的位错源,滑移才能从一个晶粒传到下一个晶粒。另外,相邻晶粒的取向不一致,还要在此应力上乘一个放大系数。;1、定义 将钢铁淬火成马氏体使钢得到强化的强化方法。;1、冲击韧性(缺口断裂韧性) ?? 材料抵抗冲击载荷作用的能力称为冲击韧性,常用一次摆锤冲击弯曲试验来测定。测得试样冲击吸收功,用符号 Ak 表示。用冲击吸收功除以试样缺口处截面积 S0 , 即得到材料的冲击韧度 ak(单位:J/m2)。 ;2、断裂韧性?(裂纹断裂韧性)? 材料抵抗裂纹失稳扩展断裂的能力,用KⅠC表示,是材料本身的特性,由材料的成分、组织状态决定,与裂纹的尺寸、形状及外加应力大小无关。 桥梁、船舶、大型轧辊、转子等有时会发生低应力脆断,这种断裂的名义断裂应力低于材料的屈服强度。尽管在设计时保证了足够的延伸率、韧性和屈服强度,但仍不免破坏。究其原因是构件或零件内部存在着或大或小、或多或少的裂纹和类似裂纹的缺陷造成的。裂纹在应力作用下可失稳而扩展,导致机件破断。;提高钢材韧性的途径;2、气体和夹杂物控制 H:引起白点和氢脆,应尽量降低; N:与位错结合力强,通过形成气团而阻止位错运动,降低韧性;形成固态氮化物时对韧性危害更大;只有与V形成NV,能提高钢的强度并阻止奥氏体再结晶,轻度细化晶粒; O:常以氧化物形式存在,降低钢的韧性,含量越多,对韧性的影响越大。 S:形成硫化

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