渗硼对钢铁表面组织与性能影响的研究现状

渗硼对钢铁表面组织与性能影响的研究现状3

慕　东1,2,王渠东2,沈保罗3

(1　成都电子机械高等专科学校机械工程系,成都610031;2　上海交通大学轻合金精密成型国家工程

研究中心,上海200240;3　四川大学材料科学与工程学院,成都610065)

摘要渗硼是一种应用广泛的表面化学处理技术。详细介绍了渗硼对钢铁组织和性能的影响,主要包括钢铁渗硼后的组织、硬度、耐磨性、耐蚀性和抗氧化性等方面的研究,并提出了渗硼研究存在的问题及今后的研究方向。

关键词渗硼　组织　性能

R esearch Actuality of E ffect of Boriding on Microstructure and

Properties of Steels Surface

MU Dong 1,2,WAN G Qudong 2,S H EN Baoluo 3

(1　Institute of Mechanical Engineering ,Chengdu Electromechanical College ,Chengdu 610031;2　National Engineering

Research Center of Light Alloy Net Forming ,Shanghai Jiaotong University ,Shanghai 200240;

3　School of Materials Science &Engineering ,Sichuan University ,Chengdu 610065)

Abstract Boriding is a widely used surface chemical treatment.In this paper the effect of boriding on the pro 2perties and microstructure of the steels surface are described.It mainly includes the research on microstructure ,hard 2ness ,wear resistance ,corrosion and oxidation resistance of borided steels.Some problems and future direction of bori 2ding research are also suggested.

K ey w ords boriding ,microstructure ,properties

　3四川省科技厅资助项目(2008ZR0041)

　慕东:男,1977年生,博士生,讲师,主要研究方向:材料表面强化技术　E 2mail :xhmd @https://www.360docs.net/doc/e29830362.html,

0　引言

渗硼是近代发展起来的1种新型热处理工艺,是硼进入铁及一系列非铁金属表面的化学热处理过程。扩散的硼和基体材料在相应温度下形成了由一个或多个金属间化合物相组成的化合物层,即渗硼层。渗硼后的工件表面具有很高的硬度和耐磨性,良好的抗蚀性、红硬性和抗氧化性,使零件适用于在摩擦、腐蚀的环境中工作,在汽车与拖拉机制造、石油化工机械、纺织农耕机械、工模具等方面有广泛的应用。以钢铁材料为代表的许多过渡族金属通过渗硼,可获得具有金属和非金属性质的表面改性,目前国内外学者对钢铁渗硼的研究主要集中在组织、渗硼工艺、力学性能、耐高温和耐腐蚀等方面。

1　渗硼层显微组织的研究

根据Fe 2B 二元相图(图1)[1],在渗硼处理温度(900～

1000℃)下,铁硼系中可能出现γ、Fe 2B 和FeB 等相。硼在γ相,即奥氏体中的溶解度很小(质量分数小于或等于0.008%),在渗硼过程中,钢铁表面的奥氏体很快被饱和,并立即形成Fe 2B 化合物。如果硼化剂的活性较高,并且渗硼的时间足够长,将在Fe 2B 层的外侧形成含硼量更高的化合物FeB

。图1　Fe 2B 相图

Fig.1　Fe 2B equilibrium diagram

硼化物的成核过程是在任何方向进行的,而生长择优于

一定方向,择优方向为硼化物的(002)晶向,(002)晶向垂直于试样表面的晶核(有效晶核)向里生长的同时也横向生长,

?24?材料导报:综述篇 2009年4月(上)第23卷第4期

使硼化物齿变粗,从而形成了硼化物层特有的齿形形貌[2]。

C.Martini等通过渗层的XRD分析表明,FeB(002)和Fe2B (002)的衍射峰强度远大于其他晶向,可以推断2种硼化物的(002)织构较强,垂直于试样表面逐渐向里生长[3]。文献[4]通过对A ISI P20模具钢渗硼研究表明,试样表面呈齿状形貌,使渗层和基体具有很好的结合力,在横断面上出现3层区域:(1)主要包含硼化物的表层;(2)含有硼原子的过渡层;(3)钢的基体。

通常来说,我们更希望得到齿状的Fe2B单相硼化物,这是因为硼含量为16.23%(质量分数)的FeB(斜方晶体)比硼含量为8.8%(质量分数)的Fe2B(四方晶体)脆,并且由于FeB和Fe2B的热膨胀系数不同(αFeB=23×10-6/℃、αFe2B= 7.85×10-6/℃),所以当载荷较大时容易在FeB/Fe2B的界面产生裂纹,造成表面渗层的剥落[5]。通过控制渗硼工艺参数,如渗硼温度、时间或渗硼后热处理等都可以得到以Fe2B 为主的渗层,使零件具有良好的耐磨性和机械性能。

C、Ni和Cr等元素也对渗硼层产生很大的影响,随着C 含量的增大,渗层厚度降低,而硬度提高,或者先降低(含碳量大于0.5%)再提高[6]。由于C在FeB和Fe2B中的溶解度很小,钢表面的大部分C被排挤到内侧,因而在紧靠硼化物的内侧出现一个碳富集并再分配的扩散层(过渡区),这就是高碳钢的渗层非常脆且结合力较低的原因。Cr会提高渗层中FeB相的数量,并且提高渗层硬度和增大脆性,使表面层疏松[6]。Ni含量的增加易产生较薄的单层渗层[7]。含Si较高的合金钢渗硼时,被挤入过渡区中的硅在铁硼化合物内侧形成富硅区。硅是强烈缩小奥氏体区、促使铁素体形成的元素,因此在富硅区内形成铁素体软化区,渗硼层承受较大外力时易被压陷和剥落。因此硅含量超过2%的合金钢不适宜进行渗硼处理[8,9]。

渗硼工件表面形成的Fe2B或(FeB+Fe2B)化合物层的厚度,称为硼化物层厚度。对于不同的钢种,都有一个比较适合的渗硼层厚度值。若渗层太薄,渗硼层的连续性减小,承受挤压应力的能力小;渗层太厚,组织中的针状插入变得平滑,减小了金属基体与渗层的结合力。所以一般渗层厚度在100～200μm之间较适宜。通过研究表明,渗硼温度越高、时间越长,渗层厚度越厚[10]。Ugur Sen等对可锻铸铁采用盐浴渗硼(渗硼温度950℃,保温时间2～8h),得到114～185μm的渗层厚度,且渗层厚度随时间的延长而增大[11]。文献[12]通过固体渗硼法(E Kabor2型渗剂)对A ISI440C不锈钢渗硼发现,合金元素含量越高,渗层齿形越平缓,表层的FeB厚度大约10μm,次层的Fe2B厚度大约50μm,并在Fe2B 层下存在一个硼的过渡区。

2　硬度和耐磨性的研究

钢铁渗硼后,表面层获得由单相FeB或双相(FeB+ Fe2B)构成的硼化物层,铁硼化合物FeB和Fe2B本身具有很高的硬度,显微硬度分别为1890～2340HV和1290～1680HV,在冲击载荷不大的情况下,其耐磨性优于渗碳和渗氮。渗硼后的AISI H13钢的显微硬度在1650～2000HV,而基体硬度约为570HV,渗层硬度比基体约高出3.5倍[13]。文献[11]指出球墨铸铁渗硼后,渗层硬度远高于基体,为1665～2140HV,而基体硬度只有258HV。从表层到基体,硬度梯度很高,所以渗层在较大冲击载荷下易剥落。A. Pertek等对41Cr4钢采用渗碳后再渗硼的两步热处理工艺研究发现,渗硼层下的硼碳过渡区硬度(950HV)大大高于单一渗硼的过渡区硬度(350HV)。通过磨损实验可以发现,渗碳+渗硼两步热处理与渗碳相比,有利于提高钢的耐磨性,且与渗硼相比,过渡区硬度较高,而硬度梯度较低,在磨损过程中渗层不易剥落,表现出优良的耐磨性[14]。

墨西哥的E.Melendez等研究了用B4C作为活化剂,在99.4%的高纯氮气气氛下对1018钢、9849钢进行膏剂渗硼处理,渗硼工艺为920℃,保温1～5h,通过对渗硼后的1018钢、9849钢以及渗碳+淬火回火的1018钢进行磨损实验发现,渗硼后的1018钢、9849钢显示出优良的耐磨性,这是由于Cr、Ni的存在(形成[Cr,Ni,Fe]2B相)[15]。文献[16]研究了1020、1045、4140和4340钢在温度1223K、1273K和1323K,保温时间2h、4h及8h下固体渗硼,显微硬度测试结果发现,最大硬度超过2000HV0.1,但是使用相同渗硼工艺获得的硬度不同,这是由于每种钢所含元素不同所致。土耳其的学者对渗硼、渗碳及原始态的SA E950C钢进行磨损试验,对磨试样分别为Al2O3和SiC砂纸,试验结果显示原始态试样的磨损失重最大,但是硬度高于渗碳的渗硼试样在采用SiC砂纸为对磨试样时,失重却大于渗碳试样,渗硼钢对SiC 砂纸的磨损失重要比Al2O3砂纸大。就渗硼钢而言,渗硼6h 的失重最小,这是由于渗层厚度的增加提高了耐磨性[17]。文献[18]研究了25CrMnMo钢渗硼层高温磨损特性,结果表明渗层磨损机制以疲劳剥落为主,兼有磨粒磨损,且升高温度、增加载荷,磨损率增大。

3　渗硼层断裂韧性的研究

断裂韧性(Fract ure toughness)用于表征材料阻止裂纹扩展的能力,是度量材料韧性好坏的一个定量指标。在加载速度和温度一定的条件下,对某种材料而言它是一个常数。当裂纹尺寸一定时,材料的断裂韧性值愈大,其裂纹失稳扩展所需的临界应力就愈大;当给定外力时,若材料的断裂韧性值愈高,其裂纹达到失稳扩展时的临界尺寸就愈大,材料的断裂韧性在工程应用中至关重要。

土耳其的Ibrahim Ozbek等研究发现,A ISI W4钢的断裂韧性主要取决于渗层的类型,硬度值越大,其断裂韧性值越小。Fe2B的断裂韧性值是FeB的4倍多,这是由于FeB 的硬度远高于Fe2B的结果[19]。文献[20]认为延长渗硼时间使FeB相增多,导致断裂韧性数值降低,且FeB更易于产生断裂裂纹,这是由于FeB相和Fe2B相内在应力的类型特点不同所致。Ugur Sen等采用固体渗硼法对工具钢表面渗硼处理,渗硼温度850～950℃,保温时间2～7h,研究发现渗硼层表面的断裂韧性主要与合金元素、钢的基体、渗硼温度以及时间有关,但是当存在FeB、CrB等多种硼化物时,每种都有自己的断裂韧性值,但还无法确定它们之间有着怎样的相

渗硼对钢铁表面组织与性能影响的研究现状/慕　东等

互作用及影响[21]。

4　高温抗氧化性能及耐蚀性的研究

在高温下,工件表面的铁硼化合物与氧反应生成B2O3,使工件受到保护,导致氧化过程停止或者减到极缓慢的程度,所以经渗硼处理的工件在600℃以下抗氧化性较好。文献[22]对AISI440C钢和52100轴承钢进行渗硼处理,XRD 显示渗层表面存在FeB、Fe2B和CrB,通过渗硼件从室温到600℃的滑动磨损试验(对磨件Si3N4),结果显示渗硼和未渗硼铸态件的磨损失重均随温度的升高而增加,且渗硼件的磨损率明显小于铸态件,当600℃时,渗硼的AISI440C钢和52100轴承钢的抗磨性分别是铸态件的3倍和2.5倍。渗硼件的磨损形貌显示,在300℃以上的磨损表面存在一层不连续的致密氧化物。文献[23]也认为FeB和Fe2B在300～400℃可以与氧反应生成B2O3以及Fe的氧化物。A ISI 440C钢的磨损率低于52100轴承钢,这可能是A ISI440C钢中存在铬的氧化物的缘故,该氧化物以薄膜层的形式存在,有利于提高其耐磨性。

渗硼层对盐酸、硫酸、磷酸、氢氧化钠、氯化钠等水溶液都有较高的抗蚀性,但不耐硝酸腐蚀。另外,渗硼层对熔融的铝、锌也具有一定的抗蚀性[24]。I.Campos等对A ISI304钢进行膏剂渗硼后,在0.1mol/L的NaCl溶液中进行腐蚀实验,通过极化曲线结果显示,渗硼件比铸态件表现出更高的稳定性和更低的电流密度[25]。文献[26]对渗硼后的H13钢在酸性溶液(HCl5%、H2SO45%、H3PO430%(体积分数))中进行了研究,通过电位动力极化试验和浸入腐蚀试验发现,渗硼试样在H2SO4和H3PO4溶液短期浸入中表现出优良的耐蚀性,和铸态H13相比提高了100h,主要的腐蚀机理是渗层的裂隙腐蚀、渗层和基体之间的电镀腐蚀以及基体的点蚀。文献[27]研究了低碳钢盐浴渗硼后的腐蚀试验,腐蚀介质为HCl、H2SO4、H3PO4、HNO3、和HClO4(10%(体积分数)),渗硼后的低碳钢在HCl溶液中的腐蚀率为0.66×10-3 (g/cm2)/d,H2SO4溶液中为1.13×10-3(g/cm2)/d,HClO4溶液中为1.59×10-3(g/cm2)/d,H3PO4溶液中为3.37×10-3(g/cm2)/d,但是在HNO3溶液中的腐蚀率为0.3(g/ cm2)/d。可见,渗硼层在硝酸中的耐腐蚀性较差。

5　结束语

综上所述,渗硼层具有优良的耐磨性、耐高温氧化性和耐蚀性,同时具有很高的表面硬度,使零件适合于在摩擦、腐蚀的环境中工作,有着广阔的应用前景。但是要在工业上广泛应用渗硼技术,还需要对以下问题进行更深入的研究。

(1)渗硼技术方面。传统渗硼多采用固体、液体和气体渗硼法,其他方法还有如离子渗硼、自蔓延渗硼、流态床渗硼法,这些渗硼技术各有优缺点。环保、节能、高效的低成本渗硼技术无疑会得到广泛的应用。

(2)渗硼工艺方面。渗硼温度和保温时间是国内外学者研究的重点,但对渗硼压力(高压、低压、真空)的研究较少。温度2时间2压力3因素的研究将为渗硼技术的发展提供更广阔的空间。

(3)渗剂方面。渗剂在渗硼中起到供硼、活化、催渗的作用,渗剂的成分、粒度、活性元素的添加都将影响渗层的组织、厚度及性能。渗剂的研究,包括渗剂回收都是值得探索的方向。

(4)渗层性能方面。由于渗硼层还存在着高脆性、厚度不均匀、表面孔洞较多、易出现微裂纹等缺点,一般用于低载荷、小冲击力环境下。通过复合渗硼、多元渗硼、渗硼后处理等技术降低了硬度梯度,使渗层与钢基体结合牢固且具有良好韧性,扩大了渗硼技术的应用范围。

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(责任编辑　林　芳)

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(责任编辑　杨　帆)

碱式氯化镁晶须的制备与应用进展/陈雪刚等

磁性材料基本特性的研究

实验报告姓名：什么情况班级：F10 学号：51 实验成绩：同组姓名：实验日期：2011- 指导老师：助教批阅日期：磁性材料基本特性的研究【实验目的】 1．了解磁性材料的磁滞回线和磁化曲线概念，加深对铁磁材料的主要物理量矫顽磁力、剩磁和磁导率的理解； 2．利用示波器观察并测量磁化曲线与磁滞回线； 3．测定所给定的铁磁材料的居里温度．【实验原理】 1．磁化性质一切可被磁化的物质叫作磁介质。磁介质的磁化规律可用磁感应强度B、磁化强度M、磁场强度H来描述，它们满足一定的关系 μr的不同一般可分为三类，顺磁质、抗磁质、铁磁质。对非铁磁性的各向同性的磁介质，H和B之间满足线性关系，B =μH，而铁磁性介质的m 、B 与H 之间有着复杂的非线性关系。一般情况下，铁磁质内部存在自发的磁化强度，当温度越低自发磁化强度越大。如图一所示。图一B~ H曲线图二μ~ T曲线它反映了铁磁质的共同磁化特点：在刚开始时随着H的增加，B缓慢的增加，此时μ较小；而后便随H的增加B急剧增大，μ也迅速增加；最后随H增加，B趋向于饱和，而此时的μ值在到达最大值后又急剧减小。图一表明了磁导率μ是磁场H的函数。B-H曲线表示铁磁材料从没有磁性开始磁化，B随H的增加而增加，称为磁化曲线。从图二中可看到，磁导率μ还是温度的函数，当温度升高到某个值时，铁磁质由铁磁状态转变成顺磁状态，在曲线上变化率最大的点所对应的温度就是居里温度T C。 2．磁滞性质铁磁材料除了具有高的磁导率外，另一重要的特性是磁滞现象．当铁磁材料磁化时，磁

感应强度B不仅与当时的磁场强度H有关，而且与磁化的历史有关，如图3所示．曲线OA表示铁磁材料从没有磁性开始磁化，B随H的增加而增加，称为磁化曲线．当H值到达某一个值H S时，B值几乎不再增加，磁化趋于饱和．如使得H减少，B将不再沿着原路返回，而是沿另一条曲线AC'A'下降，当 H从-H S增加时，B将沿着A'CA曲线到达A形成一闭合曲线．其中当H = 0时，|B| = Br，Br称为剩余磁感应强度．要使得Br为零，就必须加一反向磁场，当反向磁场强度增加到H = -H C时，磁感应强度B为零，达到退磁，HC称为矫顽力．各种铁磁材料有不同的磁滞回线，主要区别在于矫顽力的大小，矫顽力大的称为硬磁材料，矫顽力小的称为软磁材料． 3．用交流电桥测量居里温度铁磁材料的居里温度可用任何一种交流电桥测量。本实验采用如图所示的RL交流电桥，图三RL交流电桥在电桥中输入电源由信号发生器提供，在实验中应适当选择不同的输出频率ω为信号发生器的角频率。选择合适的电子元件相匹配，在未放入铁氧体时，可直接使电桥平衡，但当其中一个电感放入铁氧体后，电感大小发生了变化，引起电桥不平衡。但随着温度的上升到某一个值时，铁氧体的铁磁性转变为顺磁性，CD两点间的电位差发生突变并趋于零，电桥又趋向于平衡，这个突变的点对应的温度就是居里温度。实验中可通过桥路电压与温度的关系曲线，求其曲线突变处的温度，并分析研究在升温与降温时的速率对实验结果的影响。4．用示波器测量动态磁化曲线和磁滞回线

材料结构组织与性能带答案

一、什么是材料？三大材料材料是指具有满足指定工作条件下使用要求的形态和各种性能的物质，是人们生活及组成生产工具的物质基础。金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料二、材料的性能分类使用性能(物理性能、化学性能、力学性能)，工艺性能（工艺性能是指材料在各种加工和处理中所应具备的性能，如铸造性能、锻造性能、切削性能、焊接性能和热处理性能等）三、材料的力学性能材料的力学性能是指材料在外加载荷作用下或载荷与环境因素（温度、介质和加载速度）联合作用下所表现出来的行为。金属材料的力学性质决定与材料的化学成分、组织结构、冶金质量、残余应力及表面和内部缺陷等内在因素，也决定与载荷性质（静载荷、冲击载荷、交变载荷）、应力状态（拉、压、弯、扭、剪等）、温度和环境介质等外在因素。1. 强度指标弹性变形阶段的强度指标（弹性极限σe =F e/A0（MPa）式中：σe为e点对应的应力，F e为e点对应的载荷，A0为试样原始截面积。弹性模量σ=Eε，其中比例系数E 即是弹性模量）塑性变形阶段的强度指标（屈服极限σs=F s/A0（MPa）屈服强度σ0.2=F0.2/A0（MPa）在S点附近，此时应力应变曲线上出现一个平台，表示材料开始产生塑性变形，其对应的应力叫屈服极限σs。但对于大多数合金钢或淬火回火材料，应力应变曲线无屈服平台出现，此时，规定以产生试样原始长度0.2%的塑性变形所对应的应力作为条件屈服极限，称为屈服强度σ0.2。抗拉强度σb=F b/A0（MPa））断裂阶段的强度指标（断裂强度σk）2.塑性指标延伸率（δ=ΔL/L0×100%=（Lf-L0）/L0×100%）断面收缩率ψ=（A0-A1）/A0×100%式中A0为试样原始横截面积A1为试样断裂后缩颈处的最小横截面积。3.韧性指标冲击韧度(a k=A k/A N（J/m2）式中A N为试样缺口根部的原始截面积。)断裂韧度静力韧度4.硬度指标布氏硬度(HB球压头测定试样表面的压痕直径d) 洛氏硬度(HR圆锥压头测深度) 维氏硬度(HV 四棱锥压头同布) 肖氏硬度(HS从一定高度处自由落到试样表面，根据冲头的回弹高度来表征材料硬度的大小) 四、应力应变曲线设试样单位面积的载荷为应力σ，试样单位原始长度的伸长为应变ε，则得到应力-应变曲线。在拉伸载荷作用下，材料经由弹性变形——屈服——塑性变形——断裂等几个阶段。五、金属的键结构金属的原子结构特征是最外层电子少，易于脱落，而形成自由电子自由电子可以在金属中移动而形成所谓的电子云。电子云带有负电，另一方面失去电子的金属原子带有正电而成为阳离子，因此，电子云和阳离子之间所作用的引力和离子相互间及电子相互间的斥力之间形成平衡而发生结合。这种结合叫做金属键。金属晶体因为有自由电子的存在，其导电性、导热性好，并且结合力的方向性小，原子会尽量高密度排列，富于延展性，强度的变化范围大。六、金属的晶体结构 1.晶体指其内部原子（分子或离子）在三维空间作有规则的周期性重复排列的物体。2.晶体结构金属的许多特性都与晶体中原子（分子或离子）的排列方式有关，因此分析金属的晶体结构是研究金属材料的一个重要方面。3. 阵点把晶体中的原子（分子或离子）抽象为规则排列于空间的几何点。 4.晶格用一系列平行直线将阵点连接起来，形成一个三维的空间格架三种常见的晶体结构。 5.晶胞从晶格中选取一个能够完全反映晶格特征的最小几何单元来研究晶体结构。6.晶格常数为了描述单位晶胞的大小和形状，以单位晶胞角上的某一阵点为原点，以该单位晶胞上过原点的三个棱边为三个坐标轴X、Y、Z（称为晶轴），则单位晶胞的大小和形状就由这三条棱边的长度a、b、c描述，称为晶格常数。 7.轴间夹角通常α、β和γ分别表示Y-Z轴、Z-X轴和X-Y轴之间的夹角α、β、γ。晶格常数（a、b、c）和轴间夹角（α、β、γ）是描述晶体结构的6个参数。面心立方结构“fcc”，体心立方结构“bcc”，密排六方结构“hcp”。七、单晶体与多晶体由很多晶粒组成的，叫多晶体。晶粒之间的界面称为晶界。每一晶粒相

钢材性能有影响

钢材性能有影响？ 1．化学成分；冶金缺陷；钢材硬化；温度影响；应力集中；反复荷载作用。2．钢结构用钢材机械性能指标有哪几些？承重结构的钢材至少应保证哪几项指标满足要求？钢材机械性能指标有：抗拉强度、伸长率、屈服点、冷弯性能、冲击韧性；承重结构的钢材应保证下列三项指标合格：抗拉强度、伸长率、屈服点。3．钢材两种破坏现象和后果是什么？钢材有脆性破坏和塑性破坏。塑性破坏前，结构有明显的变形，并有较长的变形持续时间，可便于发现和补救。钢材的脆性破坏，由于变形小并突然破坏，危险性大。 4．选择钢材屈服强度作为静力强度标准值以及将钢材看作是理想弹性一塑性材料的依据是什么？选择屈服强度f y 作为钢材静力强度的标准值的依据是：①他是钢材弹性及塑性工作的分界点，且钢材屈服后，塑性变开很大（2%~3%），极易为人们察觉，可以及时处理，避免突然破坏；②从屈服开始到断裂，塑性工作区域很大，比弹性工作区域约大200倍，是钢材极大的后备强度，且抗拉强度和屈服强度的比例又较大（Q235的f u /f y ≈1.6~1.9）,这二点一起赋予构件以f y 作为强度极限的可靠安全储备。将钢材看作是理想弹性—塑性材料的依据是：①对于没有缺陷和残余应力影响的试件，比较极限和屈服强度是比较接近（f p =(0.7~0.8)f y ），又因为钢材开始屈服时应变小（ε y ≈0.15%）因此近似地认为在屈服点以前钢材为完全弹性的，即将屈服点以前的б-ε图简化为一条斜线；②因为钢材流幅相当长（即ε从0.15%到2%~3%），而强化阶段的强度在计算中又不用，从而将屈服点后的б-ε图简化为一条水平线。 5．什么叫做冲击韧性？什么情况下需要保证该项指标？韧性是钢材抵抗冲击荷载的能力，它用材料在断裂时所吸收的总能量(包括弹性和非弹性能)来度量，韧性是钢材强度和塑性的综合指标。在寒冷地区建造的结构不但要求钢材具有常温(℃ 20)冲击韧性指标，还要求具有负温(℃ 0、℃ 20 -或℃ 40 -)冲击韧性指标。 6．为什么薄钢板的强度比厚钢板的强度高(或钢材的强度按其厚度或直径分

磁性材料研究进展

磁性材料引言磁性材料作为重要的基础功能材料，已广泛用于信息、能源、交通运输、工业、农业及人们日常生活的各个领域，对社会进步和经济发展起着至关重要的推动作用。人们习惯按矫顽力的高低，对磁性材料进行分类：矫顽力大于1000A／m则称为硬磁材料，当硬磁材料受到外磁场磁化后，去掉外磁场仍能保留较高的剩磁，因此又称之为永磁材料或恒磁材料；矫顽力小于lOOA／m则称为软磁材料；矫顽力100A／m

钢铁家族中各种组织形貌生长特点及性能

钢铁家族中各种组织形貌生长特点及性能现代材料可以分为四大类--金属、高分子、陶瓷和复合材料。尽管目前高分子材料飞速发展，但金属材料中的钢铁仍是目前工程技术中使用最广泛、最重要的材料，那么到底是什么因素决定了钢铁材料的霸主地位呢。下面就为大家详细介绍吧。钢铁由铁矿石提炼而成，来源丰富，价格低廉。钢铁又称为铁碳合金，是铁（Fe）与碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）、磷（P）、硫（S）以及其他少量元素（Cr、V等）所组成的合金。通过调节钢铁中各种元素的含量和热处理工艺（四把火：淬火、退火、回火、正火），可以获得各种各样的金相组织，从而使钢铁具有不同的物理性能。将钢材取样，经过打磨、抛光，最后用特定的腐蚀剂腐蚀显示后，在金相显微镜下观察到的组织称为钢铁的金相组织。钢铁材料的秘密便隐藏在这些组织结构中。在Fe-Fe3C系中，可配制多种成分不同的铁碳合金，他们在不同温度下的平衡组织各不相同，但由几个基本相（铁素体F、奥氏体A和渗碳体Fe3C）组成。这些基本相以机械混合物的形式结合，形成了钢铁中丰富多彩的金相组织结构。常见的金相组织有下列八种：一、铁素体碳溶于α-Fe晶格间隙中形成的间隙固溶体称为铁素体，属bcc结构，呈等轴多边形晶粒分布，用符号F表示。其组织和性能与纯铁相似，具有良好的塑性和韧性，而强度与硬度较低（30-100 HB）。在合金钢中，则是碳和合金元素在α-Fe中的固溶体。碳在α-Fe中的溶解量很低，在AC1温度，碳的最大溶解量为0.0218%，但随温度下降的溶解度则降至0.0084%，因而在缓冷条件下铁素体晶界处会出现三次渗碳体。随钢铁中碳含量增加，铁素体量相对减少，珠光体量增加，此时铁素体则是网络状和月牙状。二、奥氏体碳溶于γ-Fe晶格间隙中形成的间隙固溶体称为奥氏体，具有面心立方结构，为高温相，用符号A表示。奥氏体在1148℃有最大溶解度2.11%C，727℃时可固溶0.77%C；强度和硬度比铁素体高，塑性和韧性良好，并且无磁性，具体力学性能与含碳量和晶粒大小有关，一般为170~220 HBS、=40~50%。TRIP钢（变塑钢）即是基于奥氏体塑性、柔韧性良好的基础开发的钢材，利用残余奥氏体的应变诱发相变及相变诱发塑性提高了钢板的塑性，并改善了钢板的成形性能。碳

TRIP钢板的组织、性能与工艺控制

第11卷第3期1999年6月钢铁研究学报 JOU RNAL O F I RON AND ST EEL R ESEA RCH V o l .11,N o.3 　Jun .1999 　康永林,男,44岁,博士,教授; 收稿日期:1998209202;修订日期:1998212230 ?综合论述? TR IP 钢板的组织、性能与工艺控制康永林王　波北京科技大学压力加工系　北京　100083 摘　要:介绍了TR IP 钢板的组织形成机理、影响因素、性能以及国内外近几年的研究、开发进展情况,为TR IP 钢板的进一步研究、开发和应用提供依据。关键词:TR IP 钢板,组织,性能,工艺控制中图分类号:T G 335,T G 113 Structure and Property of TR IP Plate and Its Con trol Process K ang Y ong lin W ang B o U n iversity of Science and T echno logy Beijing Beijing 100083 ABSTRACT :T he fo rm ing m echan is m ,influence facto rs ,p roperties and recen t research develop 2m en t of the structu re of TR IP p late are in troduced fo r the fu rther research ,developm en t and app li 2cati on of TR IP p late . KEY WOR D S :TR IP p late ,structu re ,p roperty ,con tro lling p rocess TR IP (T ran sfo rm ati on Induced P lasticity ——相变诱发塑性)钢板是近几年为满足汽车工业对高强度、高塑性新型钢板的需求而开发的。TR IP 钢板最先是由V .F .Zackay 发现并命名的,他利用残余奥氏体的应变诱发相变及相变诱发塑性提高了钢板的塑性并改善了钢板的成形性能,但早期的TR IP 钢因含有较多镍、铬等贵重合金元素,成本高,使用受到限制。后来H ayam i 在双相钢中发现其含有残余奥氏体并具有TR IP 效应[1],因此人们开始考虑以硅、锰等廉价的合金元素代替镍、铬等贵重元素来研制TR IP 钢板。目前,日本已可以工业规模的生产与制造TR IP 钢板[2]。按生产工艺的不同,该类钢可分为热处理型冷轧TR IP 钢板和热轧型热轧TR IP 钢板[3]。热处理型冷轧TR IP 钢板是采用临界加热、下贝氏体等温淬火的工艺方法来获取TR IP 所需的大量残余奥氏体,而热轧型热轧TR IP 钢板是通过控制轧制和控制冷却来获得大量的残余奥氏体,因为只有存在足够的残余奥氏体才能使钢板具有TR IP 现象。钢中残余奥氏体含量(体积分数,下同)一般为10%～20%。两种工艺生产的TR IP 钢板显微组织都是由铁素体、贝氏体和残余奥氏体三相组成。目前,对热处理型冷轧TR IP 钢板的研究较多,而热轧型热轧TR IP 钢板的研究较少。 1　TR IP 的形成机理金属材料的相变超塑性可以分为扩散型与非扩散型,TR IP 现象属于非扩散型[4]。具有相变超塑性的材料除纯铁、钢和铸铁外,还有T i 、A l 和Zr 等非铁金属和合金。在钢中,非扩散型超塑性可发生在950℃←→室温的奥氏体←→马氏体转变温度范围。若在冷却的同时,对钢施加载荷,也可以出现在马氏体转变温度M s 以上的温度范围,此温度的上限

国内磁性材料业状况和前景

国内磁性材料业状况和前景 1中国磁体产业的发展历程目前，全球的经济已进入了一个信息时代，作为一种功能材料，磁性材料所占的地位越来越重要。当前主要的商品磁体共有4类：20世纪 30年代开发的铝-镍-钴永磁（AlNiCo）；50年代初期开发的铁氧体磁体；60年代末开发的钐-钴磁体（Sm-Co），包括第一代稀土永磁－SmCo5和第二代稀土永磁－Sm2Co17；80年代初开发的稀土永磁钕铁硼（Nd-Fe-B）。而稀土永磁，特别是钕铁硼是磁性材料里最重要的一部分，在永磁材料中发展最快，平均以每年10％的速度增长。中国磁体产业在中国的出现远较西方发达国家晚，起始期是1969年到1987年之间。因为当时的稀土永磁钐钴磁体的高成本、国内市场的需求量少，所以到八十年代初还没有形成自己的磁体工业。1987～1996的十年是中国磁体产业开始发展的第一阶段，其特点是起点低：因为投资小，设备简陋，生产设备基本完全是国产的，经营理念落后，仍局限于小生产的模式。 1997～2002的五年是中国磁体产业发展的第二阶段，其特点是起点远高于前一阶段：投资强度大，引进一部分国外的先进技术设备，能够按先进的工艺路线组织生产，产品质量一般属中低档。2003年起，中国磁体产业的发展将进入第三阶段。企业建立的特点将是“三高”，即高起点、高投入、高回报：1）产品瞄准特定用途所需的高档磁体；投资规模巨大，引进整条先进生产线；2）按现代化管理的理念，组织集约式分段联营的大生产：磁体生产分为两段—母合金/粉料的生产和磁体制备，投资显著降低，效益则大为提升；3）按资本运作的规律运营，从而保证磁体产业较高的回报率。特别是有可能从国外引进最先进的或采用国产先进生产线，生产高档的磁体产品。进入21世纪，发达国家的磁体生产因为成本过高，已难以为继，世界磁性材料行业纷纷向中国或第三世界地区转移，中国作为首选的国家。世界一些著名的磁性材料制造企业看好中国，如日本的TDK、FDK、

钢的组织与化学成分对钢材性能的影响

钢的组织与化学成分对钢材性能的影响一、钢的组织及其对钢性能的影响：钢材是由无数微细晶粒所构成，碳与铁结合的方式不同，可形成不同的晶体组织，使钢材的性能产生显著差异。 1、钢的基本组织：纯铁在不同温度下有不同的晶体结构：钢中碳原子与铁原子的三种基本结合形式为：固融体、化合物和机械混合物。下表列出了钢的四种基本组织及其性能。钢的基本晶体组织 2、晶体组织对钢材性能的影响：碳素钢的含碳量不大于0.8%时，其基本组织为铁素体和珠光体；含碳量增大时，珠光体的含量增大，铁素体则相应减少，因而强度、硬度随之提高，但塑性和冲击韧性则相应下降。

二、钢的化学成分对钢性能的影响：钢材中除了主要化学成分铁（Fe）以外，还含有少量的碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）、磷（P）、硫（S）、氧（O）、氮（N）、钛（Ti）、钒（V）等元素，这些元素虽然含量少，但对钢材性能有很大影响： 1、碳。碳是决定钢材性能的最重要元素。当钢中含碳量在0.8%以下时，随着含碳量的增加，钢材的强度和硬度提高，而塑性和韧性降低；但当含碳量在1.0%以上时，随着含碳量的增加，钢材的强度反而下降。随着含碳量的增加，钢材的焊接性能变差（含碳量大于0.3%的钢材，可焊性显著下降），冷脆性和时效敏感性增大，耐大气锈蚀性下降。一般工程所用碳素钢均为低碳钢，即含碳量小于0.25%；工程所用低合金钢，其含碳量小于0.52%。 2、硅。硅是作为脱氧剂而残留于钢中，是钢中的有益元素。硅含量较低（小于1.0%）时，能提高钢材的强度和硬度以及耐蚀性，而对塑性和韧性无明显影响。但当硅含量超过1.0%时，将显著降低钢材的塑性和韧性，增大冷脆性实效敏感性，并降低可焊性。 3、锰。锰是炼钢时用来脱氧去硫而残留于钢中的，是钢中的有益元素。锰具有很强的脱氧去硫能力，能消除或减轻氧、硫所引起的热脆性，大大改善钢材的热加工性能，同时能提高钢材的强度和硬度，但塑性和韧性略有降低。但钢材中含锰量太高，则会降低钢材的塑性、韧性和可焊性。锰是我国低合金结构钢中的主要合金元素。 4、磷。磷是钢中很有害的元素。随着磷含量的增加，钢材的强度、屈强比、硬度均提高，而塑性和韧性显著降低。特别是温度愈低，对塑性和韧性的影响愈大，显著加大钢材的冷脆性。磷也使钢材的可焊性显著降低。但磷可提高钢材的耐磨性和耐蚀性，故在经过合理的冶金工艺之后，低合金钢中也将磷可配合其他元素作为合金元素使用。

各大钢厂高性能钢材组织性能控制与品种开发

各大钢厂高性能钢材组织性能控制与品种开发近年来，通过加强对碳锰钢、微合金钢及合金钢在轧制与冷却过程中的晶粒细化、析出与相变等的组织性能控制的基础与应用研究，在细晶高强钢、高级管线钢、高性能中厚板及特厚板、取向硅钢及先进汽车板等高性能冷轧带钢、新型铁素体不锈钢及双相不锈钢、高性能长材及管材等的工艺控制技术与产品开发方面取得了一大批重要成果，为轧制钢材的品质提升和国家经济建设作出了重大贡献。 1轧制过程组织性能控制研究及应用 1.1细晶和超细晶钢的研究开发及应用近年的“新一代钢铁材料重大基础研究”项目以细晶和超细晶钢的研究开发为目标，该项目通过结合轧制生产线装备和工艺实际，开展了大量的理论和试验研究与探索，其中包括：①铁素体+珠光体（F+P）碳素钢或低合金钢采用强力轧制、形变诱导铁素体相变（DIFT）以及形变和相变耦合的组织超细化理论和技术；②结合奥氏体再结晶和未再结晶控制轧制和加速冷却（RCR+ACC）控制的晶粒适度细化理论和技术；③基于过冷奥氏体热变形的低碳钢组织细化一形变强化相变（DEFT）理论和技术；④基于薄板坯连铸连轧流程（TSCR）的奥氏体再结晶细化+冷却路径控制的低碳钢组织细化与强化理论与技术；⑤针对低（超低）碳微合金贝氏体钢的中温转变组织细化的TMCP+RPC理论与技术等。这些理论与技术研究在长材、板带材和中厚板的强度翻番或升级，以及新产品开发中发挥重大的作用和显著的效果，近年已大批量地生产出细晶和超细晶钢。 1.2钢在形变、相变中的析出行为研究与控制钢在形变、相变中的析出行为研究与控制是钢的组织性能控制的一个重要方面。通过大量的试验研究和生产实践证明，采用合理的冶金成分设计和轧制、冷却工艺控制，可以在钢中使大量的纳米尺寸粒子析出，使钢的强韧性得到显著提高。珠钢及涟钢等企业同高校合作，在TSCR线上通过实施高温大变形再结晶细化+冷却路径控制，实现晶粒细化与纳米粒子析出与分布控制，进而形成不同强韧化效果的组织性能柔性控制，开发生产出具有高成形性的低碳高强汽车大梁钢510L、550L、屈服强度500MPa~700MPa级钛微合金化高强耐候钢、600MPa和700MPa级低碳贝氏体工程机械用钢等系列高强韧钢，并进行了大批量生产和应用。经分析，微合金化高强钢中纳米粒子析出强化的贡献可达到150MPa~300MPa。 2 2250热连轧生产高级别管线钢的技术开发中国近年先后投产的11套2000mm 以上宽带钢热连轧生产线为高级别管线钢等高性能高强钢产品开发提供了关键设备条件。2007年以来，首钢、太钢、马钢等钢铁企业利用2250热连轧生产线成功开发并大批量生产出18.4mm厚X80高级别管线钢。采用低C-高Mn-高Nb-少Mo-微V，或低C-高Mn-高Nb+适量Cr-Ni-Mo-Cu的成分体系设计，结合优化的TMCP 轧制工艺和低温或超低温卷取控制，获得以针状铁素体为主的高级管线钢复相组织，确保了厚规格产品的高强韧性和耐蚀性，保证了带钢全长组织性能的均匀性及良好的板形。2008年，首钢、太钢、马钢的2250热连轧生产线共生产了73.5万t X80管线钢，在中国的西气东输二线管线工程建设中发挥了关键作用。 3高性能高强度中厚板品种开发 3.1新型桥梁用钢的开发及应用近年，武钢、鞍钢等企业采用TMCP技术开发了满足高强度、较低屈强比、焊接性、耐候性及低温冲击韧性要求的系列新型桥梁用钢，并应用于南京大胜关长江大桥等几十座跨江、跨海、铁路和公路桥梁建设。武钢开发生产的WNQ570、WNQ690、14MnNbq桥梁钢的特点是：高强度，屈服强度大于等于420MPa；高韧性，-40℃Akv≥120J；良好焊接性，60mm以上厚钢板埋弧焊不预

磁性材料的研究现状与应用

磁性材料的研究现状与应用磁性材料是功能材料的重要分支，利用磁性材料制成的磁性元器件具有转换、传递、处理信息、存储能量、节约能源等功能，广泛地应用于能源、电信、自动控制、通讯、家用电器、生物、医疗卫生、轻工、选矿、物理探矿、军工等领域,尤其在信息技术领域已成为不可缺少的组成部分。磁性材料大体上分为两类：其一为铁磁有序的金属磁性材料；其二绝大多数为亚铁磁有序、具有半导体导电性质的非金属磁性材料。磁性材料的发展过程大致可分为三个阶段：50年代以前主要研究金属磁性材料；50到80年代为铁氧体的黄金时代，除电力工业外，各领域中铁氧体占绝对优势；90年代以来，纳米磁性材料崛起。磁性材料由3d过渡族金属与合金的研究扩展到3d-(4f,4d,5d,5f)合金与化合物的研究与应用。同时，磁性功能材料也得到了显著的进展。一、磁性的描述磁及磁现象的根源是电流，或者说磁及磁现象的微观机制是电荷的运动形成原子磁矩造成的，而且，所有的物质都是磁性体，只是由于构成物质的原子结构不同，而显示出的磁学性能不同。有铁磁性、亚铁磁性、反铁磁性、顺磁性、抗磁性以及无磁性等。描述材料的磁性的物理量有磁化强度M、磁化率χ、磁感应强度B、磁导率μ。根据物质磁化率的符号和大小，可以把物质的磁性大致分为五类：抗磁体、顺磁体、铁磁体、亚铁磁体和反铁磁体。影响材料性质的有磁化强度随温度的变化。即在不同温度下，磁化强度不同的性质。铁磁材料的自发磁化在居里温度Tc处发生相变，Tc以下为铁磁性，而Tc以上铁磁性消失。同样亚铁磁性材料也具有类似的特性。另外一个必须注意的因素便是磁各向异性，即磁学特性随材料的晶体学方向不同而不同的性质，典型特征便是在不同方向施加磁场会测得不同的磁滞回线。磁性材料的基本特征可以分为两大类： (1)完全由物质本身(成分组分比)决定的特性。主要有饱和磁化强度Ms和磁感应强度Bs; (2)由物质决定,但随其晶体组织结构变化的特性。主要有磁导率、矫顽力Hc和矩形比Br/Bs，以及磁各向异性。由此，利用和开发磁性材料就需要有分析技术和加工工艺两个方面的进展。从历史上而言，按材料加工技术进展区分，大体可有以下几个阶段： (1)熔炼铸造技术，获得铁及其合金等软磁和永磁材料。 (2)粉末冶金，开发绝缘性磁性材料、陶瓷材料和稀土永磁材料。 (3)真空镀膜，开发了镀膜磁性材料及非晶磁性材料，制成磁纪录介质及微磁学器件。 (4)单原子层控制技术，制备了定向晶体学取向型、巨磁电阻多层膜、人工超晶格等有特殊用途的磁性材料。而磁性材料的开发和利用，也就是采取以上这几种技术工艺方法来加强所需要的性能，抑制不利于所需性能的因素。二、软磁材料和永磁材料软磁材料，也是高磁导率材料，是应用中占比例最大的传统磁性材料，多用于磁芯。是指由较低的外部磁场强度就可获得很大的磁化强度及高密度磁通量的材料，对这种材料的基本要求是： (1)初始磁导率μi和最大磁导率μm要高，以提高功能效率； (2)剩余磁通密度Br要低，饱和磁感应强度Ms要高,以节省资源并迅速响应外磁场； (3)矫顽力Hc要小，以提高高频性能； (4)铁损要低以提高功能效率；

基本热处理对45钢组织和性能影响

基本热处理对45钢组织和性能影响作者：学号：班级：材料成型6班小组成员：关键词 45钢、热处理、组织、性能、正火、淬火、回火。摘要热处理是一种很重要的金属加工工艺方法，也是充分发挥金属材料性能潜力的重要手段。热处理的主要目的是改变钢的性能，其中包括使用性能和工艺性能。钢的热处理工艺特点是将钢加热到一定的温度，经一定时间的保温，然后以某种速度冷却，使得钢的组织和性能发生改变。 45钢经过热处理后组织、性能也会发生显著变化。在热处理操作中，加热温度、保温时间和冷却方法是最重要的三个基本工艺因素，正确选择规范，是保证工件获得合格性能的关键。本文将介绍本次45热处理过程、问题分析和结果。通过45钢基本热处理结果来验证热处理给45钢的组织和性能的影响。同时着重介绍45钢的水淬（860℃）和中温回火（400℃）。一、式样二、处理工艺选择 860℃加热保温15min，直接在水中冷却至室温，然后中温400℃回火1h。三、实验原理所谓淬火就是将钢加热到 Ac3（亚共析钢）或Ac1 (过共析钢)以上30～50℃，保温后放入各种不同的冷却介质中（ V冷应大于V临），以获得马氏体组织。碳钢经淬火后的组织由马氏体及一定数量的残余奥氏体所组成。为了正确地进行钢的淬火，必须考虑下列三个重要因素：淬火加热的温度、保温时间和冷却速度。

（1）淬火温度的选择选定正确的加热温度是保证淬火质量的重要环节。淬火时的具体加热温度主要取决于钢的含碳量，可根据相图确定（如图4所示）。对亚共析钢，其加热温度为A c3＋30～50℃，若加热温度不足（低于A c3），则淬火组织中将出现铁素体而造成强度及硬度的降低。对过共析钢，加热温度为A c1＋30～50℃，淬火后可得到细小的马氏体与粒状渗碳体。后者的存在可提高钢的硬度和耐磨性。（2）保温时间的确定淬火加热时间是将试样加热到淬火温度所需的时间及在淬火温度停留保温所需时间的总和。加热时间与钢的成分、工件的形状尺寸、所需的加热介质及加热方法等因素有关，一般可按照经验公式来估算，碳钢在电炉中加热时间的计算如表1所示。表1 碳钢在箱式电炉中保温时间的确定（3）冷却速度的影响冷却是淬火的关键工序，它直接影响到钢淬火后的组织和性能。冷却时应使冷却速度大于临界冷却速度，以保证获得马氏体组织；在这个前提下又应尽量缓慢冷却，以减少钢中的内应力，防止变形和开裂。为此，可根据C曲

钢铁材料的八大工艺性能

钢铁材料的八大工艺性能钢铁材料是日常生活中,工业上与机械上不可或缺的一种常见线材材料,因此,对钢铁材料进行使用时,大家一定要了解一下关于钢铁材料的工艺性能,其钢铁材料工艺性能都有哪些呢?主要有以下八种。 1、铸造性金属材料能用铸造方法获得合格铸件的能力称为铸造性。铸造性包括流动性、收缩性和偏析倾向等。流动性是指液态金属充满铸模的能力,流动性愈好,愈易铸造细薄精致的铸件,收缩性是指铸件凝固时体积收缩的程度,收缩愈小,铸件凝固时变形愈小。偏析是指化学成分不均匀,偏析愈严重,铸件各部位的性能愈不均匀,铸件的可靠性愈小。 2、切削加工性金属材料的切削加工性系指金属接受切削加工的能力,也是指金属经过加工而成为合乎要求的工件的难易程度。通常可以切削后工作表面的粗糙程度、切削速度和刀具磨损程度来评价金属的切削加工性。 3、焊接性焊接性是指金属在特定结构和工艺条件下通过常用焊接方法获得预期质量要求的焊接接头的性能。焊接性一般根据焊接时产生的裂纹敏感性和焊缝区力学性能的变化来判断。 4、锻性锻性是材料在承受锤锻、轧制、拉拔、挤压等加工工艺是会改变形状而不产生裂纹的性能。它实际上是金属塑性好坏的一种表现,金属材料塑性越高,变形抗力就越小,则锻性就越好。锻性好坏主要决定于金属的化学成分、显微组织、变形温度、变形速度及应力状态等因素。 5、冲压性冲压性是指金属经过冲压变形而不发生裂纹等缺陷的性能。许多金属产品的制造都要经过冲压工艺,如汽车壳体、搪瓷制品坯料及锅、盆、盂、壶等日用品。为保证制品的质量和工艺的顺利进行,用于冲压的金属板、带等必须具有合格的冲压性能。 6、顶锻性顶锻性是指金属材料承受打铆、镦头等的顶锻变形的性能。金属的顶锻性,是用顶锻试验测定的。 7、冷弯性金属材料在常温下能承受弯曲而不破裂的性能,称为冷弯性。出现裂纹前能承受的弯曲程度愈大,则材料的冷弯性能愈好。 8、热处理工艺性热处理是指金属或合金在固态范围内,通过一定的加热、保温和冷却方法,以改变金属或合金的内部组织,而得到所需性能的一种工艺操作。热处理工艺就是指金属经过热处理后其

钢材的主要性能

一、钢材的主要性能钢材的力学性能：有明显流幅的钢筋，塑形好、延伸率大。技术指标：屈服强度、延伸率、强屈比、冷弯性能。力学性能是最重要的使用性能，包括抗拉性能、冲击韧性、耐疲劳性等。工艺性能包括冷弯性能和可焊性。（1）抗拉性能：抗拉性能钢材最重要的力学性能。屈服强度是结构设计中钢材强度的取值依据。抗拉强度与屈服强度之比（强屈比）σb／σs，是评价钢材使用可靠性的一个参数。对于有抗震要求的结构用钢筋，实测抗拉强度与实测屈服强度之比不小于1.25；实测屈服响度与理论屈服强度之比不大于1.3；强屈比愈大，钢材受力超过屈服点工作时的可靠性越大，安全性越高；但强屈比太大，钢材强度利用率偏低，浪费材料。钢材受力破坏前可以经受永久变形的性能，称为塑性，它是钢材的一个重要指标。钢材的塑性指标通常用伸长率表示。伸长率随钢筋强度的增加而降低。冷弯也是考核钢筋塑性的基本指标。（2）冲击韧性，是指钢材抵抗冲击荷载的能力，在负温下使用的结构，应当选用脆性临界温度较使用温度为低的钢材。（3）耐疲劳性：钢材在应力远低于其屈服强度的情况下突然发生脆断破裂的现象，称为疲劳破坏。危害极大，钢材的疲劳极限与其抗拉强度有关，一般抗拉强度高，其疲劳极限也较高。二、钢筋的工艺性能 1、钢材的性能主要有哪些内容钢材的主要性能包括力学性能和工艺性能。力学性能是钢材最重要的使用性能，包括抗拉性能、塑性、韧性及硬度等。工艺性能是钢材在各加工过程中表现出的性能，包括冷弯性能和可焊性。 (1)抗拉性能。表示钢材抗拉性能的指标有屈服强度、抗拉强度、屈强比、伸长率、断面收缩率。屈服是指钢材试样在拉伸过程中，负荷不再增加，而试样仍继续发生变形的现象。发生屈服现象时的最小应力，称为屈服点或屈服极限，在结构设计时，一般以屈服强度作为设计依据。抗拉强度是指试样拉伸时，在拉断前所承受的最大荷载与试样原横截面面积之比。钢材的屈服点（屈服强度）与抗拉强度的比值，称为屈强比。屈强比越大，结构零件的可靠性越高，一般碳素钢屈强比为0.6～0.65，低合金结构钢为0.65～0.75，合金结构钢为0.84～0.86。

钢材控制轧制和控制冷却技术

钢材控制轧制和控制冷却技术葛玉洁（材料成型及控制工程12 学号：9） [摘要]控轧控冷是对热轧钢材进行组织性能控制的技术手段，目前已经广泛应用于热轧带钢、中厚板、型钢、棒线材和钢管等钢材生产的各个领域。控轧控冷技术能够通过袭警抢话、相变强化等方式，使钢材的强度韧度得以提高。 [关键词]钢材轧制；轧制钢材变形量；控制轧制；控制轧制与控制冷却Controlled rolling and controlled cooling is a technical means for the control of the microstructure and properties of hot rolled steel. It has been widely used in various fields such as hot strip, medium plate, steel bar, rod and steel tube. Controlled rolling and controlled cooling technology by assaulting kibitz, phase transformation strengthening, the strength toughness of steel can be improved. 1引言 1.1控轧控冷技术的发展历史: 20世纪之前，人们对金属显微组织已经有了一些早期研究和正确认识，已经观察到钢中的铁素体、渗碳体、珠光体、马氏体等组织。20世纪20年代起开始有学者研究轧制温度和变形对材料组织性能的影响，这是人们对钢材组织性能控制的最初尝试，当时人们不仅已经能够使用金相显微镜来观察钢的组织形貌，而且还通过X射线衍射技术的使用加深了对金属微观组织结构的认识。 1980年OLAC层流层装置投产，控轧控冷在板带、棒线材等大面积应用，技术已成熟，理论进展发展迅速。 2.控制轧制： 2. 1控制轧制概念: 控制轧制是在热轧过程中把金属范性形变和固态相变结合起来而省去轧后的热处理工序。这是既能生产出强度、韧性兼优的钢材，而又能节约能耗的一项新工艺。控制轧制对轧机的设备强度、动力和生产控制水平均提出了较高的要求。 3控制轧制的内容控制轧制参数，包括温度、变形量等，以控制再结晶过程，获得所要求的组织和性能。加入某些微量元素可使钢的再结晶开始温度升高很多，同时适当地降低轧制温度。从而使多道次变形的效果叠加，使再结晶在较大的变形量和较低的温度下进行，而使钢材获得符合要求的组织和性能的钢材. 根据塑性变形、再结晶和相变条件，控制轧制可分为三阶段，如下所

10Cr9MoVNb钢的组织和性能

10Cr9Mo1VNbN钢的组织和性能与奥氏体类耐热钢相比，铁素体类耐热钢的蠕变断裂强度低。但是铁素体类耐热钢导热性能好、热膨胀系数小、抗应力腐蚀性能好，并且还具有抗核辐射效突性好、抗氦脆性好等特点。１０Ｃｒ9ＭｏＶＮｂ钢是铁素体类耐热钢，我们就该钢的热处理工艺对组织和性能的影响，特别是该钢在回火过程中组织变化规律进行了研究和分析。１试验方法试验钢是在成都无缝钢管厂用１０ｔ电弧炉冶炼，并重熔成Ｉｔ锭。试验钢的化学成分（％）为：Ｃ０．１０，Ｓｉ 0．３６，Ｍｎ０．４８，Ｓ０．００７，Ｐ０．０１２，Ｃｒ９．３８，Ｍｏ０．９３，Ｖ０．２４，Ｎｂ０．０８，Ｎ０．０５０，ＡＩ０．０４。试验用料取自必１７２ｍｉｎＸ８ｍｍ的钢管。首先选择４个因素（奥氏体化温度，奥氏体化之后的冷却速度，回火温度，回火时间），３个水平进行正交试验，确定了最佳热处理制度。然后以最佳热处理制度处理一批试样，测定了室温拉伸性能、室温冲击韧性、６００℃瞬时拉伸性能和６００℃持久拉伸性能。另外，为了研究高温强化机理，着重研究了最佳正火条件下，回火温度对试验钢组织的影响。为此，用光学显微镜和电子显微镜观察组织，以电子衍射法分析析出相的结构，并以能谱分析法确定了相的成分。２试验结果２．１机械性能正交试验结果，热处理制度对试验钢的室温拉伸性能、室温冲击韧性和６００℃瞬时拉伸性能的影响，如表１所示。正交试验显著性分析结果如表２所示。由表可知，在试验条件范围内，奥氏体化温度和冷却速度对机械性能的影响一般来讲不显著；而回火温度和回火时间对机械性能的影响有的稍显著，有的显著。综合分析试验结果，试验钢的最佳热处理制度为在１０５０Ｃ奥氏体化ｌｈ，空冷，然后在７８０Ｃ回火ｌｈ。按此制度处理的试验钢性能为室温σb７１５ＭＰａ，δ5２４．４％，，Ψ７４．６％，，Ａk v１５０J；６００℃σ0.2３００ＭＰａ，σb３４０ＭＰａ，δ5３５．０％，Ψ８７．０％。２．２显微组织２．２．１正火试样显微组织试验钢正火（１０５０Ｃ，ｌｈ）试样显微组织如图表１。由图可知，试验钢正火组织主要是有大量位错缠结的板条状马氏体，另外还有少量自回火板条状马氏体和少量未溶碳化物。２．２．２因火试样光学显微组织正火之后在不同温度回火（ｌｈ）试样用光学显微镜观察发现，马氏体的板条形貌一直保持到４００℃，在更高的温度回火的试样，马氏体的板条状形貌逐渐消失，但是直至７８０Ｃ回火试样仍有部分板条状形貌隐约可见，如图Ｚａ所示。另外，７００Ｃ回火试样，用光学显微镜可观察到马氏体分解析出的细小碳化物。当回火温度升高到８００ｏＣ，可明显地观察到析出的碳化物。２．２．３回火试样电子显微组织用电子显微镜观察发现，在４００Ｃ以下回火试样马氏体板条完整，板条边界清晰可见，板条内有大量缠结的位错。５００℃和６００℃回火试样马氏体板条仍较完整，位错密度仍然相当大。７００℃回火试样仍然是板条状马氏体，但有的板条边界不太清楚，位错密度降低，位错缠结形成的胞状结构胞壁变薄。７８０℃回火试样位错密度进一步降低，可见，在５００’Ｃ以下回火试样中析出相为平行排列的针状碳化物，它分布在马氏体板条内。随着回火温度的提高，碳化物形状由针状变为粒状或杆状，板条界面上亦有析出。回火温度在５００℃以下，析出相为Ｍ6Ｃ型碳化物，６００℃回火时析出相为Ｍ2３Ｃ6型碳化物，７８０Ｃ回火试样中除Ｍ23Ｃ6型碳化物之外，还有ＭＣ型碳化物。能谱分析证明，Ｍ6Ｃ型碳化物中Ｍ主要是Ｆｅ，另外还有少量Ｃｒ；而在Ｍ23Ｃ6型碳化物中Ｍ主要是Ｃｒ和Ｆｅ，另外还有Ｍ。和Ｖ。随着回火温度的提高，Ｍ2３Ｃ6中Ｃｒ／Ｆｅ比值稍有增加。在７８０℃回火析出的ＭＣ型碳化物中，Ｍ主要是Ｖ，另外还有Ｃｒ、Ｎｂ、２．３持久拉伸性能和时效组织试验钢以最佳工艺进行热处理的试样，在６００’Ｃ做持久拉伸试验，其试验数据位于外国同类钢的持久拉伸性能数据带内。６００℃，１０5ｈ持久强度极限为１３０ＭＰａ。６００℃１４２３ｈ时效组织仍然有板条束形貌，并且胞状结构也明显可见。２．４讨论根据试验结果粗略计算，正火后７８０℃回火的试验钢基体中Ｃｒ含量为９．２３％，固溶强化