鋼材時(shí)效處理(何謂鋼材的應(yīng)變時(shí)效)

Q1：什么是鋼材的冷加工和時(shí)效處理?它對(duì)鋼材性質(zhì)有何影響?

為了消除精密量具或模具、零件在長(zhǎng)期使用中尺寸、形狀發(fā)生變化，常在低溫回火后(低溫回火溫度150-250℃)精加工前，把工件重新加熱到100-150℃，保持5-20小時(shí)，這種為穩(wěn)定精密制件質(zhì)量的處理，稱為時(shí)效。對(duì)在低溫或動(dòng)載荷條件下的鋼材構(gòu)件進(jìn)行時(shí)效處理，以消除殘余應(yīng)力，穩(wěn)定鋼材組織和尺寸，尤為重要。 時(shí)效處理:指合金工件經(jīng)固溶處理，冷塑性變形或鑄造，鍛造后，在較高的溫度放置或室溫保持其性能，形狀，尺寸隨時(shí)間而變化的熱處理工藝。若采用將工件加熱到較高溫度，并較短時(shí)間進(jìn)行時(shí)效處理的時(shí)效處理工藝，稱為人工時(shí)效處理，若將工件放置在室溫或自然條件下長(zhǎng)時(shí)間存放而發(fā)生的時(shí)效現(xiàn)象，稱為自然時(shí)效處理。 第三種方式是振動(dòng)時(shí)效從80年代初起逐步進(jìn)入實(shí)用階段，振動(dòng)時(shí)效處理則在不加熱也不象自然時(shí)效那樣費(fèi)時(shí)的情況下，用給工作施加一定頻率的振動(dòng)使其內(nèi)應(yīng)力得以釋放，從而達(dá)到時(shí)效的目的。時(shí)效處理的目的，消除工件的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定組織和尺寸，改善機(jī)械性能等。 在機(jī)械生產(chǎn)中，為了穩(wěn)定鑄件尺寸，常將鑄件在室溫下長(zhǎng)期放置，然后才進(jìn)行切削加工。 這種措施也被稱為時(shí)效。但這種時(shí)效不屬于金屬熱處理工藝。

Q2：何謂鋼材的應(yīng)變時(shí)效？

答：容器制造中，有相當(dāng)一部分是冷卷成形的。有時(shí)在一定溫度條件下工件材料會(huì)變脆，這種現(xiàn)象稱為應(yīng)變時(shí)效，也叫形變時(shí)效或稱機(jī)械失效。 《鋼的應(yīng)變時(shí)效敏感性試驗(yàn)方法（夏比沖擊法）》(GB/T4160— 2004)中規(guī)定鋼的應(yīng)變時(shí)效敏感性試驗(yàn)方法是：低碳鋼先預(yù)變形 10% (低合金鋼5%)，再加工成沖擊試樣，然后經(jīng)250℃保溫1h 的時(shí)效處理后進(jìn)行試驗(yàn)。 鋼材的應(yīng)變時(shí)效敏感性，用下面公式計(jì)算出的應(yīng)變時(shí)效敏感系數(shù)C來表示。 c=（Ak-Aks）/Ak ×100% 式中Ak——未應(yīng)變時(shí)效前吸收沖擊的平均值;
Aks——經(jīng)應(yīng)變時(shí)效后吸收沖擊功的平均值。 評(píng)價(jià)應(yīng)變時(shí)效敏感性的另一種方法，則是根據(jù)鋼種不同，相應(yīng)要求不同的時(shí)效沖擊值，如20g鋼的應(yīng)變時(shí)效時(shí)沖擊韌性大于34J/cm2。 應(yīng)變時(shí)效的機(jī)理一般認(rèn)為是冷變形會(huì)使碳、氮的α固溶體中位錯(cuò)密度增加，如果在室溫或較高一些溫度下停留，碳、氮原子就可能以更短的路達(dá)到位錯(cuò)等晶體缺陷及應(yīng)力集中處，導(dǎo)致強(qiáng)度、硬度升高，塑性、韌性下降。 影響應(yīng)變時(shí)效的因素主要有4方面。
(1)化學(xué)成分。 隨著含碳量的增加，珠光體數(shù)量增加，應(yīng)變時(shí)效傾向減小。用鋁充分脫氧、定氮后，鋼中氣體量減少，其應(yīng)變時(shí)效傾向減小;
與碳、氮親和力較強(qiáng)的元素加入鋼中可減輕應(yīng)變時(shí)效敏感性。
(2)冷變形量增加，使錯(cuò)位密度增高，應(yīng)變時(shí)效傾向增大。
(3)溫度低于300℃時(shí)，提高溫度，應(yīng)變時(shí)效傾向增大;超過300℃時(shí)反而減弱，達(dá)到再結(jié)晶溫度，冷作硬化消失，就談不上應(yīng)變時(shí)效了。
(4)采用低碳鋼，制造過程又必須冷作的壓力容器，應(yīng)選用應(yīng)變時(shí)效傾向小的鎮(zhèn)靜鋼，以免使用過程中材料脆化。

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