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什么叫時效強化?
時效強化是指在固溶了合金元素以后,在常溫或加溫的條件下,使在高溫固溶的合金元素以某種形式析出(金屬間化合物之類),形成彌散分布的硬質(zhì)質(zhì)點,對位錯切過造成阻力,使強度增加,韌性降低。
時效強化屬于第二相強化嗎
時效強化不屬于第二相強化。
時效強化是指在固溶了合金元素以后,在常溫或加溫的條件下,使在高溫固溶的合金元素以某種形式析出(金屬間化合物之類),形成彌散分布的硬質(zhì)質(zhì)點,對位錯切過造成阻力,使強度增加,韌性降低。
合金元素經(jīng)固溶處理后,獲得過飽和固溶體。在隨后的室溫放置或低溫加熱保溫時,第二相從過飽和固溶體中析出,引起強度,硬度以及物理和化學性能的顯著變化,這一過程被稱為時效。
生產(chǎn)工藝
絕大多數(shù)進行時效強化的合金,原始組織都是由一種固溶體和某些金屬化合物所組成。固溶體的溶解度隨溫度的上升而增大。
在時效處理前進行淬火,就是為了在加熱時使盡量多的溶質(zhì)溶入固溶體,隨后在快速冷卻中溶解度雖然下降,但過剩的溶質(zhì)來不及從固溶體中分析出來,而形成過飽和固溶體。為達到這一目的而進行的淬火常稱為固溶熱處理。
經(jīng)過長期反復研究證實,時效強化的實質(zhì)是從過飽和固溶體中析出許多非常細小的沉淀物顆粒(一般是金屬化合物,也可能是過飽和固溶體中的溶質(zhì)原子在許多微小地區(qū)聚集),形成一些體積很小的溶質(zhì)原子富集區(qū)。
在時效處理前進行固溶處理時,加熱溫度必須嚴格控制,以便使溶質(zhì)原子能最大限度地固溶到固溶體中,同時又不致使合金發(fā)生熔化。許多鋁合金固溶處理加熱溫度容許的偏差只有5℃左右。進行人工時效處理,必須嚴格控制加熱溫度和保溫時間,才能得到比較理想的強化效果。
生產(chǎn)中有時采用分段時效,即先在室溫或比室溫稍高的溫度下保溫一段時間,然后在更高的溫度下再保溫一段時間。這樣作有時會得到較好的效果。
簡述鋼材冷加工時效強化的機理
鋼材冷加工強化的機理:鋼材冷加工至塑性變形后,由于塑性變形區(qū)域內(nèi)的晶粒產(chǎn)生相對滑移,致使滑移面處的晶粒破碎,晶格歪扭,畸變加劇,從而阻礙其進一步滑移,因而屈服強度提高,塑性和韌性降低。同時,塑性變形時產(chǎn)生的內(nèi)應力,使鋼材彈性模量降低。
冷加工后的鋼筋,在常溫下存放15~20天,或加熱到100~200℃,保持一定時間,則其屈服強度將進一步提高,抗拉強度也有所提高,塑性和韌性繼續(xù)降低,彈性模量基本恢復。這一過程稱為時效處理,前者稱自然時效,后者稱人工時效。
時效強化的機理:溶于-Fe中的碳、氮原子隨時間的增長,向晶格缺陷處移動和集中的速度加快,從而造成晶格缺陷處碳、氮原子富集,晶格畸變加劇,可進一步阻礙晶粒滑移,使強度進一步提高,塑性和韌性繼續(xù)下降。但由于時效過程中內(nèi)應力消減,因而彈性模量基本恢復。
對冷加工鋼筋進行時效處理時,一般強度較低的鋼筋可采用自然時效,強度較高的鋼筋則應采用人工時效。
時效強化的時效強化的定義
合金元素經(jīng)固溶處理后,獲得過飽和固溶體。在隨后的室溫放置或低溫加熱保溫時,第二相從過飽和固溶體中析出,引起強度,硬度以及物理和化學性能的顯著變化,這一過程被稱為時效。
求鋁合金固溶的時效強化原理時效因素??
鋁合金時效強化原理
鋁合金的時效硬化是一個相當復雜的過程,它不僅決定于合金的組成、時效工藝,還取決于合金在生產(chǎn)過程中縮造成的缺陷,特別是空位、位錯的數(shù)量和分布等。目前普遍認為時效硬化是溶質(zhì)原子偏聚形成硬化區(qū)的結(jié)果。鋁合金在淬火加熱時,合金中形成了空位,在淬火時,由于冷卻快,這些空位來不及移出,便被“固定”在晶體內(nèi)。這些在過飽和鋁合金固溶爐體內(nèi)的空位大多與溶質(zhì)原子結(jié)合在一起。由于過飽和固溶體處于不穩(wěn)定狀態(tài),必然向平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變,空位的存在,加速了溶質(zhì)原子的擴散速度,因而加速了溶質(zhì)原子的偏聚。硬化區(qū)的大小和數(shù)量取決于淬火溫度與淬火冷卻速度。淬火溫度越高,空位濃度越大,硬化區(qū)的數(shù)量也就越多,硬化區(qū)的尺寸減小。淬火冷卻速度越大,固溶體內(nèi)所固定的空位越多,有利于增加硬化區(qū)的數(shù)量,減小硬化區(qū)的尺寸。沉淀硬化合金系的一個基本特征是隨溫度而變化的平衡固溶度,即隨溫度增加固溶度增加,大多數(shù)可熱處理強化的的鋁合金都符合這一條件。影響時效的因素1.從淬火到人工時效之間停留時間的影響研究發(fā)現(xiàn),某些鋁合金如Al-Mg-Si系合金在室溫停留后再進行人工時效,合金的強度指標達不到最大值,而塑性有所上升。如ZL101鑄造鋁合金,淬火后在室溫下停留一天后再進行人工時效,強度極限較淬火后立即時效的要低10~20Mpa,但塑性要比立刻進行時效的鋁合金有所提高。2.合金化學成分的影響一種合金能否通過時效強化,首先取決于組成合金的元素能否溶解于固溶體以及固溶度隨溫度變化的程度。如硅、錳在鋁中的固溶度比較小,鋁合金固熔爐且隨溫度變化不大,而鎂、鋅雖然在鋁基固溶體中有較大的固溶度,但它們與鋁形成的化合物的結(jié)構(gòu)與基體差異不大,強化效果甚微。因此,二元鋁-硅、鋁-錳、鋁-鎂、鋁-鋅通常都不采用時效強化處理。而有些二元合金,如鋁-銅合金,及三元合金或多元合金,如鋁-鎂-硅、鋁-銅-鎂-硅合金等,它們在熱處理過程中有溶解度和固態(tài)相變,則可通過熱處理進行強化。
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