钛合金轧制影响因素资料(2)

2019-03-03 18:47

热电偶测温原理

两种不同金属焊接成的闭合电路叫做热电偶。

由于不同金属自由电子的气密度不一样,在焊接处两种金属中的自由电子相互扩散出现差异,致使两金属接触处出现一个电势差,此为接触电动势。

接触电动势除了与两种金属性质有关外还与温度有关,在温度相同的情况下,两接头处电动势数值相等,方向相反,总电动势为零。如果两接头处温度不同,两电动势数值不同,总电动势就不为零,闭合电路就会出现电流,这种由温差引起的电流叫做温差电流。

用温差电偶测量温度的方法是:令一个接头的温度已知,另一接头插入待测温度的物体中,测出电偶内出现的温差电流,便可推知被测温度。

加工硬化:金属材料在再结晶温度以下塑性变形时,由于晶粒发生滑移,

出现位错的缠结,使晶粒拉长、破碎和纤维化,使金属的强度和硬度升高,塑性和韧性降低的现象,称加工硬化或冷作硬化。随着冷变形程度的增加,金属材料强度和硬度指标都有所提高,但塑性、韧性有所下降。 加工硬化简介:

金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度升高,而塑性和韧性降低的现象。又称冷作硬化。产生原因是,金属在塑性变形时,晶粒发生滑移,出现位错的缠结,使晶粒拉长、破碎和纤维化,金属内部产生了残余应力等。加工硬化的程度通常用加工后与加工前表面层显微硬度的比值和硬化层深度来表示。

在纳米材料中也会出现加工硬化现象,此时的硬化行为多认为和位错运动密切相关。

加工硬化给金属件的进一步加工带来困难。如在冷轧钢板的过程中会愈轧愈硬以致轧不动,因而需在加工过程中安排中间退火,通过加热消除其加工硬化。又如在切削加工中使工件表层脆而硬,从而加速刀具磨损、增大切削力等。但有利的一面是,它可提高金属的强度、硬度和耐磨性,特别是对于那些不能以热处理方法提高强度的纯金属和某些合金尤为重要。如冷拉高强度钢丝和冷卷弹簧等,就是利用冷加工变形来提高其强度和弹性极限。又如坦克和拖拉机的履带、破碎机的颚板以及铁路的道岔等也是利用加工硬化来提高其硬度和耐磨性的。

固溶强化:

合金元素固溶于基体金属中造成一定程度的晶格畸变从而使合金强度提高的现象。 原理:

融入固溶体中的溶质原子造成晶格畸变,晶格畸变增大了位错运动的阻力,使滑移难以进行,从而使合金固溶体的强度与硬度增加。这种通过融入某种溶质元素来形成固溶体而使金属强化的现象称为固溶强化。在溶质原子浓度适当时,可提高材料的强度和硬度,而其韧性和塑性却有所下降。 影响因素

(1)溶质原子的原子分数越高,强化作用也越大,特别是当原子分数很低时,强化作用更为显著。

(2)溶质原子与基体金属的原子尺寸相差越大,强化作用也越大。

(3)间隙型溶质原子比置换原子具有较大的固溶强化效果,且由于间隙原子在体心立方晶体中的点阵畸变属非对称性的,故其强化作用大于面心立方晶体的;但间隙原子的固溶度很有限,故实际强化效果也有限。 (4)溶质原子与基体金属的价电子数目相差越大,固溶强化效果越明显,即固溶体的屈服强度随着价电子浓度的增加而提高。 程度:

固溶强化的程度主要取决于两个因素:

1.原始原子和添加原子之间的尺寸差别。尺寸差别越大,原始晶体结构受到的干扰就越大,位错滑移就越困难。

2.合金元素的量。加入的合金元素越多,强化效果越大。如果加入过多太大或太小的原子,就会超过溶解度。这就涉及到另一种强化机制,分散相强化。

3.间隙型溶质原子比置换型原子具有更大的固溶强化效果。

4.溶质原子与基体金属的价电子数相差越大,固溶强化作用越显著。 效果:

1.屈服强度、拉伸强度和硬度都要强于纯金属 2.绝大部分情况下,延展性低于纯金属 3.导电性比纯金属低很多

4.抗蠕变,或者在高温下的强度损失,通过固溶强化可以得到改善

解理断裂是在正应力作用产生的一种穿晶断裂,即断裂面沿一定的晶面(即解理面)分离。解理断裂常见于体心立方和密排六方金属及合金,低温、冲击载荷和应力集中常促使解理断裂的发生。面心立方金属很少发生解理断裂。

解理断裂通常是宏观脆性断裂,它的裂纹发展十分迅速,常常造成零件或构件灾难性的总崩溃。

解理断裂断口的轮廓垂直于最大拉应力方向。新鲜的断口都是晶粒状的,有许多强烈反光的小平面(称为解理刻面)。解理断口电子图像的主要特征是“河流花样”,河流花样中的每条支流都对应着一个不同高度的相互平行的解理面之间的台阶。解理裂纹扩展过程中,众多的台阶相互汇合,便形成了河流花样。在河流的“上游”,许多较小的台阶汇合成较大的台阶,到“下游”,较大的台阶又汇合成更大的台阶。河流的流向恰好与裂纹扩展方向一致。所以人们可以根据河流花样的流向,判断解理裂纹在微观区域内的扩展方向。

解理断裂的电子图象,具有河流花样,河流花样变化处为小角度倾斜晶界。 微型电动机主轴的解理断裂的电子图象,具有羽毛状花样,在羽毛状花样上还可观察到小的舌状花样。

断裂原因

导致金属零件发生脆性的解理断裂有材料性质、应力状态及环境因素等众多原因。

(1)、从材料方面考虑,一般只有冷脆金属才能发生解理断裂。面心立方金属为非冷脆金属一般不会发生解理断裂。

(2)、构件的工作温度较低,即处在脆性转折温度以下。

(3)、只有在平面状态(即三向拉应力状态)下才能发生解理断裂,或者说构件的几何尺寸属于厚板情况。 (4)、晶粒尺寸粗大。 (5)、宏观裂纹存在。

防止措施

(1)、消除或减小构件上的裂纹尺寸。 (2)、细化晶粒。

(3)、消除或减少金属中的有害杂质。 (4)、采用双钢代替单一的马氏体组织材料。


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