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40Cr鋼管的強化方法有哪些?
雙擊自動滾屏 發布者:晨鑫鋼管 發布時間:2015/7/13 閱讀:3455次 【字體:

40cr鋼管的強化方法有哪些?

40cr鋼管的強化方法 40Cr鋼管的強化方法包括:(1)形變強化;(2)固溶強化;(3)脫溶強化;(4)細化晶粒強化;(5)復合強化(上述各種強化方式的復合);(6)馬氏體強化;(7)形變一相變綜合強化(形變熱處理強化);(8)其他強化方法。

40Cr鋼管形變強化 利用形變使鋼強化的方法。也稱應變強化或加工硬化。因為通常把硬度和強度都看作是材料的%26ldquo;強度性質%26rdquo;。強度是材料在宏觀上(或者說是整體上)抵抗形變的能力(或稱流變應力)。硬度是材料局部抵抗塑性形變的能力(不論是顯微硬度、維氏硬度、洛氏硬度,還是布氏硬度)。二者在不少情況下有近似的相應關系。材料的強度越高,塑性形變抗力越大,硬度值也越高。反之,材料的硬度越高,可能因材料脆性增大,其強度未充分反映出來,使得強度指標數值并不高。對于不再經受熱處理,并且使用溫度遠低于材料再結晶溫度的40Cr鋼管材料(譬如低碳低合金鋼),經常利用冷加工(冷形變)手段使之通過形變強化來提高強度。因而,形變強化的實質就是在材料的再結晶溫度以下進行冷形變,隨著形變程度(應變量)的增大,在晶體內產生高密度的位錯(晶體缺陷),位錯密度越高,強化的程度越大,即流變應力值越高。形變后40Cr鋼管的流變應力應當等于未形變前的流變應力加上形變強化的流變應力的增量。流變應力增量與位錯密度的高低有關:%26tau;=%26tau;0+%26alpha;%26mu;b%26rho;n1. 式中%26tau;為40Cr鋼管的流變切應力%26tau;0為退火態40Cr鋼管的流變切應力(它表示除了位錯相互作用以外其他因素對位錯運動的摩擦阻力);%26alpha;為常數;%26mu;為切變彈性模量;b為位錯柏氏矢量; %26rho;為位錯密度;指數n1=0.5。利用形變強化達到高強度的鋼鐵制品,典型的就是高碳鋼冷拉鋼絲和低碳低合金雙相鋼冷拉鋼絲。隨著形變程度的增大,材料的強度和硬度越來越高,但它的塑性和韌性卻往往越來越低,脆性越來越大,這就需要采取相應韌化措施來加以改善。在馬氏體型相變過程中引起的內部相變冷作硬化,就其物理實質來說,也屬于形變強化,只不過這時的形變并非來自外部,而是來自馬氏體相變過程中晶體自身切變所產生的高密度位錯。

40Cr鋼管固溶強化 利用固溶的置換式溶質原子或間隙式溶質原子來提高基體40Cr鋼管的屈服強度的方法。它是一種常用的強化方法。絕大多數鋼材的基體鐵都免不了用固溶強化方法強化。這種強化方法的實質是,溶質原子使基體的點陣(或稱晶格)發生畸變,位錯運動受到阻礙,從而有效地提高了合金的強度。在合金元素濃度不高的固溶體中,合金屈服流變應力隨溶質濃度的變化關系為:%26sigma;=%26sigma;0+Kcn2。式中%26sigma;為合金的屈服流變應力;%26sigma;0為基體40Cr鋼管的流變應力;K為常數,決定于基體與合金元素的性質;c為溶質的原子濃度;指數n2為常數,強化能力較弱的合金元素(置換式元素)n2=1,強化能力較強的間隙式元素n2=0.5。鐵基合金中,屈服流變應力與置換溶質元素濃度間呈線性關系(常用元素中,磷、硅、銅強化效果較大,錳、鉬、鎳、鋁強化效果較小,鉻倒有軟化效果);而與間隙溶質元素(如碳)濃度的平方根成正比。間隙溶質強化的效果比置換溶質的強化效果高得多,前者是后者的10~100倍。然而,碳在%26alpha;-鐵中的最大溶解度卻只有0.0218%,這樣就使得強化的總效果有限。不過,利用鐵基固溶體的多形性轉變這一重要現象,把鋼加熱到高溫%26gamma;相區,這樣就可以有大量的碳溶在%26gamma;-鐵中,例如Fe%26mdash;C合金中,%26gamma;-鐵的最大溶碳量可高達2.11%(是%26alpha;-鐵中最大溶碳量的近100倍),然后再用淬火的方法使%26gamma;相轉變成具有同樣碳含量的馬氏體(非擴散型相變)。這樣,碳的固溶強化就成了淬火馬氏體強化的主要因素。這是結構鋼和工具鋼中最基本、最常用的強化方法。同樣,當固溶強化效果過大導致材料脆性增大時,也需要采取韌化措施(如回火)來加以改善。

40Cr鋼管脫溶強化 通過高溫加熱的固溶處理,將多量的合金元素的化合物溶入%26gamma; -鐵中,淬火后形成馬氏體,即過飽和的鐵基固溶體,然后再在較低溫度(固溶度線以下)加熱,依靠過飽和固溶體的脫溶產生的強化稱脫溶強化。這種強化方式也稱時效強化或沉淀強化。鐵基過飽和固溶體的脫溶分解,按脫溶后期形成的平衡相的不同(間隙式化合物或40Cr鋼管間化合物)可分作兩種情況:(1)在低碳、中碳或高碳低合金鋼(或高合金鋼)中,利用過飽和的碳和鈮、釩、鈦、鉬、鎢、鉻等合金元素,在鋼脫溶過程中碳化物的析出導致強化。例如低碳工程結構鋼中,碳機械結構鋼以及高碳工具鋼中碳化物脫溶的強硬化。(2)在微碳(%26lt;0.03%)的高合金鋼中,例如馬氏體時效鋼,則是利用固溶的置換式合金元素鎳、鉬、鈦、銅等,在脫溶過程中析出40Cr鋼管間化合物導致強化。鐵基合金中,不論脫溶后期的平衡相是碳化物還是40Cr鋼管間化合物,在脫溶的早期階段(一般在較低溫度),則都是先形成尺寸很小的溶質原子(間隙原子或置換原子)的偏聚區,通稱為GP區(Guinier Preston zone),GP區與基體之間是共格的,沒有明顯的分界。然后由GP區進一步發展為過渡相,然后再由過渡相發展而成最后的平衡相。依合金成分及處理工藝的不同,在脫溶的不同階段,會有不同的強化效應。在脫溶后期,平衡相長大后就形成了彌散粒子的強化,這與人為地加入彌散的第二相,以及與粉末冶金法中復相粒子燒結造成的彌散強化類同。第二相顆粒的強化作用是由于它們阻礙晶體中位錯的運動。位錯運動受阻或者是由于位錯線必須切割第二相顆粒,或者是必須繞過第二相顆粒。假定顆粒是不形變的圓球,則鋼的屈服強度與第二相顆粒間距的關系為:%26sigma;y=%26sigma;0+Kd%26lambda;-n3式中%26sigma;y為40Cr鋼管的屈服強度;%26sigma;0為基體的屈服強度;Kd為常數;%26lambda;為顆粒間距;Kd為常數,約等于0.5-1.0。





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