304奥氏体不锈钢冷加工硬化的研究学习资料.doc
《304奥氏体不锈钢冷加工硬化的研究学习资料.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《304奥氏体不锈钢冷加工硬化的研究学习资料.doc(15页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、304奥氏体不锈钢冷加工硬化的研究精品文档奥氏体不锈钢冷加工硬化的研究王斯琦(辽宁工程技术大学材料科学与工程学院阜新)摘要:室温条件下采用简单拉伸实验研究了奥氏体不锈钢薄板的加工硬化规律与机理,组织分析结果表明:在室温条件下冷加工,形变过程中发生的组织结构变化产生的强化效应引起加工硬化,在观察到的形变组织结构中,应变诱发马氏体、马氏体和形变孪晶对流变应力有明显的影响,是奥氏体不锈钢这种低层错能面心立方结构合金具有较强的加工硬化能力的根本原因。关键词:冷加工工艺,加工硬化,奥氏体不锈钢,马氏体前言奥氏体不锈钢薄板是常用的冲压材料,该材料在冷加工过程中或冷加工完成以后,因显著的加工硬化和很高的残余
2、应力,冲压制品极易开裂,成为实际生产中普遍存在的技术难题。从微观角度看,该合金变形时,滑移面及晶界上产生大量位错,致使点阵产生畸变。脆性的碳化物等被破碎,并沿流变方向分布。形变量越大时,位错密度越高,内应力及点阵畸变越严重,使金属变形抗力和硬度随变形而增加,塑性指标降低,产生明显的加工硬化现象。当加工硬化达一定程度时,如继续形变,便有开裂或脆断的危险,其残余应力极易引起冲压制品自爆破裂,在环境气氛中,放置一段时间后,合金还会自动产生晶界开裂(通常称为“季裂”)。加工硬化是研究金属力学性能的重要课题之一。通过研究奥氏体不锈钢薄板在外应力作用下的形变过程及机理,了解各种内外因素对形变的影响,不仅对
3、制定塑性加工工艺、分析和控制加工件的质量是十分必要的,而且对了解该材料的力学性能、合理使用该材料、提高其性能、挖掘其应用潜力等都具有重要意义。在实际生产中,不管是消除残余应力还是使材料软化,对于不锈钢多工序冲压必须进行工序间的软化退火(即中间退火),以消除内应力、降低硬度、恢复塑性,方能进行下一道加。因此,研究奥氏体不锈钢薄板的加工硬化及退火软化不仅具有明显的实际意义,而且具有十分重要的理论意义。奥氏体不锈钢材料奥氏体不锈钢根据奥氏体的稳定性可分为两类,即稳态和亚稳态奥氏体不锈钢。稳态奥氏体不锈钢是指在大量变形后仍能保持奥氏体显微结构的那些钢(如型不锈钢),而亚稳态奥氏体不锈钢是指当应变时容易
4、转变为针状马氏体显微结构的那些钢(如型不锈钢),这两类钢之间的差别的最好说明是两种钢的应力一应变曲(如图)。其中型不锈钢为亚稳态奥氏体不锈钢的代表,应变后开始马氏体转变,其应力一应变曲线上加工硬化率显著的增加。与铁磁性的铁素体及马氏体类不锈钢不同,奥氏体不锈钢是无磁性的。不锈钢的屈服强度经冷加工变形后可以从增加到。不锈钢能强化到这种程度,是因为在强烈的冷变形时发生了奥氏体向马氏体的转变,这样一来就导致不锈钢具有一定的磁性。图稳定态和亚稳态奥氏体不锈钢的应力一应变曲线铁、铬和镍是铬镍奥氏体不锈钢的三大基础元素。通过主要合金元素铬和镍的合理搭配,铁一铬一镍三元系和该三元系基础上加入其他元素所构成的
5、合金可以在室温下维持奥氏体不锈钢基体。但大部分常用铬镍奥氏体不锈钢自高温奥氏体状态骤冷到室温所获得的奥氏体基体都是亚稳定的。当继续冷却到室温以下温度,或者在经过冷变形时,其中一部分或大部分奥氏体会变成马氏体组织,即发生马氏体转变。在型不锈钢(属于一型不锈钢,具体成分见表中,马氏体形成量随冷变形量加大而增多,奥氏体不锈钢中马氏体的生成对其力学性能和冷成形性产生重要影响,同时也增强钢的磁性。由于马氏体硬而脆,随着钢中马氏体量的增加,其强度提高,塑性降低。在冷加工过程中,这种现象会增大产品开裂的可能性。表奥氏体不锈钢的化学成分,()()()()()()()加工硬化加工硬化曲线金属材料的加工硬化曲线是
6、形变过程中宏观应力与应变关系的表征。由于晶界的存在,多晶体的加工硬化曲线与单晶体不同。单晶体的加工硬化曲线单晶体的加工硬化曲线通常出现三个阶段。但是,由于晶体结构类型、晶体取向、杂质含量以及形变条件的不同,各阶段的长短不同,甚至某一阶段不出现。面心立方晶体面心立方晶体的加工硬化曲线明显呈现三个阶段,如图。易滑移阶段:晶体中只有一组滑移系启动,在平行滑移面上位错移动很少受到其他位错干扰,可移动相当大的距离,并可能达到晶体表面,增殖出新位错,产生较大的应变。在这一阶段,位错滑移、增殖遇到的阻力很小,加工硬化率很低。线形硬化阶段:随着次滑移和多滑移系启动,加工硬化进入线形硬化阶段。由于相交滑移系上位
7、错的交互使用,形成割阶、位错等障碍,位错密度迅速增加,形成塞积群或缠结,位错不能越过这些障碍而被限制在一定范围内,形成位错胞状组织。随着形变量增加,胞的尺寸不断减小,流变应力显著提高,加工硬化率很大。图单晶体的切应力一切应变曲线抛物线硬化阶段:流变应力增大到一定程度以后,滑移面上的位错借交滑移而绕过障碍,避免与发生交互作用。同时,异号螺位错还通过交滑移彼此抵消,从而使一部分硬化作用减弱,加工硬化率降低。体心立方晶体在一定纯度、温度、取向和应变速率条件下,体心立方晶体才产生有明显三阶段的加工硬化曲线。室温和低温形变时,体心立方晶体的位错结构和面心立方晶体相似。在体心立方晶体的加工硬化曲线上常有明
8、显的屈服点存在,这与位错和微量间隙杂质原子交互作用有关。只有在纯度相当高的情况下,屈服才会消除。在低温时,滑移形变越来越困难,孪生形变占有重要地位,相应的在加工硬化曲线上出现锯齿状。由于体心立方晶体自身的结构特点,在低温时位错运动克服较大的派纳力:高温时易克服这一阻力,因而屈服强度较低。另外,间隙杂质原子对屈服应力产生显著影响。密排六方晶体密排六方晶体和面心立方晶体的密排方式非常接近,塑性形变使堆垛顺序改变,形成堆垛层错。虽然在一定的取向、温度和其他实验条件下,密徘六方晶体的加工硬化曲线也有三个阶段,但并不典型。它的第工阶段通常很长,远远超过某些面心立方晶体和体心立方晶体,以至于第阶段还没来得
9、及充分发展就已经断裂。晶体的加工硬化曲线实际上,绝大部分金属材料是多晶体。当外力作用于多晶体时,取向不同的各晶粒所受应力不同,而作用在各晶粒滑移系上的分切应力也因取向不同相差很大,各晶粒不同时开始塑性形变。当处于不利取向的晶粒还没开始滑移时,处于有利取向的晶粒已经滑移,而且不同取向晶粒的滑移系取向也不同,故滑移不可能从一个晶粒直接延伸到另一个晶粒中。但是,由于每个晶粒都处于其他晶粒的包围中,形变必然与邻近晶粒相互协调配合,否则,形变难以进行,甚至不能保持晶粒间变形的连续性。随着多滑移的进行,大量位错塞积在不动位错前,成为决定加工硬化率的主要因素。与单晶体相比,多晶体的加工硬化曲线不出现第工阶段
10、,而整条曲线更陡,加工硬化率更高。此外,由于邻近晶界区滑移的复杂性,多晶体的加工硬化还与晶粒大小有关。在形变开始阶段尤为明显,达到某种程度后,细晶材料和粗晶材料逐渐一致。加工硬化理论林位错理论这一理论认为,在加工硬化的第阶段,位错基本上分布在主滑移面上,几乎都是可滑移位错。第阶段开始时,原滑移系中位错塞积产生的长程应力导致次滑移系激活,产生大量林位错。因为林位错对滑移没有贡献,而是逐步向胞壁转化,导致胞壁结构出现,使位错对滑移的平均自由程大为减小。由于位错密度升高,胞状组织尺寸减小,加工硬化率保持不变但数值较大。在第阶段向第阶段的过程中,出现大量位错交滑移,使位错三维运动得以实现。因而,不可动
11、位错数量骤减,第阶段加工硬化率逐渐减小。割阶理论第阶段硬化开始时,由于林位错滑移,原滑移系中的一源必然要产生大量割阶。在位错源反向运动时,所有间隙原子割阶都变成空位割阶。割阶理论对形变稳定性进行了充分解释。理论这个理论基于一些实验结果以及第阶段的有关特点,认为:()硬化第阶段末,在塞积于平行面间的滑移位错产生的应力与外加应力共同作用下,次滑移系上分切应力超过该系统的临界切应力,导致次滑移系激活,形成复杂的位错组态。()在弹性交互作用下,新滑移线受阻于上述障碍,并对以后的滑移起阻碍作用。()位错源的启动是一个触发过程,并在内应力有利的方向激活,直到增殖出的位错反向应力使位错源停止为止。()由任一
12、形变量时的位错源密度求解相应的流变应力。尽管理论定量比较粗糙,但在考虑上述点的基础上对加工硬化曲线做了定量的解释,同时还对加工硬化后晶体中位错结构的不均匀性给予一定的说明。理论认为,形变后位错的分布有一定的取向,晶体的加工硬化基本来自位错间的长程弹性交互作用,其中又以原滑移系中位错的交互作用为主。在面心立方结构金属加工硬化的第工阶段,首先是原滑移面上的位错按前述某一种或两种机制产生位错偶以及共扼滑移系中的位错形成位错,但这一阶段硬化主要来自单个位错间的长程应力场。因此,位错偶或位错没有形成滑移的有效障碍。随着形变增加,次滑移系被激活,第阶段向第阶段过渡。此时,位错偶越来越短,位错也越来越多,直
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 304 奥氏体 不锈钢 冷加工 硬化 研究 学习 资料
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【丰****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【丰****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。