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nm400耐磨钢板冷塑性加工的重要的意义
 
来源:www.jkhdnmb.com  点击: 发布时间:2019/11/5 9:02:11

  nm400耐磨钢板经冷塑性加工后,强度、硬度升高,塑性、韧性下降,给进一步的冷塑性加工(例如深冲)带来困难,常常需要将金属加热进行退火处理,以使其性能向塑性变形前的状态转化:塑性、韧性提高,强度、硬度下降。本节主要讨论冷塑性加工后的金属在加热时,其组织结构发生转变的过程,了解这些过程的发生和发展的规律,对于控制和改善变形材料的组织和性能,具有重要的意义。

  nm400耐磨钢板在塑性变形时所消耗的功,绝大部分转变成热而散发掉,只有一小部分能量以弹性应变和增加金属中晶体缺陷(空位和位错等)的形式储存起来。形变温度越低,变形量越大,则储存能越高。由于储存能的存在,使塑性变形后的金属材料的吉布斯自由能升高,在热力学上处于不稳定的亚稳状态,它具有向形变前的稳定状态转化的趋势。但在常温下,原子的活动能力很小,使冷塑性加工金属的亚稳状态可维持相当长的时间而不发生明显变化。

  如果温度升高,原子有了足够高的活动能力,那么,冷塑性加工金属就能由亚稳状态向稳定状态转变,从而引起一系列的组织和性能变化。由此可见,储存能的降低是这一转变过程的驱动力。

  冷塑性加工nm400耐磨钢板的组织和性能在加热时逐渐发生变化,向稳定态转变,这个过程称为退火。典型的退火过程,随保温时间的延长或温度的升高,可分为回复、再结晶和晶粒长大三个阶段。这三者又往往重叠交织在一起。

  (1)显微组织的变化 将塑性变形后的金属材料加热到0.5Tm温度附近,进行保温,随着时间的延长,金属的组织将发生一系列的变化,这种变化可以分为三个阶段:第一阶段内从显微组织上几乎看不出任何变化,晶粒仍保持伸长的纤维状,称之为回复阶段;第二阶段,在变形的晶粒内部开始出现新的小晶粒,随着时间的延长,新晶粒不断出现并长大,这个过程一直进行到塑性变形后的纤维状晶粒完全改组为新的等轴晶粒为止,称之为再结晶阶段;第三阶段,新的晶粒逐步相互吞并而长大,长大到一个较为稳定的尺寸,称之为晶粒长大阶段。若保温时间确定不变,而使加热温度由低温逐步升高时,也可以得到相似的三个阶段。

  (2)力学性能的变化,在回复阶段,强度值略有下降,但数值变化很小,而塑性有所提高。在再结晶阶段,硬度与强度均显著下降,塑性大大提高。如前所述,金属因塑性变形所引起的硬度和强度的增大与位错密度的增大有关,由此可知,在回复阶段,位错密度的减小有限,只有在再结晶阶段,位错密度才会显著下降。

  (3)储存能及内应力的变化 在加热过程中,由于原子具备了足够的活动能力,偏离平衡位置大、能量较高的原子,将向能量较低的平衡位置偏移,使内应力得以松弛,储存能也将逐渐释放出来。根据材料种类的不同,储存能释放曲线有1、2、3三种形式,其中1代表纯金属的,而2、3分别代表不纯金属和合金的。

  它们的共同特点是每一曲线都出现一个高峰,高峰出现的地方(如图中所示)对应于第一批再结晶晶粒出现的温度。在此温度之前,只发生回复,不发生再结晶。在回复阶段,大部分甚至全部第一类内应力可以得以消除,第二类或第三类内应力只能消除一部分,经再结晶之后,因塑性变形而造成的内应力可以完全被消除(见图5-12)。

退火过程中能量的释放

  图5-13 退火过程中能量的释放

  (4)其他性能的变化 与力学性能的变化不同,电阻在回复阶段发生了较显著的变化,随着加热温度的升高,电阻不断下降。金属的电阻与晶体中的点缺陷的密度相关,点缺陷所引起的晶格畸变会使电子产生散射,提高电阻率,它的散射作用比位错所引起的更为强烈。由此可知,在回复阶段,冷塑性加工金属中的点缺陷密度将有明显的降低。此外,点缺陷密度的降低,还将使金属的密度不断增大,应力腐蚀倾向显著减小。

  (5)亚晶粒尺寸 在回复阶段的前期,亚晶粒尺寸变化不大,但在后期,尤其在接近再结晶温度时,亚晶粒尺寸显著增大。

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