鋼材的時效解析

鋼材的時效剖析鋼材的時效剖析/鋼材的時效剖析鋼的時效時效條件在平常生活中常發(fā)現(xiàn)，如低碳鋼板等資料經(jīng)熱加工或冷加工后，在室溫放置一段時間，它的機械性能發(fā)生了變化，這類金屬資料的性能隨時間的延伸而改變的現(xiàn)象稱為時效。時效經(jīng)常使資料的性能變壞，在生產(chǎn)實質(zhì)中應注意防范，但也可掌握其變化規(guī)律，使其在生產(chǎn)中加以利用。由于鋼材的化學成分不同樣，起初的熱加工或冷加工及使用溫度的不同樣，鋼的時效也有不同樣的表現(xiàn)。鋼材經(jīng)固溶辦理后急冷至時效溫度時，合金元素將處于過飽和狀態(tài)，此時，若是合金元素仍擁有擴散能力，那么隨著時間的延伸，鋼材中的合金元素會從固溶體中零散（或積淀）致使資料的性能發(fā)生變化，這就叫做時效。時效過程的定義：所有有關資料性能隨時間變化過程都統(tǒng)稱時效過程。時效的條件：1）對合金元素擁有必然的溶解度；2）溶解度隨溫度的降低而減小；3）高溫固溶的合金元素，急冷后成為過飽和狀態(tài)；4）在低溫狀態(tài)下，合金元素仍擁有必然的擴散速度。時效現(xiàn)象是一種由非平衡狀態(tài)向平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變的自覺現(xiàn)象。若是固溶辦理后以極緩慢的速度冷卻，以達到平衡狀態(tài)而又未經(jīng)冷變形，這時時效現(xiàn)象就不會發(fā)生。鋼的時效現(xiàn)象主要由鋼中的碳，氮縫隙原子引起的。碳，氮是鋼中縫隙原子，縫隙原子一般在室溫下都有必然的擴散能力，它們的溶解度都隨溫度的降低而減小，因此只要固溶辦理后快冷使之造成過飽和狀態(tài)，便能夠產(chǎn)生時效現(xiàn)象。故此，時效現(xiàn)象能夠分淬火時效和應變時效（形變時效、機械時效）。淬火時效是固溶體快速冷卻到某一個溫度致使的積淀硬化。在該溫度下，第二相元素變成過飽和狀態(tài)。較高溫度和多次應用時發(fā)生積淀，并致使信服強度、拉伸強度和硬化的增加。應變時效是塑性變形后某些資料中產(chǎn)生的一種現(xiàn)象。對低碳鋼板，應變時效致使不連續(xù)信服的重現(xiàn)，信服強度和硬度增加，韌性減少而拉伸強度無明顯變化。時效引起的性能變化由于資料發(fā)生時效，其性能將發(fā)生較大的變化，主要有以下變化:1）資料的硬度增加；2）鋼的強度（信服強度增加、抗拉強度增加或不變），塑性和韌性（延伸率，斷面縮短比，抗沖擊功）降低；3）某些電學性能和物理性能也發(fā)生了變化，如使電阻降低，磁矯頑力提高等。影響時效的因素鋼中的碳、氮縫隙原子是引起時效的基本元素，這些元素的原子在室溫下仍擁有擴散能力，因此由于急冷造成的過飽和固溶體處于不平衡狀態(tài)時，必然引起時效現(xiàn)象。淬火時效主要靠碳，氮化物的彌散析出，而形變時效則是碳，氮原子在位錯周邊的富集，對位錯起釘扎作用的結(jié)果。位錯的密度隨鋼材的化學成分，熱辦理及冷變形等因素而不同樣的。從前有人計算過，當鋼中碳、氮的過飽和度達%以上時就會引起時效現(xiàn)象。鋼中的含碳量越高，固溶在α-Fe中的碳量也就越高，時效的收效也就越明顯。但當鋼中的含碳量大到在組織中出現(xiàn)滲碳體時，時效收效反而減小。實驗表示，當含碳量在%左右時，時效后性能的變化最大。氫原子由于擴散系數(shù)比較大，若是長時間放置也會從鋼中析出，這就是氫原子引起的時效現(xiàn)象。硼原子在鋼中即可是縫隙型又能夠是置換型，這對時效起控制作用。氧原子對時效沒有太大的影響。研究指出，經(jīng)鋁脫氧的鋼能起到減少鋼的時效敏感性的作用，其實不在于鋁有很強的脫氧能力使鋼中的含氧量減少，而是在于鋁與氮之間有很強的親和力，真切起作用的其實不是與氧結(jié)合的鋁（酸不溶鋁），而是仍節(jié)余鋼液中的鋁（酸溶鋁）。鋼中的鋁與氮會形成AlN，AlN的溶解度也隨溫度的降低而減小?？墒怯捎阡X的存在，與不含鋁時對照，氮在固溶體中的溶解度大大減小，因此鋁對控制鋼的時效作用十分明顯。除鋁外，合金元素鈦、釩、鉬、鈮、鉻、硅、錳、銅，砷和錫等合金元素都對鋼的時效有影響。過時效總之，時效過程是一種由非平衡狀態(tài)向平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變的自覺現(xiàn)象，是碳，氮等縫隙原子由于處于過飽和狀態(tài)，在低溫時靠擴散能力，從固溶體中零散（或沉淀）致使資料的性能發(fā)生變化的過程。為了保證我們所要求帶鋼的各種性能，我們必定采用相應的生產(chǎn)工藝措施，防范帶鋼時效現(xiàn)象的發(fā)生。這些相應的生產(chǎn)工藝措施就是所謂的過時效。在連續(xù)退火爐中設置了過時效段，用于對一些有過時效要求的鋼種（如DQ-AK、DDQ-AK、DP鋼、TRIP鋼）進行時效辦理，即在鋼種的過時效溫度范圍內(nèi)，使帶鋼保持足夠的過時效時間，使碳、氮等縫隙原子充剖析出，可是它們的析出與一般低碳鋼的析出有很大的差異，主若是由于在這類鋼中同時增加了鋁、釩、鈮等合金元素，這部分元素會與氮形成牢固的氮化物同時析出，使鐵素體基體增強（稱為第二相的彌散硬化），并且使晶粒細化，使鋼的強度和韌性均能顯著提高，同時使較低溫度的時效現(xiàn)象碰到控制。如在鋁脫氧的沉著鋼中，加入足夠數(shù)量的鋁，使它除掉與氧結(jié)合外（鋁作為脫氧劑加入），還節(jié)余相當數(shù)量（～％）在固溶體中，利用這部分節(jié)余的鋁來固定氮，即經(jīng)過軋后緩冷或在700～800℃保溫，使鋁與氮形成牢固的AlN，這樣便能夠減弱甚至完好除掉平常在較低溫度發(fā)生的時效現(xiàn)象。同時高度彌散的AlN質(zhì)點在1000℃以下（與鋁的濃度有關）能阻攔奧氏體晶粒長大，使鋼成為實質(zhì)細晶粒鋼。別的，由于合金元素的存在，固化了鋼中的碳、氮。使鋼在經(jīng)過變形后，誠然出現(xiàn)了大量的位錯和空位弊端，但沒有碳、氮的快速移位而形成柯氏氣團，從而降低了形變時效的產(chǎn)生。時效的實質(zhì)應用汽車車身的部件，如前擋泥板，汽車頂板等，若是經(jīng)冷沖壓加工而成，在低碳鋼板存在有物理信服現(xiàn)象（在不增加應力時的信服現(xiàn)象）的時候，由于局部的突然信服，鋼板的形變就不均勻，結(jié)果在鋼板表面出現(xiàn)形變帶皺紋。為了防范產(chǎn)生這類弊端，第一應想法除掉物理信服現(xiàn)象。實踐證明，經(jīng)過退火的鋼板，在沖壓加工前進行小變形的軋制（%的變形量），能夠除掉物理信服現(xiàn)象。可是，這種物理信服現(xiàn)象的除掉，可是暫時現(xiàn)象，若是經(jīng)過一準時間的時效后，物理信服現(xiàn)象又會重新出現(xiàn)。這說明形變時效對深沖鋼板是