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硬度與變形
取兩塊式樣,一塊用于研究不同形變程度對(duì)硬度的影響,另一塊研究不同溫度對(duì)性能的影響。
冷變形強(qiáng)化在實(shí)際生產(chǎn)中具有重要的意義。首先這是一種重要的強(qiáng)化材料的手段,尤其對(duì)用熱處理不能強(qiáng)化的材料來說,顯得更為重要。其次,冷變形強(qiáng)化有利于金屬的變形均勻。因?yàn)闊o錫精密鋼管的變形部分產(chǎn)生硬化,將使變形向未變形或變形較少的部分繼續(xù)發(fā)展。第三,冷變形強(qiáng)化可以提高構(gòu)件在使用過程中的性,構(gòu)件一旦超載,產(chǎn)生塑性變形,由于強(qiáng)化作用,可防止構(gòu)件突然斷裂。但是,冷變形強(qiáng)化也給無錫精密鋼管的繼續(xù)變形帶來困難,甚至出現(xiàn)裂紋。因此,在無錫精密鋼管變形和加工過程中常進(jìn)行"中間退火",以它的不利影響。
精密光亮管的高溫回火脆性的本質(zhì),普遍認(rèn)為是磷、錫、銻、砷等雜質(zhì)元素在原奧氏體晶界偏聚,導(dǎo)致晶界脆化的結(jié)果。而錳、鎳、鉻等合金元素與上述雜質(zhì)元素在晶界發(fā)生共偏聚,促進(jìn)雜質(zhì)元素的富集而加劇脆化。而鉬則相反,與磷等雜質(zhì)元素有強(qiáng)的相互作用,可使在晶內(nèi)產(chǎn)生沉淀相并阻礙磷的晶界偏聚,可減輕高溫回火脆性稀土元素也有與鉬類似的作用。鈦更有效地促進(jìn)磷等雜質(zhì)元素在晶內(nèi)沉淀,從而減弱雜質(zhì)元素的晶界偏聚減緩了高溫回火脆性。降低精密光亮管高溫回火脆性的措施有:(1)在高溫回火后用油冷或水快速冷卻以抑制雜質(zhì)元素在晶界偏聚;(2)采用含鉬精密光亮管種,當(dāng)鋼中鉬含量增加到0.7%時(shí),則高溫回火脆化傾向大大降低,超過此限20#精密鋼管中形成富鉬的特殊碳化物,基體中鉬含量降低,精密光亮管的脆化傾向反而增加;(3)降低20#精密鋼管中雜質(zhì)元素的含量;(4)長(zhǎng)期在高溫回火脆化區(qū)工作的部件,單加鉬也難以防止脆化,只有降低20#精密鋼管中雜質(zhì)元素含量,提高精密光亮管的純凈度,并輔之以鋁和稀土元素的復(fù)合合金化,才能有效地防止高溫回火脆性。
公元前六世紀(jì),45#精密鋼管兵器逐漸被采用,為了提高鋼的硬度,淬火工藝遂得到迅速發(fā)展。中國(guó)河北省易縣燕下都出土的兩把劍和一把戟,其顯微組織中都有馬氏體存在,說明是經(jīng)過淬火的。隨著淬火技術(shù)的發(fā)展,人們逐漸發(fā)現(xiàn)淬冷劑對(duì)淬火質(zhì)量的影響。三國(guó)蜀人蒲元曾在今陜西斜谷為諸葛亮打制3000把刀,相傳是派人到成都取水淬火的。這說明中國(guó)在古代就注意到不同水質(zhì)的冷卻能力了,同時(shí)也注意了油和尿的冷卻能力。中國(guó)出土的西漢(公元前206~公元24)中山靖王墓中的寶劍,心部含碳量為0.15~0.4%,而表面含碳量卻達(dá)0.6%以上,說明已應(yīng)用了滲碳工藝。但當(dāng)時(shí)作為個(gè)人“手藝”的秘密,不肯外傳,因而發(fā)展很慢。1863年,英國(guó)金相學(xué)家和地質(zhì)學(xué)家展示了鋼鐵在顯微鏡下的六種不同的金相組織,證明了鋼在加熱和冷卻時(shí),內(nèi)部會(huì)發(fā)生組織改變,鋼中高溫時(shí)的相在急冷時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N較硬的相。法國(guó)人奧斯蒙德確立的鐵的同素異構(gòu)理論,以及英國(guó)人奧斯汀早制定的鐵碳相圖,為現(xiàn)代45#精密鋼管熱處理工藝初步奠定了理論基礎(chǔ)。與此同時(shí),人們還研究了在金屬熱處理的加熱過程中對(duì)金屬的保護(hù)方法,以避免加熱過程中金屬的氧化和脫碳等。
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