材料性能学作业

发布 2022-09-02 05:59:28 阅读 8020

在相同强度水平,典型上贝氏体的韧脆转变温度高于下贝氏体的韧脆转变温度。

在低碳合金钢中,经不完全等温处理获得贝氏体和马氏体的混合组织,其韧性比单一马氏体或单一贝氏体组织要好,这是因为贝氏体先于马氏体形成,优先将奥氏体晶粒分割成几部分,使随后形成的马氏体限制在较小范围内,从而获得了极为细小的混合组织,裂纹在此种组织内扩展要多次改变方向,消耗能量较大,故钢的韧性较高。

关于中碳合金钢马氏体-贝氏体混合组织的韧性,亦视钢在奥氏体化后的冷却过程中贝氏体和马氏体的形成顺序而定,只有贝氏体先于马氏体形成韧性才可以改善。

在马氏体钢中存在稳定残余奥氏体,可以抑制解理断裂,从而显著改善钢的韧性。马氏体钢中的残余奥氏体膜也有类似作用。

钢中碳化物及夹杂物等第二相对钢的脆性的影响程度取决于第二相质点的大小、形状、分布、第二相性质及其与基体的结合力等因素。一般第二相尺寸增加,材料的韧性下降,韧脆转化温度升高。第二相的形状对材料脆性也有影响,球状第二相材料的韧性较好。

4 温度:碳钢和某些合金钢在冲击载荷或静载荷作用下,在一定温度范围内出现脆性。因为在该温度范围内加热钢时,表面氧化色为蓝色,故此现象称为蓝脆。

蓝脆是形变时效加速进行的结果,当温度升至某一适当温度时,碳、氮原子扩散速率加快,易于在位错附近偏聚形成柯氏气团。若这一过程的形成速率高于塑性变形速率,则在塑性变形过程中产生时效,使材料强度提高,塑性下降;反之,则材料的塑性提高。在冲击载荷作用下,形变速率较高,碳、氮原于需要在较高温度下才能获得足够的扩散激活能,以形成柯氏气团,故蓝脆温度升高。

5 加载速率:提高加载速率如同降低温度,使材料脆性增大,韧脆转变温度提高。

6 试样形状和尺寸的影响:缺口曲率半径越小,越高,因此,v型缺口试样的高于u型试样的。

当不改变缺口尺寸而只增加试样宽度(或厚度)时,升高。若试样各部分尺寸按比例增加时,也升高。这是出于试样尺寸增加时应力状态变硬,且缺陷几率增大,故脆性增大。

试从宏观上和微观上解释为什么有些材料有明显的韧脆转变温度,而另外一些材料则没有?

宏观原因:强度因热激活对裂纹扩展的没有明显作用,故断裂强度随温度变化很小。具有体心立方或密排六方结构的金属或合金的屈服强度对温度变化十分敏感,温度降低,急剧升高,故两线交于一点。

该交点对应的温度即为。而面心立方的随温度变化不大,即使在很低的温度下仍未与曲线相交,故此种材料的脆性断裂现象不明显。

微观原因:,体心立方金属的低温脆性与位错在晶体中运动的阻力对温度变化非常敏感有关。在低温下增加,故这类材料在低温下处于脆性状态。

面心立方金属因位错宽度比较大,对温度变化不敏感,故一般不显示低温脆性。

体心立方金属的低温脆性还和迟屈服现象有关,即对该材料施加一大于的高速载荷时材料并不立即产生屈服,而需要经过一段孕育期才开始塑性变形,在孕育期间只产生弹性变形,而没有塑性变形消耗能量,故有利于裂纹的扩展,表现为脆性破坏。

解释钢材在静载和冲击载荷作用下出现蓝脆温度范围不同的原因。

蓝脆大多数铁素体一珠光体组织的合金钢,随温度升高,在300℃左右韧性降低。它发生在钢表面有蓝色氧化膜的温度范围,因此称为蓝脆。蓝脆发生在合金元素很低的退火或正火的低合金钢中产生蓝脆的原因是碳和氮间隙原子的形变时效。

出现这种现象的原因:蓝脆是形变时效加速进行的结果,当温度升至某一适当温度时,碳氮原子扩散速率增加,易于在位错附近偏聚形成柯氏气团,显然若这一过程的形成速率高于塑性变形速率,则在塑性变形中产生时效,使材料的强度提高,塑性下降,反之,则材料的塑性升高,在冲击载荷作用下,形变速率较高,碳氮原子需要在较高温度下才能获得足够的扩散激活能,以形成柯气团,所以蓝脆温度升高,所以在冲击载荷下的蓝脆温度范围和静载下的蓝脆温度范围不同。

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