沉淀硬化
1、沉淀硬化
沉淀硬化（析出强化）：指金属在过饱和固溶体中溶质原子偏聚区和（或）由之脱溶出微粒弥散分布于基体中而导致硬化的一种热处理工艺。如奥氏体沉淀不锈钢在固溶处理后或经冷加工后，在400～500℃或700～800℃进行沉淀硬化处理，可获得很高的强度。即某些合金的过饱和固溶体在室温下放置或者将它加热到一定温度，溶质原子会在固溶点阵的一定区域内聚集或组成第二相，从而导致合金的硬度升高的现象。
产业过程中都需要将空气作为直接或间接的冷却媒介。空调是一种常用的空气处理过程，用于一间房屋或是整栋建筑中，可以冷却空气以
便使居住者处于舒适的环境中。通常空气用急冷水或盐水冷却，然后以媒介将热量传到室外，通常用风扇驱动的水气换热器将热排放到大气中。身边也有常见的例子，如部分高塔式建筑发电站就大规模地使用了风冷技术。
3、固溶退火
固溶退火亦即碳化物固溶退火, 一种将成品件加热至1850 deg F(摄氏1010度)以上而脱除碳化物沉淀(即从不锈钢固体溶液中逃逸的碳)的工艺, 此后将其迅速降温,通常是用水淬火, 所含碳化物返回不锈钢固体溶
液中.
固溶退火处理可应用于一系列的合金钢与不锈钢成分中. 对于300
系列不锈钢铸件的固溶处理能产生一种没有碳化物杂质的均一的显微结构. 对于沉淀硬化合金铸件及锻件的固溶退火能产生较软的显微结构,更适于精密公差的机加工.这些合金在以最小畸变的精密公差机加工之后,
有着时效硬化的潜在倾向.这些材料及工艺对有中等强度要求的车削或螺旋机件上有着普遍的应用. 这种热处理可以依照部件所需的尺寸,几何形状与表面条件,成批的在大气炉,非常压炉或真空炉中进行.小型部件也可以在连续氢气带式炉中热加工.
固溶退火与时效硬化也可用于铝合金的冲压件和铸件. 通常是在非常压批式炉进行热处理,在固溶退火之后用水对部件淬火.时效硬化则在大气中用电炉或燃气炉成批操作.
4、固溶处理
固溶处理（solution treatment）：指将合金加热到高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。
序言
固溶处理是为了溶解基体内碳化物、γ’相等以得到均匀的过饱和固溶体，便于时效时重新析出颗粒细小、分布均匀的碳化物和γ’等强化相，同时消除由于冷热加工产生的应力，使合金发生再结晶。其次，固溶处理是为了获得适宜的晶粒度，以保证合
金高温抗蠕变性能。固溶处理的温度范围大约在980~1250℃之间，主要根据各个合金中相析出和溶解规律及使用要求来选择，以保证主要强化相必要的析出条件和一定的晶粒度。对于长期高温使用的合金，要求有较好的高温持久和蠕变性能，应选择较
高的固溶温度以获得较大的晶粒度；对于中温使用并要求较好的室温硬度、屈服强度、拉伸强度、冲击韧性和疲劳强度的合金，可采用较低的固溶温度，保证较小的晶粒度。
高温固溶处理时，各种析出相都逐步溶解，同时晶粒长大；低温固溶处理时，不仅有
主要强化相的溶解，而且可能有某些相的析出。对于过饱和度低的合金，通常选择较快的冷却速度；对于过饱和度高的合金，通常为空气中冷却。
5、不锈钢固溶热处理
碳在奥氏体不锈钢中的溶解度与温度有很大影响。奥氏体不锈钢在经400℃～850℃的温度范围内时，会有高铬碳化物析出，当铬含量降至耐腐蚀性界限之下，此时存在
晶界贫铬，会产生晶间腐蚀，严重时能变成粉末。所以有晶间腐蚀倾向的奥氏体不锈
钢应进行固溶热处理或稳定化处理。
固溶热处理：将奥氏体不锈钢加热到1100℃左右，使碳化物相全部或基本溶解，碳固溶于奥氏体中，然后快速冷却至室温，使碳达到过饱和状态。这种热处理方法为
固溶热处理。
固溶热处理中的快速冷却似乎象普通钢的淬火，但此时的‘淬火’与普通钢的淬火是不同的，前者是软化处理，后者是淬硬。后者为获得不同的硬度所采取的加热温度
也不一样，但没到1100℃。
6、淬火
钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3或Ac1以上某一温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下进行马氏体转变的热处理工艺。
通常也将铝合金、铜合金、钛合金、钢化玻璃等材料的固溶处理或带有快速冷却
过程的热处理工艺称为淬火。
淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。也可以通过淬火满足某些特种
钢材的的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。
淬火能使钢强化的根本原因是相变，即奥氏体组织通过相变而成为马氏体组织。
7、固溶处理与时效处理
固溶热处理
将合金加热至高温单相区恒温保持,使过剩相充分溶于固溶体中，再快速冷却,以得到过饱和固溶体的热处理工艺。
时效处理
时效处理可分为自然时效和人工时效两种。
自然时效是将铸件置于露天场地半年以上，使其缓缓地发生形变，从而使残余应力消除或减少；
人工时效是将铸件加热到550～650℃进行去应力退火，它比自然时效节省时间，残余应力去除较为彻底。
根据合金本性和用途确定采用何种时效方法。高温下工作的铝合金适宜用人工时效，室温下工作的铝合金有些采用自然时效，有些必须人工时效。
从合金强化相上来分析，含有S相和CuAl2等相的合金，一般采用自然时效，而需要在高温下使用或为了提高合金的屈服强度时，就需要采用人工时效来强化。比如LY11和LY12，40度以下自然时效可以得到高的强度和耐蚀性，对于150度以上工作的LY12和125-250度工作的LY6铆钉用合金则需要人时效。含有主要强化相为MgSi，MgZn2的T相的合金，只有采用人工时效强化，才能达到它的最高强度。
对于一般铝合金，自然时效时，屈服强度稍低而耐蚀性较好，采用人时效时，合金屈服强度较高而伸长率和耐蚀性都降低。对于铝－锌－镁－铜系合金入LC4则相反，当采用人工时效时，合金耐蚀性比自然时效好。
选用不同品种钢材作塑料模具，其化学成分和力学性能各不相同，因此制造工艺路线不同；同样，不同类型塑料模具钢采用的热处理工艺也是不同的。本节主要介绍塑料模具的制造工艺路线和热处理工艺的特点。
编辑本段模具的热处理特点
8、渗碳钢塑料模的热处理特点
1.对于有高硬度、高耐磨性和高韧性要求的塑料模具，要选用渗碳钢来制造，并把渗碳、淬火和低温回火作为最终热处理。
2.对渗碳层的要求，一般渗碳层的厚度为0.8～1.5mm，当压制含硬质填料的塑料时模具渗碳层厚度要求为1.3～1.5mm，压制软性塑料时渗碳层厚度为0.8～1.2mm。渗碳层的含碳量为0.7%～1.0%为佳。若采用碳、氮共渗，则耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化、防粘性就更好。
3.渗碳温度一般在900～920℃，复杂型腔的小型模具可取840～860℃中温碳氮共渗。渗碳保温时间为5～10h，具体应根据对渗层厚度的要求来选择。渗碳工艺以
采用分级渗碳工艺为宜，即高温阶段（900～920℃）以快速将碳渗入零件表层为主；中温阶段（820～840℃）以增加渗碳层厚度为主，这样在渗碳层内建立均匀合理的碳浓度梯度分布，便于直接淬火。
4.渗碳后的淬火工艺按钢种不同，渗碳后可分别采用：重新加热淬火；分级渗碳后直接淬火（如合金渗碳钢）；中温碳氮共渗后直接淬火（如用工业纯铁或低碳钢冷挤压成形的小型精密模具）；渗碳后空冷淬火（如高合金渗碳钢制造的大、中型模具）。
9、淬硬钢塑料模的热处理
1.形状比较复杂的模具，在粗加工以后即进行热处理，然后进行精加工，才能保证热处理时变形最小，对于精密模具，变形应小于0.05%。
2.塑料模型腔表面要求十分严格，因此在淬火加热过程中要确保型腔表面不氧化、不脱碳、不侵蚀、不过热等。应在保护气氛炉中或在严格脱氧后的盐浴炉中加热，若采用普通箱式电阻炉加热，应在模腔面上涂保护剂，同时要控制加热速度，冷却时应选择比较缓和的冷却介质，控制冷却速度，以避免在淬火过程中产生变形、开裂而报废。一般以热浴淬火为佳，也可采用预冷淬火的方式。
3.淬火后应及时回火，回火温度要高于模具的工作温度，回火时间应充分，长短视模具材料和断面尺寸而定，但至少要在40～60min以上。
10、预硬钢塑料模的热处理
1.预硬钢是以预硬态供货的，一般不需热处理，但有时需进行改锻，改锻后的模坯必须进行热处理。
2.预硬钢的预先热处理通常采用球化退火，目的是消除锻造应力，获得均匀的球状珠光体组织，降低硬度，提高塑性，改善模坯的切削加工性能或冷挤压成形性能。
3.预硬钢的预硬处理工艺简单，多数采用调质处理，调质后获得回火索氏体组织。高温回火的温度范围很宽能够满足模具的各种工作硬度要求。由于这类钢淬透性良好，淬火时可采用油冷、空冷或硝盐分级淬火。表3-27为部分预硬钢的预硬处理工艺，供参考。
表3-27 部分预硬钢的预硬处理工艺
钢号加热温度/℃冷却方式回火温度/℃预硬硬度HRC
3Cr2Mo 830～840 油冷或160～180℃硝盐分级580～650 28～36
5NiSCa 880～930 油冷550～680 30～45
8Cr2MnWMoVS 860～900 油或空冷550～620 42～48
P4410 830～860 油冷或硝盐分级550～650 35～41
SM1 830～850 油冷620～660 36～42
11、时效硬化钢塑料模的热处理
1.时效硬化钢的热处理工艺分两步基本工序。首先进行固溶处理，即把钢加热到
高温，使各种合金元素溶入奥氏体中，完成奥氏体后淬火获得马氏体组织。第二步进行时效处理，利用时效强化达到最后要求的力学性能。
2.固溶处理加热一般在盐浴炉、箱式炉中进行，加热时间分别可取：1min/mm、2～2.5min/mm，淬火采用油冷，淬透性好的钢种也可空冷。如果锻造模坯时能准确控制终锻温度，锻造后可直接进行固溶淬火。
3.时效处理最好在真空炉中进行，若在箱式炉中进行，为防模腔表面氧化，炉内须通入保护气氛，或者用氧化铝粉、石墨粉、铸铁屑，在装箱保护条件下进行时效。装箱保护加热要适当延长保温时间，否则难以达到时效效果。部分时效硬化型塑料模具钢的热处理规范可参照表3-28。
表3-28 部分时效硬化钢的热处理规范
钢号固溶处理工艺时效处理工艺时效硬度HRC
06Ni6CrMoVTiAl 800～850℃油冷510～530℃×（6～8）h 43～48
PMS 800～850℃空冷510～530℃×（3～5）h 41～43
25CrNi3MoAl 880℃水淬或空冷520～540℃×（6～8）h 39～42
SM2 900℃×2h油冷+700℃×2h 510℃×10h 39～40
PCR 1050℃固溶空冷460～480℃×4h 42～44
12、塑料模的表面处理
为了提高塑料模表面耐磨性和耐蚀性，常对其进行适当的表面处理。
13、塑料模镀铬
1.塑料模镀铬是一种应用最多的表面处理方法，镀铬层在大气中具有强烈的钝化能力，能长久保持金属光泽，在多种酸性介质中均不发生化学反应。镀层硬度达1000HV，因而具有优良的耐磨性。镀铬层还具有较高的耐热性，在空气中加热到500℃时其外观和硬度仍无明显变化。
14、渗氮
2.渗氮具有处理温度低（一般为550～570℃），模具变形甚微和渗层硬度高（可达1000～1200HV）等优点，因而也非常适合塑料模的表面处理。含有铬、钼、铝、钒和钛等合金元素的钢种比碳钢有更好的渗氮性能，用作塑料模时进行渗氮处理可大大提高耐磨性。
适于塑料模的表面处理方法还有：氮碳共渗、化学镀镍、离子镀氮化钛、碳化钛或碳氮化钛，PVD、CVD法沉积硬质膜或超硬膜等c
15、等强度梁
等强度梁：为了使各个截面的弯曲应力相同,则应随着弯矩的大小相应地改变截面尺寸,以保持相同强度的梁,这种梁称为等强度梁。
ZCuPb30铅青铜
材料名称：铸造铜合金(30铅青铜，金属型)
牌号：ZCuPb30
标准：GB/T 1176-1987
●特性及适用范围：
ZCuPb30铸造铜合金有良好的自润滑性能，易切削，铸造性能差，易产生比重偏析。ZCuPb30铸造铜合金用于要求高滑动速度的双金属轴瓦，减磨零件等。
ZCuPb30铸造铅青铜
●化学成份：
铜 Cu ：其余
锡 Sn ：≤1.0(不计入杂质总和)
铅 Pb：27.0～33.0
磷 P：≤0.08(杂质)
铝 Al：≤0.01(杂质)
铁 Fe：≤0.5(杂质)
锰 Mn：≤0.3(杂质)
硅 Si ：≤0.02(杂质)
锑 Sb ：≤0.2(杂质)
砷 As ：≤0.10(杂质)
铋 Bi：≤0.005(杂质)
注：杂质总和≤1.0
●力学性能：
硬度：≥245HB
●热处理规范：加热温度1200～1250℃；浇注温度1150～1200℃。
●铸造方法：金属型铸造
16、压比
压气机的出口总压与进口总压之比。
17、变工况
不同于设计工况的其他工况。1158281766
18、摩擦副
摩擦副是端面密封最重要的元件。密封的寿命和工作质量都和它有关。端面密封的所有其他结构元件都为摩擦副服务并且它们的工作质量也取决于保证副工作达到最优条件的程度。
摩擦副本身的名称表示，该元件的工作是两个零件的相对滑动。它们的摩擦产生磨损，产生热，液体泄漏及其他现象。
摩擦副就是相接触的两个物体产生摩擦而组成的一个摩擦体系称为摩
擦副。摩擦的分类方法很多，因研究和观察的依据不同，其分类方法也就不同。常见的分类方法有下列几种。
1.按摩擦副的运动形式分类
(1)滑动摩擦两接触表面间存在相对滑动时的摩擦。
(2)滚动摩擦两物体沿接触表面滚动时的摩擦。
2.按摩擦副的运动状态分类
(1)静摩擦两接触表面存在微观弹性位移（相对运动趋势），但尚未发生相对运动时的摩擦。
(2)动摩擦两接触表面间存在相对运动时的摩擦。
3.按摩擦是否发生在同一物体分类
(1)内摩擦同一物体内各部分之间发生的摩擦。
(2)外摩擦两个物体的接触表面间发生的摩擦。
4.按摩擦副的润滑状态分类
(1)干摩擦两接触表面间无任何润滑介质存在时的摩擦。
(2)流体摩擦两接触表面被一层连续不断的流体润滑膜完全隔开时的
摩擦。
(3)边界摩擦两接触表面上有一层极薄的边界膜（吸附膜或反应膜）存在时的摩擦。
(4)混合摩擦两接触表面同时存在着流体摩擦、边界摩擦和干摩擦的混合状态时的摩擦。混合摩擦一般是以半干摩擦和半流体摩擦的形式出现：
1)半干摩擦两接触表面同时存在着干摩擦和边界摩擦的混合摩擦。
2)半流体摩擦两接触表面同时存在着边界摩擦和流体摩擦的混合摩擦北京航空航天大学航空航天数字博物馆
流固耦合软件：COMSOL和ADINA
19、流固耦合
中文名称：流固耦合
英文名称：fluidsolid coupling
定义：流体与固体之间流体动力、结构弹性与惯性力之间的耦合作用。
应用学科：航空科技（一级学科）；飞行器结构及其设计与强度理论（二级学科）
以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布
流固耦合力学是流体力学与固体力学交叉而生成的一门力学分支，它是研究变形固体在流场作用下的各种行为以及固体位形对流场影响这
流固耦合问题可由其耦合方程定义，这组方程的定义域同时有流体域与固体域。而未知变量含有描述流体现象的变量和含有描述固体现象的变量，一般而言具有以下两点特征：
1）流体域与固体域均不可单独地求解
2）无法显式地削去描述流体运动的独立变量及描述固体现象的独立变量
从总体上来看，流固耦合问题按其耦合机理可分为两大类:
第一类问题的特征是耦合作用仅仅发生在两相交界面上，在方程上的耦合是由两相耦合面上的平衡及协调来引入的如气动弹性、水动弹性等。
第二类问题的特征是两域部分或全部重叠在一起，难以明显地分开，使描述物理现象的方程，特别是本构方程需要针对具体的物理现象来建立，其耦合效应通过描述
问题的微分方程来体现。
实际上流固耦合问题是场（流场与固体变形场）间的相互作用：场间不相互重叠与渗透其耦合作用通过界面力（包括多相流的相间作用力等...）起作用，若场间相互重叠与渗透其耦合作用通过建立不同与单相介质的本构方程等微分方程来实现。
编辑本段求解方式
求解时有两种方式
1.两场交叉迭代。
2.直接全部同时求解
流固耦合的数值计算问题，早期是从航空领域的气动弹性问题开始的，这也就是通过界面耦合的情况，只要满足耦合界面力平衡，界面相容就可以。
气动弹性开始主要是考虑机翼的颤振边界问题，计算采用简化的气动方程和结构动力学方程，从理论推导入手，建立耦合方程，这种方法求解相对容易，适应性也较窄。
现在由于数值计算方法，计算机技术的发展，整个的求解趋向于ns方程与非线性结构动力学。一般使用迭代求解，也就是在流场，结构上分别求解，在各个时间步之间耦合迭代，收敛后再向前推进。好处就是各自领域内成熟的代码稍作修改就可以应用。其中可能还要涉及一个动网格的问题，由于结构的变形，使得流场的计算域发生变化，要考虑流场网格随时间变形以适应耦合界面的变形。
不过现在国外比较时髦的好像都在做系统性的设计问题，数值计算一般已经可以满足需要。在数值计算的初步估计基础上，通过降维模型(reduced order model) 可以很快的得到初步设计方案，再通过详细的数值计算来验证。
20、非定常流动
流体的流动状态随时间改变的流动。若流动状态不随时间而变化，则为定常流动。流体通常的流动几乎都是非定常的。
目录
属于准定常流动。可认为准定常流动在每一瞬间都服从定常流动的方程，时间效应只是以参量形式表现出来。
②流场变化速率很快的流动：在这种情况下须考虑加速度效应。活塞式水泵或真空泵所造成的流动，飞行器和船舶操纵问题中所考虑的流动都属这一类。这类流动和定常流动有本质上的差别。例如，用伯努利方程（见伯努利定理）描述这类流动，就须增加一个与加速度有关的项，成为式*：
式*
式*中为理想流体沿流线的速度分布；A和B表示同一流线上的两个点;p为压强;ρ为密度；g为重力加速度；z为重力方向上的坐标；d s为流线上的长度元。
③流场变化速率极快的流动：在这种情况下流体的弹性力显得十分重要，例如瞬间关闭水管的阀门。阀门突然关闭时，整个流场中流体不可能立即完全静止下来，速度和压强的变化以压力波（或激波）的形式从阀门向上游传播，产生很大的振动和声响，即所谓水击现象。这种现象不仅发生在水流中，也发生在其他任何流体中。在空气中的核爆炸也会发生类似现象。
除上述三类流动外，某些状态反复出现的流动也被认为是一种非定常流动。典型的例子是流场各点的平均速度和压强随时间作周期性波动的流动，即所谓脉动流，这种流动存在于汽轮机、活塞泵和压气机的进出口管道中。直升飞机旋叶的转动，飞机和导弹在飞行时的颤振，高大建筑物、桥墩以及水下电缆绕流中的卡门涡街等也都会形成这种非定常流动。流体运动稳定性问题中所涉及的流动也属于这种非定常流动。但是一般并不把湍流的脉动归入这种流动。两者之间的差别在于：湍流脉动参量偏离其平均值要比非定常流动小得多，变化的时间尺度也短得多。
编辑本段探索研究方法
非定常流动的研究有两种方法：实验研究和理论研究。实验研究包括对自然现象作长期的现场观测,以及在实验设备（如水洞,风洞）中进行测量和研究。主要目的是弄清非定常流动的物理结构，建立正确的概念，并测出真实的数据。理论研究一般是从纳维－斯托克斯方程出发，根据具体要求进行简化，然后求解。对于可以线性化的情况，如运动的无限平板所造成的粘性流，涡丝在粘性流内的扩散过程，非定常库埃特流和埃克曼流等，曾得出极少量的解析形式的结果。电子计算机的应用以及理论流体力学和计算流体力学的发展促进了非定常流动的理论研究。线性位势流理论在工程上应用较为方便，但对许多复杂外形和流动环境，其适用范围需作进一步研究。纳维－斯托克斯方程的三维非定常差分方法对计算机的容量和速度要求太高，在短时期内还不易实现。目前只有不可压缩流动、二维和线性三维非定常流动问题的研究较有成就。跨声速流动近年来受到重视，其中大量的非线性非定常流动数值分析先于实验测量。由于新的实验研究筹办不易，而数值计算则比较方便，非定常流动边界层计算就
是在几乎没有实验配合下进行的，在湍流研究中也是如此。目前三维非线性非定常流动研究的趋势是：根据具体问题寻求特殊的求解方法。主要的研究课题是：非线性、分离造成的涡流、复杂的边界条件、跨声速流动、三维流动、有激波和有粘性的流动等。近年来对分离的涡流做了许多实验研究，比如用活塞式的装置在液体中造一个或一串涡进行观察和测量；用多分量激光测速仪测量二维非定常分离流动的速度分布；用氦气泡流动显示技术研究三个三角机翼相互作用时的前缘分离现象，等等。此外，对磁场中导电流体的非定常流动以及太阳风中某种脉动机制也作了一些新的实验研究。理论方面用准涡格法计算了具有分离涡流的单独机翼上的非定常流动；用特征面上的相容关系计算了无粘性可压缩三维流动；用积分关系法或有限元法简化差分格式产生一些混合方法，计算了有激波的一维非线性问题。此外，还得到几个新的解析解：有抽吸的多孔平板运动造成的二维不可压缩非定常流动纳维－斯托克斯方程的解析解；静止液体内球状或柱状涡的运动和扩散轨迹的解析解。由于非定常流动范围很广，涉及因素很多，因此非定常流动的研究显得分散。然而，随着计算机的迅速发展以及理论研究和实验研究的进一步配合，非定常流动的研究会有更快的发展。
21、涡流噪声
涡流噪声又称为紊流噪声。它主要是气流流经叶片界面产生分裂时，形成附面层及漩涡分裂脱离，而引起叶片上压力的脉动，辐射出一种非稳定的流动噪声。
由于涡流噪声的频率，主要取决叶片与气流的相对速度，而相对速度又与工作轮的圆周速率有关，圆周速率是随着工作轮各点到转轴轴心距离而连续变化的。
22、旋转噪声
旋转噪声是工作轮旋转时，轮上的叶片打击周围的气体介质，引起周围气体的压力脉动而形成的，对于给定的空间某质点来说，每当叶片通过时，打击这一质点气体的压力便迅速起伏一次，旋转叶片连续地逐个掠过，就不断地产生压力脉动，造成气流很大的不均匀性，从而向周围辐射噪声。
铝合金时效过程
铝合金时效过程85-3 顾景诚 一、前言 铝合金时效现象是在1906年由德国的Wilm发现的。他在九月一个星期六的上午将Al-4%Cu-0.5%Mg合金于水中淬火后，下午进行硬度测定，过了星期天，星期一上午继续测定硬度，发现硬度显著增加，原以为硬度计失灵，但是，反复验证结果总是一样。Wilm将此结果于1911年以《含镁铝合金的物理冶金学研究》为题发表出来。从此以后，人们对铝合金时效现象做了大量研究工作。时效处理已成为铝合金强化的重要手段。今天，铝合金材料应用这样广泛，成为仅次于钢铁，而且正以它无与伦比的优点来代替木材、铜材、钢铁等，都应当归功于时效现象的应用。 经过半个多世纪，各国学者共同努力，对各种铝合金系的析出行为、析出理论、析出与合金性能的关系，做了大量研究工作。尤其是随着现代科学技术的发展、电子显微技术、电子微区分析、热差分析、X射线衍射技术的应用，对析出相的形核、成长、长大做出了定量研究，使我们对时效现象的本质有了进一步认识。最近，日本高桥恒夫等用高能电子显微镜对铝铜合金的时效过程的晶格直接摄影，摄取了G P(1)区和G P(2)区的结构。但是，从各国开发新结构铝合金材料来看，利用时效现象来提高时效硬化型铝合金的性能也并非顺利，这说明对铝合金时效现象本质应做进一步探讨。 作者于1983年7月在沈阳听了日本高桥恒夫教授关于铝合金时效析出问题的讲座。高桥先生介绍了他们试验室的最新研究成果和有关铝合金时效析出的现代理论。结合其他一些文献现将讲座主要内容介绍如下。 二、过饱和固溶体的结构
在变形铝合金范围内，合金成分基本上处在α-Al的固溶体范围内。对于时效型变形铝合金，它们的成分在室温和略高温度下都稍微超过它的固溶极限，而在高于某一温度却小于固溶极限，也就是说在这一温度之上呈固溶状态。将高温的固溶状态通过强制冷却，在常温下仍保持固溶状态，这种做法称之为固溶处理。所得到的固溶体称为过饱和固溶体。 过饱和固溶体是一种不稳定的组织，不仅溶质原子呈过饱和状态，而空位也呈过饱和状态。这些过饱和空位，有的同溶质原子结合形成科垂耳气团，有的向晶界逃逸，有的互相结合，塌陷后形成位错环。 以过饱和形式存在于铝基体中的溶质原子更容易发生偏聚。例如，在Al-Cu 合金中，Cu原子容易发生“Knot”偏聚，其形式有各种各样，同时，在热力学上也是不稳定的，时而形成，时而解散。但是，将在有利于形成CuAl 的位置上 2 出现“Knot”的几率高。 时效处理之前，由于溶质原子扩散，将在最易析出的晶面上沿某一晶体方向生成所谓“Knot”的原子集团，而在“Knot”周围发生晶格畸变，这就引起固溶硬化，也使电阻增加。这个“Knot”有时也称为原子群(group)或原子链(cluster)，目前也有称之为集合体(complex)的[1]。浓度起伏所引起的这些溶质原子的集合体可能成为时效时GP区和析出粒子的核心。 过饱和固溶溶质原子的偏聚与空位浓度有关，而过饱和空位在铝基体中的分布也是遵循数理统计规律的。空位浓度也存在起伏。一般说来，在溶质原子周围的空位浓度高于其他地方，同时，在空位浓度大的地方也易于富集溶质原子，因为溶质原子的富集是通过扩散来实现的，扩散就是原子位移，而位移是通过同铝原子或空位交换位置来实现的，与空位交换位置是容易的。因此，淬火固定的过饱和空位的浓度以及它的分布状态对过饱和固溶体的稳定性和时效处理时GP区和析出相粒子的大小、弥散性和分布状态影响很大。 总之，过饱和固溶体的组织存在溶质原子的过饱和及空位的过饱和，由于溶
混凝土的时效硬化
浅析混凝土结构的时效硬化长期以来，混凝土作为土建工程中用途最广，用量最大的建筑材料之一，在近百年的发展中，其强度不断提高。但是，在提出强度的同时，混凝土结构的抗力随时间劣化的问题也愈来愈被人们所关注。 人们一直以为混凝土是非常耐久的材料，直到20世纪20年代末期，发达国家才逐渐发现原先建成的基础设施工程在一些环境下出现过早损坏。美国许多城市的混凝土基础设施工程和港口工程建成后20-30年，甚至在更短的时期内就出现劣化。 目前经济发达国家处于第三阶段，结构因承载力不足而失效，或为保证继续正常使用而付出巨大维修代价。 图1 Deterioration of. Reinforced Concrete Bridge due to Poor Durability Highway Bridge in Service New York State, US
我国建设部的一项调查表明，国内大多数工业建筑物在使用25-30年后即需大修，处于严酷环境下的建筑物使用寿命仅15-20年。民用建筑和公共建筑的使用环境相对较好，一般可维持50年以上，但室外的阳台、雨罩等露天构件的使用寿命通常仅有30-40年。桥梁、港口等基础设施工程的耐久性问题更为严重，由于钢筋的混凝土保护层过薄且密实性差，许多工程建成后几年就出现钢筋锈蚀、混凝土开裂。海港码头一般使用10年左右就因混凝土顺筋开裂和剥落，需要大修。 当前，我国的基础设施建设工程规模宏大，投入资金每年高达2万亿元人民币以上，约30-50年后，这些工程将进入维修期，所需的维修费用将更为巨大。有专家估计，我国“大干”基础设施工程建设的高潮还可延续20年，由于忽视耐久性问题，迎接我们的还会有“大修”20年的高潮，这个高潮可能不用很久就将到来，其耗费将当初这些工程施工建设时的投资。因此，研究混凝土结构的时效硬化，改善混凝土结构的抗力劣化，延长工程的使用寿命。尽量减少维修重建的费用是建筑行业实施可持续发展战略的关键。 1 结构抗力的时变性和时变可靠度 在我国现行规范中，常用极限状态来衡量结构是否可靠，并将极限状态方程中的基本变量表达为结构抗力R 和荷载效应S 两个综合基本变量，这种极限状态常用建筑结构的功能函数来表达，即 G(S,R)=R-S ﹤0 式中： S----结构的荷载效应 R----结构的抗力 在设计及评定建筑结构时，按可靠度来控制。在规定的条件下，完成预定功能的概率，称为结构的可靠度。若仍仅用结构抗力R 和荷载S 两个综合基本变量且均按正态分布时，结构构件的可靠指标可按下 式计算： 22S R s R Z Z σσμμσμβ+-== 式中： β------结构构件的可靠指标 、 ------结构构件作用效应的平均值和标准差 、-------结构构件抗力的平均值和标准差 可靠度指标与失效概率P f 之间的关系见右图，这样比较好地考虑了五种主要的随机因素，即荷载、荷载效应、材料强度、施工误差和抗力分析，在运用概率理论处理结构可靠度问题上已经到了水准II 的水平，即将荷载效应和抗力的有关基本变量均视为随机变量，并运用一次二阶矩的方法建立二者的联合分布
BQB416-2009烘烤硬化钢(发布稿)
宝山钢铁股份有限公司企业标准 烘烤硬化高强度冷连轧钢板及钢带 Q/BQB 416-2009 代替Q/BQB 416-2003 1范围 本标准规定了烘烤硬化高强度冷连轧钢板及钢带的术语和定义、分类和代号、尺寸、外形、重量、技术要求、检验和试验、包装、标志及检验文件等。 本标准适用于宝山钢铁股份有限公司生产的厚度为0.50mm～2.5mm的烘烤硬化高强度冷连轧钢板及钢带（以下简称钢板及钢带）。 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/T 222-2006 钢的成品化学成分允许偏差 GB/T 223 钢铁及合金化学分析方法 GB/T 228-2002 金属材料室温拉伸试验方法 GB/T 2523-2008 冷轧金属薄板（带）表面粗糙度和峰值数的测量方法 GB/T 2975-1998 钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备 GB/T 4336-2002 碳素钢和中低合金钢火花源原子发射光谱分析方法（常规 法） GB/T 5027-2007 金属材料薄板和薄带塑性应变比（r值）的测定 GB/T 5028-2008 金属材料薄板和薄带拉伸应变硬化指数（n值）的测定GB/T 8170-2008 数值修约规则与极限数值的表示和判定 GB/T 20066-2006 钢和铁化学成分测定用试样的取样和制样方法 GB/T 20123-2006 钢铁总碳硫含量的测定高频感应炉燃烧后红外吸收法（常 规方法） GB/T 20125-2006 低合金钢多元素含量的测定电感耦合等离子体原子发射 光谱法 GB/T 20126-2006 非合金钢低碳含量的测定第2部分：感应炉（经预加热） 内燃烧后红外吸收法 Q/BQB 400 冷轧产品的包装、标志及检验文件 Q/BQB 401 冷连轧钢板及钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差 3 术语和定义 3.1 烘烤硬化高强度钢 bake hardening steels（B） 在钢中保留一定量的固溶碳、氮原子，同时可通过添加磷、锰等强化元素来提高强度。加工成形后，在一定温度下烘烤后，由于时效硬化使钢的屈服强度进一步升高。通常应用于汽车外覆盖件。 4 分类和代号 4.1 钢板及钢带按用途区分应符合表1的规定。 4.2 钢板及钢带按表面质量区分应符合表2的规定。 4.3 钢板及钢带按表面结构区分应符合表3的规定。 表 1 牌号用途 B140H1 深冲压用 B180H1、B180H2、HC180B 冲压用 HC220B 一般用或冲压用 HC260B 结构用或一般用 HC300B 结构用 宝山钢铁股份有限公司 2009－01－08 发布 2008－06－30前实施
实验二十五 铝合金时效硬化曲线的测定
实验二铝合金时效硬化曲线的测定 一、实验目的 1. 掌握铝合金淬火及时效操作方法。 2. 了解时效温度、时间对时效强化影响规律。 3. 加深对时效强化及其机理的理解。 二、实验原理 淬火时效是铝合金改善力学性能的主要热处理手段。淬火就是将高温状态迅速冷却到低温，钢的淬火是为了获得马氏体，而铝的淬火是为了获得过饱和固溶体，为随后时效所准备的过饱和固溶体。铝合金的淬火常称为固溶处理；铝合金的时效是为了促使过饱和固溶体析出弥散强化相。室温放置过程中使合金产生强化的效应称为自然时效；低温加热过程中使合金产生强化的叫人工时效。固溶与时效处理的示意图如图1-1所示。 图1-1 固溶时效处理示意图 从过饱和固溶体中析出第二相（沉淀相）或形成溶质原子聚集区以及亚稳定过渡相的过程，属于扩散型相变。 下面以Al-Cu二元合金为例，来讨论铝合金的时效过程，一般分为四个阶段：α过G.P区θ"相θ'相θ相 G.P区就是指富溶质原子区。是溶质原子在一定镜面上偏聚或从聚而成的，呈圆片状。它没有完整的晶体结构，与母相共格。在一定温度上不再生成G.P区。室温时效的G.P区很小。在较高温度时效一定时间后，G.P区直径长大，厚度增
加。温度升高，G.P区数目开始减少。 θ"相是随时效温度升高或时效时间延长，G.P区直径急剧长大，且溶质、溶剂原子逐渐形成规则排列，即正方有序结构。在θ"相过渡相附近造成的弹性共格应力场或点阵畸变区都大于G.P区产生的应力场，所以θ"相产生的时效强化效果大于G.P区的强化作用。 θ'相是当继续增加时效时间或提高时效温度时由θ"相转变而成。θ'相属正方结构，θ'相在一定面上与基体铝共格，在另一晶面上共格关系遭到部分破坏。 θ相是平衡相，为正方有序结构。由于θ相完全脱离了母相，完全失去与基体的共格关系，引起应力场显著减弱。这也就意味着合金的硬度和强度下降。 图1-2 时效时铝-铜合金的硬度与时间关系 时效强化效果与加热温度和保温时间有关。当温度一定时，随着时效时间延长，时效曲线上出现峰值，超过峰值时间，析出相聚集长大，强度下降，此时为过时效。随着时效温度提高，峰值强度下降，出现峰值的时间提前。 三、实验材料及设备 1.2024铝合金试样。 2．材料：金相砂纸、研磨膏、抛光呢、4%硝酸酒精、氢氟酸、盐酸、酒精、脱脂棉等 3．主要设备：箱式电阻炉、淬火水槽、抛光机、砂轮机、布什硬度计等。 四、实验内容与步骤
各向同性钢与烘烤硬化钢的烘烤硬化性和抗凹陷性
第18卷第11期 2006年11月 钢铁研究学报 Journal of Iron and Steel Research Vol.18,No.11November 2006 作者简介:朱晓东(19662),男,博士,高级工程师; E 2m ail :xdzhu @https://www.sodocs.net/doc/0b10773126.html, ; 修订日期:2006205223 各向同性钢与烘烤硬化钢的烘烤硬化性和抗凹陷性 朱晓东, 程国平, 俞宁峰 (上海宝钢股份有限公司技术中心,上海201900) 摘 要:研究了烘烤温度、烘烤时间和预拉伸应变量对罩式炉退火工艺生产的各向同性钢的烘烤硬化性的影响,并与力学性能相当的冷轧烘烤硬化钢进行了对比。结果表明,在不同的烘烤条件下,各向同性钢的烘烤硬化值均低于同样强度级别的烘烤硬化钢。抗凹陷性测试结果表明,各向同性钢的抗凹陷性低于烘烤硬化钢。汽车外板实物分析结果表明,两种钢冲压成形后再烘烤,其屈服强度几乎没有提高。关键词:各向同性钢;烘烤硬化;抗凹陷性 中图分类号:T G 11312 文献标识码:A 文章编号:100120963(2006)1120043204 B ake H ardenability and Dent R esistance of Isotropic Steel and BH Steel ZHU Xiao 2dong , CH EN G Guo 2ping , YU Ning 2feng (Technology Center ,Baosteel Co L td ,Shanghai 201900,China ) Abstract :The effects of baking temperature ,baking time and prestrain on the bake hardenability and dent resist 2ance of isotropic sheet steel and B H sheet steel produced by batch annealing were studied.The results show that the bake hardenability and strength increment of isotropic steel under various baking conditions are lower compared with B H steel sheet.Experiments of dent resistance show that the dent resistance of isotropic steel is poorer than B H steel.In practical auto outer panel application ,both steels attain a considerably high yield strength after press forming ,but it does not increase after baking. K ey w ords :isotropic steel ;bake hardening ;dent resistance 70年代以来,随着轿车生产向减重节能趋势的 发展,高强度钢板的生产和在轿车上的应用越来越广泛[1,2]。烘烤硬化钢成形后在电泳漆烘烤固化过程中将发生静态应变时效,促使其屈服应力再一次提高[3],有利于抗凹陷性的增强,因此该钢被广泛用于轿车外板。各向同性钢是90年代新开发的汽车板新品种,与烘烤硬化钢一样也已被成功地用于汽车外板[4]。通常各向同性钢不保证烘烤硬化指标。各向同性钢属于低碳钢,它的烘烤硬化性和抗凹陷性是人们关注的问题。各向同性和烘烤硬化这两种不同设计原理的钢种用于轿车外板的异同也是人们所感兴趣的热点。 烘烤硬化效果不仅取决于钢板本身,还与钢板的 变形程度、烘烤工艺制度等密切相关[5]。实际上,汽 车零件的变形程度差异很大,而且烘烤工艺的差别也不小。在此,笔者研究了不同变形和烘烤制度下,各向同性钢的烘烤硬化性并与烘烤硬化钢进行了比较。 1 实验材料及过程 111 实验材料 实验钢板由工业全氢罩式炉退火生产,并经一定量的平整消除了屈服点延伸。垂直于轧制方向取样,拉伸试样标距为80mm ,实验钢的典型力学性能如表1所示。112 实验过程 实验条件如表2所示。首先进行预拉伸,记录预
回归再时效_RRA_处理对7050铝合金的影响
现。 314 硼氮复合渗后的成分分析 5CrMnMo钢试样经硼氮复合渗后进行成分分析,结果如表2所示。 表2 试样不同区域各元素的含量(质量分数,%) T able2 E lement contents in different zone of the layer after boronitriding(w t,%) 区域Si Cr Fe 渗层0117016697122 过渡区1134017396167 心部0145017197140 从表2可以看出,Cr元素、Fe元素在渗层、过渡区、心部之间分布均匀,而Si元素在过渡区的含量明显高于渗层和心部基体,并且渗层中Si含量特别低,这是由于Si、S、P等元素不溶于FeB和Fe2B,在FeB和Fe2B的生长过程中将它们排挤到渗层与基体的过渡区[9],所以过渡区的Si含量特别高。而Si是铁素体化元素,它将导致软化层的出现,在本试验中,加入稀土,由于稀土元素与Si、S、P等有很强的亲合力,可以形成高熔点的化合物,防止软化层的出现。 4 结论 (1)硼氮复合渗时,加入2%的氮,先渗入的氮对渗硼有阻碍作用,而加入5%的氮,先渗入的氮对渗硼有促进作用。 (2)硼氮复合渗时,氮先渗入有助于强化过渡区,使硬度梯度变缓,从而改善渗层的脆性。 (3)硼氮复合渗时,氮的渗入可阻止FeB相的出现,使渗硼时的(FeB+Fe2B)双相转变为Fe2B单相。 (4)本试验所用的复合渗剂经570℃×3h+890℃×5h 工艺处理可得深度为100μm的单相Fe2B渗层。 参考文献: [1] 许 斌,冯承明,吕钊钦1固体硼2铬2稀土共渗研究[J]1金属热 处理学报,2000,21(1):611 [2] 刘长禄1硼稀土粉末共渗及渗层性能[J]1金属热处理,1989, (8):321 [3] 吉泽升,程晓辉,武文启1稀土在渗硼及硼的复合渗中的作用 [J]1金属热处理,1997,(12):211 [4] 沈思特,谭昌瑶1复合渗膏剂的研究[J]1材料保护,1990, (10):251 [5] 楼南金,戴文彬,郭喜云,等1自保护硼氮共渗膏剂的研究[J]1 金属热处理,1990,(6):31 [6] 刘永,王晓鸣1用硼锆共渗改善5CrMnMo钢硼化物层脆性 [J]1金属热处理,1990,(4):261 [7] 雷天同,孙东克1粉末法硼氮和碳氮共渗中氮原子的扩散和作 用[J]1金属热处理,1991,(8):131 [8] 朱雅年,魏馥铭,张文魁1氮硼复合渗渗层的形成过程分析[J]1 金属热处理学报,1993,14(4):281 [9] 张家春,白书欣,李卫东,等1粉末法RE2B共渗机理[J]1金属 热处理学报,1993,14(3):371 回归再时效(RRA)处理对7050铝合金的影响 谷亦杰,林建国,张永刚,陈昌麒 (北京航空航天大学材料科学与工程系,北京 100083) 摘要:采用TEM和维氏硬度计研究了回归再时效(RRA)处理对7050铝合金的影响,对处理后合金试样的强度和伸长率进行了测试,并对试样断口在SEM下进行了观察。研究发现,当回归温度为453K,在回归曲线上,随着回归时间的延长,硬度值下降,在3600s达到硬度最低值;继续延长回归时间,硬度值上升,在7200s硬度值达到最大值,随后硬度值下降;在RRA曲线上,随着回归时间的延长,硬度值上升,在3600s达到硬度峰,随后硬度值下降。当回归温度为473K时,虽然与在453K回归和再时效行为的趋势相同,但在回归曲线上,硬度的谷值和峰值时间都提前,并且硬度峰值稍微降低;在RRA曲线上,硬度峰提前。TEM研究结果表明,7050铝合金在T6状态的硬化来自GP区。在回归处理过程中硬度谷值的产生与GP区的回溶有关,而峰值的产生与η′和η相的沉淀析出有关;在RRA处理过程中,峰值的产生与η′和η相的沉淀析出有关。回归温度对7050铝合金的影响与GP区、η′和η相形核和时效沉淀动力学受回归温度影响有关。经过RRA(393K×22h+453K×1h+393K×30h)处理后合金要比T7451处理后的强度高19%,而伸长率稍微降低,经过RRA(393K×22h+473K×5min+393K×30h)处理后合金要比T7451处理后的强度高16%,而伸长率稍微增加。SEM观察结果表明经过T7451、453K和473K回归再时效处理后断口形貌基本相同。 关键词:7050铝合金;沉淀硬化;回归再时效 中图分类号:TG156191,TG16613 文献标识码:A 文章编号:025426051(2001)01-0031-05 E ffect of RRA T reatment on Microstructures of7050Aluminium Alloy GU Y i2jie,L IN Jian2guo,ZHAN G Y ong2gang,Chen Chang2qi (Department of Materials Science and Engineering,Beijing University of Aeronautics and Astronautics,Beijing100083,China) Abstract:Precipitation behavior of7050aluminium alloy has been studied by transmission electron microscopy and Vickers hardness tester after retrogression and reaging(RRA)treatment1The results indicate that,when the retrogression temperature was453K,the value of hardness decreased firstly,and then reached a minimum value1With retrogression time increase,the hardness increased to form a hardness peak at the retrogression curve,and a hardness peak was observed on the RRA curve1When the regression temperature was 473K,in comparison with retrogression at453K,the retrogression valley and peak promoted at the retrogression curve,and the hard2
线材的时效硬化
线材的时效硬化 钢材在常温下经过冷拉、校直、弯曲、机械剪切等冷加工后，会产生不同程度的塑性变形，并使钢材的强度和硬度升高.塑性和韧性降低，这种现象称作冷作硬化或者称应变硬化。经过冷作硬化的钢材，在常温下放置一段时间后钢材的屈服点会进一步升高，抗拉强度也随之升高，而塑性和韧性进一步下降，这种现象称为应变时效。应变时效与钢中碳、氮的析出过程有关，使已经冷作硬化的钢材又产生时效硬化。 冷加工过程虽然能提高钢材的强度，但是使塑性和韧性降低，增加了钢材的脆性，这对于承受动载荷和低温下工作的结构是十分不利的。因此，即使是一般的钢结构，也不利用冷作来强化钢材，而对于承受动载荷和低温下工作的结构还考虑冷作硬化对结构带来的不利影响。， 钢材的硬化有三种情况：时效硬化、冷作硬化（或应变硬化）和应变时效硬化。 在高温时溶于铁中的少量氮和碳，随着时间的增长逐渐由固溶体中析出，生成氮化物和碳化物，散存在铁素体晶粒的滑动界面上，对晶粒的塑性滑移起到遏制作用，从而使钢材的强度提高，塑性和韧性下降，这种现象称为时效硬化（也称老化）。产生时效硬化的过程一般较长，但在振动荷载、反复荷载及温度变化等情况下，会加速发展。 在冷加工（或一次加载）使钢材产生较大的塑性变形的情况下，卸荷后再重新加载，钢材的屈服点提高，塑性和韧性降低的现象称为冷作硬化。 在钢材产生一定数量的塑性变形后，铁素体晶体中的固溶氮和碳将更容易析出，从而使已经冷作硬化的钢材又发生时效硬化现象，称为应变时效硬化。这种硬化在高温作用下会快速发展，人工时效就是据此提出来的，方法是：先使钢材产生10％左右的塑性变形，卸载后再加热至250℃，保温一小时后在空气中冷却。用人工时效后的钢材进行冲击韧性试验，可以判断钢材的应变时效硬化倾向，确保结构具有足够的抗脆性破坏能力。 建议采取措施： 1、坯料中C、N成分产生偏聚和析出。因浇注时未进行脱氧还原操作，钢中气体较多。首 先应降低普钢中氮含量，减少自然时效硬化的发生。 2、轧制变形量大，形成了大量的位错，使C、N原子与其结合形成了柯氏气团，构建了应 变硬化的平台。 3、提高退火温度，降低水冷强度，延长保温时间，降低风冷线风量和辊道速度，避免线材 产生时效硬化现象。
烘烤硬化钢(H220BD)的时效性
烘烤硬化钢（低碳型H220BD）的时效性 The Aging Character of Bake Hardening Steel (H220BD of ULC) 摘要brief 标准规定，烘烤硬化钢的力学性能值适用时间为3个月。那么在3个月内和3个月以外，力学性能值的变化规律是什么？在目前所能见到的文献上查不到答案。通过实测，烘烤硬化钢在3个月内已经发生时效，如果不适当提高初始性能值的话，无法保证全部力学性能都在3个月内适用。 引言foreword 烘烤硬化钢是对时效比较敏感的钢种，在成型之前，人们不希望其有时效反应;在成型后，人们希望通过烤漆过程提高材料的屈服强度，从而获得加工性能和使用性能完美结合。但是自然规律是不以人的愿望而转移的，随着时间的推移，时效总是要发生的，问题的关键是发生这个变化程度和规律是什么。为了规范供需双方验收和使用，相关标准规定烘烤硬化钢力学性能适用期为3个月，那么在3个月内是否力学性能变化不大？如果不能及时使用，3 个月以后会有何种影响？影响相关性能变化的主要因素是什么？为了回答这个问题，本文设计了5组对应实验，在自然条件下时效不同时段，试图揭示其变化规律。 1. 实验材料与方法experiment that materials and methods 分别作了5组对比试验：A组，储存3个月。B组，储存6个月。C组，储存9个月。D组，储存12个月。E组，储存17.5个月。各组试样代号如下表所示： 各组材料化学成分构成如下表chemistry components 2. 时效前后力学性能实测结果measurement results of the mechanical capability 抗拉强度Rm 测试结果tensile strength (Rm)
18Ni(300)时效硬化型塑料模具钢
时效硬化型塑料模具钢(F141) 模具热处理后变形是模具热处理的三大难题之一(变形、开裂、淬硬)。预硬型塑料模具钢解决了模具热处理变形问题，但模具要求硬度高又给模具加工造成困难。熔化既保持模具的加工精度，又使模具具有较高硬度，对于复杂、精密、长寿命的塑料模具，是模具材料面临的一个重要难题。为此发展了一系列的时效硬化型塑料模具钢。模具零件在淬火（固溶）后变软（硬度约为28~34HRC），便于切削加工成形，然后再进行时效硬化，获得所需的综合力学性能。 时效硬化型塑料模具钢有马氏体时效硬化钢和析出（沉淀）硬化钢两大类。马氏体时效钢有高的屈强比、良好的切削加工性和焊接性能，热处理工艺简单等优点。典型的高合金马氏体时效硬化钢有18Ni（200）（00Ni18Co8Mo3TiAl）钢、18Ni（250）（00Ni18Co8MoTiAl）钢、18Ni（300）（00Ni18Co9Mo5TiAl）钢、19Ni（350）（00Ni18Co13Mo4TiAl）钢等，固溶以后形成超低碳马氏体，硬度约为30~32HRC；时效处理以后，由于各种类型的金属间化合物的脱、析出，得到时效硬化，硬度可上升到50HRC以上。这类钢在高强度、高韧性的条件下仍具有良好的塑性、韧性和高的断裂韧度。 为了降低材料费用，近年来开发了一类低钴、无钴、低镍的马氏体时效钢，其代表钢种如06Ni（06Ni6CrMoVTiAl）钢、AFC-77（1Cr14Co13Mo5V）钢；另一类为低合金时效硬化钢，代表钢号如我国自行开发的25CrNi3MoAl钢，PMS（1Ni3MnMoCuAl）钢、PCR(0Cr16Ni4Cu3Nb)钢、SM2（20CrNi3AlMnMo）钢等，另外还有美国的P2(20CrNi4AlV)钢，日本大同特殊钢公司的NAK80、NAK55（15Ni3MnMoAlCuS）钢等，这类钢经固溶处理后，硬度为30HRC左右，时效处理后，由于金属间化合Ni3Al析出而强化，硬度可以上升到38~42HRC。如再进行渗氮处理，可以使模具表面硬度达到110HV左右。 时效硬化型塑料模具主要用于制造精密、复杂的热塑性塑料制品用模具。 以下是国产时效硬化型塑料模具钢各钢种牌号详细的技术资料。 20CrNi3AlMnMo(SM2)_时效硬化易切削塑料模具钢20CrNi3AlMnMo(SM2) 20CrNi3AlMnMo(SM2)_时效硬化易切削塑料模具钢20CrNi3AlMnMo(SM2) 25CrNi3MoAl_时效硬化型塑料模具钢_25CrNi3MoAl时效及渗氮处理 25CrNi3MoAl_时效硬化型塑料模具钢_25CrNi3MoAl时效及渗氮处理 06Ni6CrMoVTiAl(06Ni)_时效硬化型塑料模具钢_06Ni力学性能 06Ni6CrMoVTiAl(06Ni)_时效硬化型塑料模具钢_06Ni力学性能 AFC-77(1Cr14Co13Mo5V)_时效硬化型塑料模具钢_AFC-77固溶及时效处理 AFC-77(1Cr14Co13Mo5V)_时效硬化型塑料模具钢_AFC-77固溶及时效处理 1Ni3Mn2CuAlMo(PMS)_时效硬化型镜面塑料模具钢_PMS固溶时效工艺 1Ni3Mn2CuAlMo(PMS)_时效硬化型镜面塑料模具钢_PMS固溶时效工艺 0Cr15Ni7Mo2Al(15-7PH)_沉淀硬化型塑料模具钢15-7PH 0Cr15Ni7Mo2Al(15-7PH)_沉淀硬化型塑料模具钢15-7PH 0Cr16Ni4Cu3Nb(PCR)_时效硬化型塑料模具钢0Cr16Ni4Cu3Nb(PCR) 0Cr16Ni4Cu3Nb(PCR)_时效硬化型塑料模具钢0Cr16Ni4Cu3Nb(PCR)
实验二十五 铝合金时效硬化曲线的测定
实验一铝合金时效硬化曲线的测定 一、实验目的 1. 掌握铝合金淬火及时效操作方法。 2. 了解时效温度、时间对时效强化影响规律。 3. 加深对时效强化及其机理的理解。 二、实验原理 淬火时效是铝合金改善力学性能的主要热处理手段。淬火就是将高温状态迅速冷却到低温，钢的淬火是为了获得马氏体，而铝的淬火是为了获得过饱和固溶体，为随后时效所准备的过饱和固溶体。铝合金的淬火常称为固溶处理；铝合金的时效是为了促使过饱和固溶体析出弥散强化相。室温放置过程中使合金产生强化的效应称为自然时效；低温加热过程中使合金产生强化的叫人工时效。固溶与时效处理的示意图如图1-1所示。 图1-1 固溶时效处理示意图 从过饱和固溶体中析出第二相（沉淀相）或形成溶质原子聚集区以及亚稳定过渡相的过程，属于扩散型相变。 下面以Al-Cu二元合金为例，来讨论铝合金的时效过程，一般分为四个阶段：α过G.P区θ"相θ'相θ相 G.P区就是指富溶质原子区。是溶质原子在一定镜面上偏聚或从聚而成的，呈圆片状。它没有完整的晶体结构，与母相共格。在一定温度上不再生成G.P区。室温时效的G.P区很小。在较高温度时效一定时间后，G.P区直径长大，厚度增
加。温度升高，G.P区数目开始减少。 θ"相是随时效温度升高或时效时间延长，G.P区直径急剧长大，且溶质、溶剂原子逐渐形成规则排列，即正方有序结构。在θ"相过渡相附近造成的弹性共格应力场或点阵畸变区都大于G.P区产生的应力场，所以θ"相产生的时效强化效果大于G.P区的强化作用。 θ'相是当继续增加时效时间或提高时效温度时由θ"相转变而成。θ'相属正方结构，θ'相在一定面上与基体铝共格，在另一晶面上共格关系遭到部分破坏。 θ相是平衡相，为正方有序结构。由于θ相完全脱离了母相，完全失去与基体的共格关系，引起应力场显著减弱。这也就意味着合金的硬度和强度下降。 图1-2 时效时铝-铜合金的硬度与时间关系 时效强化效果与加热温度和保温时间有关。当温度一定时，随着时效时间延长，时效曲线上出现峰值，超过峰值时间，析出相聚集长大，强度下降，此时为过时效。随着时效温度提高，峰值强度下降，出现峰值的时间提前。 三、实验材料及设备 1.2024铝合金试样。 2．材料：金相砂纸、研磨膏、抛光呢、4%硝酸酒精、氢氟酸、盐酸、酒精、脱脂棉等 3．主要设备：箱式电阻炉、淬火水槽、抛光机、砂轮机、布什硬度计等。 四、实验内容与步骤
高强度汽车板的烘烤硬化特性
作者简介:江海涛(1976-),男,江西都昌人,博士后,主要从事高性能新型汽车板的开发与研究. 高强度汽车板的烘烤硬化特性 江海涛1,康永林1,王全礼2,熊爱明2 (1.北京科技大学材料学院,北京100083;2.首都钢铁集团公司技术研究院,北京100041) 摘 要:综述了烘烤硬化钢板(B H )、双相钢板(DP )和相变诱发塑性钢板(TRIP )烘烤硬化特性研究的最新进展,并展望了今后几年我国高强度汽车板的烘烤硬化特性研究工作。关键词:烘烤硬化特性;B H 钢板;DP 钢板;TRIP 钢板 中图分类号:T G 142.1 文献标识码:A 文章编号:100121447(2006)0120054204 B ake H ardenability of High Strength Automobile Sheet J IAN G Hai 2tao 1,KAN G Y ong 2lin 1,WAN G Quan 2li 2,XION G Ai 2ming 2 (1.School of Materials ,University of Science and T echnology Beijing ,Beijing 100083,China ; 2.The Institute of T echnology Research ,Shougang G roup ,Beijing 100041,China ) Abstract :The latest research development of bake hardenability of automobile sheet ,including bake hardening steel (BH ),dual phase steel (DP )and transformation induced plasticity steel (TRIP ),is reviewed in this paper.The future research work in coming years is also discussed.K ey w ords :bake hardenability ;BH steel ;DP steel ;TRIP steel 减轻汽车自重是降低油耗的主要措施之一。轿车车身的钢板消耗量约占整车钢材消耗量的75%, 因此,采用高强度钢板(HSS )、减薄厚度以减轻汽车自重是降低油耗的主要措施。20世纪90年代起,全球钢铁厂家开展了一系列减轻汽车自重的研究,包括ULSAB (超轻车身研究)、ULSAC (超轻覆盖件研究)和ULSAS (超轻悬挂件研究)等等。接着1999年又启动了ULSAB 2A VC (超轻钢车体研究)项目,以及谋求减轻车门等壳体部分和行走部分重量。UL 2SAB 2A VC 的目标是到2005年左右在满足安全性要 求的基础上,减轻车体重量达25%左右。在新一代轿车的用材中BH 钢约为10%,DP 钢约为74%,TRIP 钢约为4%[1～3]。因此,可以通过发展高强度 钢板,逐渐提高高强度钢板的使用比率,从而实现确保安全性的前提下车身重量的降低。 不同品种的高强度钢板因其固有的特性不同,用途也不同。如烘烤硬化钢板具有冲压成形前较软、形状稳定性好和烘烤后抗凹痕性能较高的特点,特别适合于冲制汽车的外覆盖件。双相钢板和相变诱发塑性钢板具有高的强度、高的碰撞吸收能和高 的抗疲劳性能等特点,适合于冲制结构件和安全件等[4]。在IF 2HSS 、BH 、IS 、HSLA 、DP 和TRIP 等高强度钢板中,BH 、DP 和TRIP 钢板都具有较高的烘烤硬化特性,因此,下面就近年来汽车使用较多的BH 、DP 和TRIP 钢板的烘烤硬化特性予以分析介 绍。 1 B H 钢板的烘烤硬化特性 BH 钢板是为了克服高强度钢板屈服应力高、 冲压成形性差的缺点而开发的一种汽车用钢板。传统高强度钢板屈服应力高、强度好,对覆盖件的局部凹痕抗力有利,但其冲压成形性能差,特别是起皱、回弹等缺陷比较显著,而BH 钢板在交货状态下有较低的屈服应力,在成形后经过烘烤高温时效处理,屈服强度会得到很大程度的提高,这刚好与车身生产工艺及使用性能要求一致[5]。从图1中可以看出,BH 钢板明显比传统钢板具有更高的抗凹陷性能[6]。近年来,国内外试制和生产出了许多品种和规格的BH 钢板,成熟掌握了BH 钢板生产的工艺控制技术,一些BH 钢板的力学性能和烘烤硬化性 ?45? 2006年 2月 第34卷第1期钢铁研究 Research on Iron &Steel Feb.2006Vol.34 No.1
纳米Al_2O_3P_6061铝基复合材料时效硬化特性的研究
纳米A l2O3P 6061铝基复合材料时效硬化特性的研究 黄永攀,李道火,黄伟 (中科院安徽光学精密机械研究所,安徽合肥230031) 摘 要:探讨了不同纳米氧化铝颗粒含量、不同时效温度对纳米A l2O3P 6061铝基复合材料时效硬化行为的影响, 结果发现,因强化相颗粒与铝合金基体的热膨胀系数差异,提供了析出物形成与成长的驱动力,导致其峰时效时间随强化相颗粒含量的增加及时效温度的升高而缩短,但其峰时效硬度会因时效温度提高使得析出物过度成长而随之降低。复合材料因受强化相与基体材料热膨胀系数的差异、强化相造成的铝合金晶粒细化以及强化相颗粒分散强化等三项因素影响,其硬度值随强化相颗粒增加而提高。 关键词:纳米A l2O3P 6061铝基复合材料;时效硬化特性 中图分号类:T G146.2+1;TB333 文献标识码:A 文章编号:100123814(2004)0820013202 Study on the Ag i ng Harden i ng Behav ior of Nano A l2O3P 6061Com posites HUANG Yong2p a n,L ID a o2huo,HUANG W e i (A nhu i Istitu te of Op tics and F ine M echan ics,Ch ineses A cad e m y of S ciences,H eif ei230031,Ch ina) Abstract:T he influence of differen t A l2O3particu late con tained and differen t aging temperatu re on aging harden ing behavi o r of nano A l2O3p 6061compo sites w as discu ssed.T he resu lt show s the peak2aging ti m e of the compo sites de2 crease w ith increasing aging temperatu re,becau se the differen t therm al coefficien t of the A l2O3particu late and60612alu2 m inum alloy p rovid the driving fo rce to nucleati on of p reci p itate.A nd the peak2aging hardness also decreases w ith in2 creasing aging temperatu re,becau se of over grow th of p reci p itate.T he hardness of the compo sites decreases w ith increas2 ing of the w eigh t percen t of the A l2O3particu late.T h is is becau se of the compo sites influenced by the differen t therm al coefficien t of the A l2O3particu late and60612alum inum alloy,the fine grain size harden ing resu lted from the ceram ic par2 ticu late and the dispersi on harden ing resu lted from the un ifo rm particu late distribu ti on. Key words:nano A l2O3P 6061compo sites;aging harden ing behavi o r α 对复合材料而言,基体合金的力学性能对复合材料的性能有着重要的影响,因此铝基复合材料的时效析出行为得到了人们的广泛关注[1～3],如D u tta等[1]研究了基体中位错密度及其分布对复合材料时效行为的影响,L in等人研究了Si C含量对复合材料时效行为的影响[3]。本文将不同纳米A l2O3颗粒含量的6061铝基复合材料铸件进行不同温度和不同时效时间的T6热处理,通过测定各时效硬化处理试样的洛氏硬度,以了解纳米强化相颗粒及其含量对纳米氧化铝颗粒增强6061铝基复合材料人工时效的影响。 1 试验方法 1.1 纳米A l2O3P 6061铝基复合材料的制备 以6061合金为基材,以平均粒度约为50nm的Α2 A l2O3颗粒作强化相,制备出强化相含量(质量分数,%)分别为0.3、0.6、0.9及1.2的A l2O3P 6061铝基复合材料。其制备方法是:先利用复合铸造技术,将高百分比的氧化铝颗粒加入铝合金中形成铝基复合材料。为了使基体中的氧化铝颗粒分布均匀,采用固体旋转摩擦的方法,将团聚于铝合金基体中的氧化铝颗粒予以均匀分散于磨屑中。再利用重力铸造的方式,将磨屑加入铝合金熔液中予以均匀熔合,浇铸成所需的氧化铝颗粒均匀分布在铝合金基体中的复合材料铸件。 1.2 热处理 从6061铝合金基体材料及所制备的不同强化相含量的复合材料铸件上截取硬度试样,将其置于530℃空气炉中保温2h后置入室温(27±3℃)水中冷却,以完成固溶处理。接着,再将固溶处理完毕的试样放入空气炉中,在140、160、180及200℃时效温度条件下保温不同时间后取出空冷。 1.3 绘制时效硬化曲线 热处理后的试样用细砂纸研磨,用洛氏硬度计进行硬度测试,每一试样取其4点硬度的平均值作为它的硬度值,依据所测硬度值,绘制时效硬化曲线,以分析时效温度及强化相含量对时效硬化特性的影响。 2 试验结果与分析 图1为6061铝合金及不同强化相含量的A l2O3p 6061铝基复合材料在140、160、180和200℃的时效硬 31 《热加工工艺》 2004年第8期试验研究 α收稿日期:2004203209 作者简介:黄永攀(19722),男,安徽砀山人,工程师,在读博士研究生。