天然石墨电极材料的组织性能和影响因数

天然石墨电极系以天然石墨(鳞片石墨或土状石墨)粉为主要组成部分，加入骨料和粘结剂经混捏、成型和焙烧而成。主要利用天然石墨较高的导电性和抗氧化性。由于天然石墨电极中碳成分已经高度石墨化，因此制备中省去了人造石墨电极生产中的石墨化工序，因此其少，挥发成分较低，环境污染问题也大为减少。因此天然石墨电极的生产不仅能够对生产厂家和用户带来经济效益，同时也具有保护环境的社会意义。

天然石墨电极在人造石墨电极出现以前就早已应用，后来由于电炉炼钢技术要求的提高和人造石墨电极的出现而逐渐被淘汰，20世纪60年代以后已经很少生产和使用天然石墨电极。其原因主要是性能上的差距，包括强度低、抗氧化性

差、比电阻高等。如果能利用现代技术克服性能上的不足，则能够发

挥其经济效益和社会效盎的优势，在某些领域占有自己的市场。本文试图从结构分析人手，通过对比实验研究，找到天然石墨电极与人造石墨电极性能差别的原因，为提高天然石墨电极性能提供依据。

2实验程序

2．1实验样品天然石墨电极样品：取自鸡西柳毛碳素公司生产的天然石墨电极产品；

人造石墨电极样品：取自吉林碳素公司生产的人造石墨电极接头产品；

实验室天然石墨电极样品：以鸡西柳毛石墨矿鳞片石墨粉(一100目，纯度94％)、骨料和中温沥青为

原料，按鸡西柳毛碳素公司生产天然石墨电极配方进行配料，经混捏、模压成型后，在1 300℃温度下埋

粉焙烧12天即得实验室天然石墨电极样品，规格为D80 rn／n×

70mnl0

2．2组织结构测试

XRD分析：对各样品进行粉末XRD分析，以考察材料的结晶状态；SEM 观察：取各实样断口进行扫描电镜观察，以了解物相形态与分布。2．3性能测试

密度、抗压强度和比电阻由国家电碳产品检验中心测试。抗氧化性：分别进行了连续升温氧化失重实验和650℃、1 100℃等温氧化失重实验。连续升温氧化失重实验是在立式敞口电阻炉中进行，样品吊于炉中心部位，并与分析天平连接，升温速度10℃／min。等温氧化失重

实验在箱式电阻炉中进行，首先升温至预定温度，然后放人试样，保温4 h。样品规格均为D26 Tm×60 rflnl，抗氧化性能以失

重率和失重速率计算：

失重率=(实验前重量一实验后重量)／实验前重量

失重速率=失重率／氧化时间

3实验结果与讨论

3．1 XRD分析结果

由人造石墨电极和天然石墨电极材料的XRD分析图谱中的d。(】2衍射峰峰强和峰宽分析可知，人造石墨的结晶性很好，而天然石墨电极样品的xRDd002衍射峰宽而弥散，表明组织中含有大量结晶很差的碳成分(不定型碳)，这部分不定型碳来自粘结剂沥青和骨料中不定型碳成分。相对人造石墨电极材料而言，天然石墨电极材料中不定型碳的存在是未经高温石墨化过程所致。从配料中沥青量估计这部分不定型碳约占20wt％。

3．2 SEM观察结果

从人造石墨电极和天然石墨电极材料的扫描电镜照片可以看出，

人造石墨电极材料中石墨晶粒细小，各向异性倾向小，组织致密，气孔也较为细小，分布均匀，结构中不定型碳很少，并且与石墨细晶穿插交织分布，界面间隙较小。这种良好结构特征来自于人造石墨中石墨晶相由石油焦和沥青自生转化而来。而在天然石墨电极材料中，石墨晶粒基本保持为原始状态，晶粒粗大(约20／,m～100 Ftm)，并且因挤压成型导致的晶片取向明显，石墨晶粒和不定型碳分布很不均

匀，存在明显的石墨聚集区和不定型碳聚集区，在各自聚集区内均有气孔。石墨聚集区的气孔源于成型时未被填充，而不定型碳区气孔则来自于沥青炭化挥发分逸出所遗留。在石

墨和不定型碳之间界面处存在较大间隙，间隙部分来自于成型致密度低，部分来自于沥青的炭化收缩，然

而更重要的是石墨与不定型碳热膨胀系数有较大差别，并且石墨颗粒较大，是焙烧后冷却收缩不均所致。从照片上还可清楚看到，在天然石墨电极材料断口中，暴露处有许多石墨晶片，其表面光滑干净，说明大颗粒鳞片石墨的0001晶面很难被沥青润湿和铺展．这可能也是造成其团聚和存在石墨和不定形碳界面间隙的原因之一。另外，从实验室样品不同方向的SEM照片上可见，鳞片石墨具有明显的取向性。3．3天然石墨电极材料的力学·|生能

三种试样的主要性能列于表

化学成分对不锈钢的组织和性能的影响

化学成分对不锈钢的组织和性能的影响 1、铬（Cr）：铬是决定不锈钢耐腐蚀性能的主要元素。 2、碳（C）：碳具有双重作用。碳是不锈钢中仅次于铬的第二号常用元素，不锈钢的组织和性能在很大程度上取决于碳含量及其分布状态。 3、镍（Ni）：镍是稳定奥氏体元素。镍是不锈钢中第三号常用元素，它在钢中起扩大奥氏体区、稳定奥氏体组织的作用。铬不锈钢加入一定量的镍后，组织的性能都发生明显变化。镍能有效地降低素体钢的脆性，改善其焊接性能，但对抗应力腐蚀性能有不利的影响，对于奥氏体钢，镍能降低钢的冷加工硬化趋势，改善冷加工性能，使钢在常温和低温下均具有很高的塑性和韧性。 4、锰和氮（Mn、N）：锰和氮可以代替镍。锰是奥氏体形成的元素，它能抑制奥氏体的分解，使高温形成的奥氏体组织保持到室温。锰稳定奥氏体的作用为镍的1/2，2%的锰可以代替1%的镍。含锰钢具有冷加工硬化效应显著、耐磨性高的优点。缺点是对晶间腐蚀很敏感，并且不能通过加钛和铌来消除晶间腐蚀。 氮也是稳定奥氏体元素，氮和锰结合能取代比较贵的镍。氮稳定奥氏体的作用比镍大。与碳相当。氮代镍的比例约为0.025：1，一般认为氮可取代2.5% ~6.5%的镍。在奥氏体中氮也使最有效的固溶强化元素之一。氮和铬的亲和力要比碳与铬的亲和力小，奥氏体钢很少见到Cr2N的析出。因此，氮能在不降低腐蚀性能的基础上，提高不锈钢的强度，研制含氮不锈钢是近几年来不锈钢工业的趋势。 5、钛和铌（Ti、Nb）：钛和铌可以防止晶间腐蚀。铬-镍奥氏体不锈钢在450~800 ℃温度区加热，常发生沿晶界的腐蚀破坏，成为晶间腐蚀。一般认为，晶间腐蚀是碳从饱和的奥氏体以Cr23C6形态析出，造成晶界处奥氏体贫铬所致。防止晶界贫铬是防止晶间腐蚀的有效方法。如将各种元素按与碳的亲和力大小排列，顺序为：钛、锆、钒、铌、钨、钼、铬、锰。钛和铌与碳的亲和力都比铬大，把它们加入钢中后，碳优先与它们结合生成碳化钛（TiC）和碳化铌（NbC），这样就避免了析出碳化铬而造成晶界贫铬。从而有效防止晶间腐蚀。 6、钼和铜（Mo、Cu）：钼和铜可以提高腐蚀性能。不锈钢的钝化作用是在氧化性介质中形成的，通常所说的耐腐蚀，多指氧化介质而言。在非氧化性酸中，

耐热金属材料机械性能影响因素

耐热金属材料机械性能影响因素 摘要：本文主要根据实践经验进行研究分析，对金属材料的机械性能所产生的影响一般具有几方面的重要因素，例如，蠕变极限、焊接工艺、在金属材料当中所产生的化学成分等，所以通过对这些因素的分析，提出了相应的解决措施。 关键词：耐热金属材料；机械性能；蠕变极限；化学成分 引言 在很多企业中譬如说航空、电力、冶金、化工、石油等，这些行业中材料都是在比较高的温度背景下运行，所以必须利用耐高温的金属原料。在耐高温的金属原料的运行背景下，耐高温的金属原料必须具备以下两个方面的性能，金属原料在高温下具有稳定的化学性和高温强度。必须要仔细研习解析耐高温原料的影响元素，才能根据原因运用适当的方法以便提升耐高温金属原料的机械能力。 一、探讨耐热金属材料机械性能影响原因的意义 如果从耐热金属材料所使用的环境观察，其性能主要包括在两个方面，也就是它的高温强度以及它的化学稳定性能。但是，如果要是针对耐热金属材料，就必须要认真的分析研究它主要的影响因素，再根据具体原因采用相应的解决措施，从而提高金属材料的性能。耐热材料指的是具有蠕变变形小、断裂强度高等特点，同时在正常的使用过程中必须要具有一定的稳定性。然而在使用耐热材料的一些设备时，其设计概念却产生了一定的变化，曾经把坚决不破坏的设计思想是作为一个安全寿命进行设计的，从思想上主要是以安全设计以及允许损伤设计进行转变的。所谓运行安全设计指的是当局部材料出现破损时，其余下的部分仍然可以承受起破损部位的应力，而不会导致全部的零件出现破损情况，而设计允许损伤时主要是通过假设情况下出现裂纹，而当裂纹在扩展期间内的设备则仍然可以继续使用，对此，基于这种思想变化，对于开发者在设计考虑方法时就必须要做相应的转变，也就是要从一种材料的耐高温度以及对它蠕变的强度极限选择材料，找对方向。 二、耐热金属材料的性能特点 一般耐热的金属材料通常是与能源相关的条件下相互作用的，主要可以分成两种，（1）在静止状态下所应用的部件，例如有喷钼、材料电池电解质、透平叶片、人造卫星使用的热防护板等，但是如果根据卡诺循环基理观察，如果是有关能源的使用材料其温度越高，它的使用效率也会越高，当应用棱聚变能的状态时，如果所使用的温度过高时，其要求也会越高。（2）有动作机械部件，也就是透平喷气发动机可以对其使用离心力的部件。它的具体要求就是必须要具有蠕变性能以及抗氧化的性能。此外，如果要更好的使用自然能源，在各方面的要求上也会更为严格，如果要使用复合材料，也就是这种耐热结构的材料。通常情况下，如果金属材料在一定的室温下，其变形以及塑性主要是根据位错运动实现的，一般晶界的强调会很高，所以当位错运动时它就会具有很大阻力，因此，在室温下的

材料结构组织与性能 带答案

一、什么是材料？三大材料材料是指具有满足指定工作条件下使用要求的形态和各种性能的物质，是人们生活及组成生产工具的物质基础。金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料 二、材料的性能分类使用性能(物理性能、化学性能、力学性能)，工艺性能（工艺性能是指材料在各种加工和处理中所应具备的性能，如铸造性能、锻造性能、切削性能、焊接性能和热处理性能等） 三、材料的力学性能材料的力学性能是指材料在外加载荷作用下或载荷与环境因素（温度、介质和加载速度）联合作用下所表现出来的行为。金属材料的力学性质决定与材料的化学成分、组织结构、冶金质量、残余应力及表面和内部缺陷等内在因素，也决定与载荷性质（静载荷、冲击载荷、交变载荷）、应力状态（拉、压、弯、扭、剪等）、温度和环境介质等外在因素。1. 强度指标弹性变形阶段的强度指标（弹性极限σe =F e/A0（MPa）式中：σe为e点对应的应力，F e为e点对应的载荷，A0为试样原始截面积。弹性模量σ=Eε，其中比例系数E 即是弹性模量）塑性变形阶段的强度指标（屈服极限σs=F s/A0（MPa）屈服强度σ0.2=F0.2/A0（MPa）在S点附近，此时应力应变曲线上出现一个平台，表示材料开始产生塑性变形，其对应的应力叫屈服极限σs。但对于大多数合金钢或淬火回火材料，应力应变曲线无屈服平台出现，此时，规定以产生试样原始长度0.2%的塑性变形所对应的应力作为条件屈服极限，称为屈服强度σ0.2。抗拉强度σb=F b/A0（MPa））断裂阶段的强度指标（断裂强度σk）2.塑性指标延伸率（δ=ΔL/L0×100%=（Lf-L0）/L0×100%）断面收缩率ψ=（A0-A1）/A0×100%式中A0为试样原始横截面积A1为试样断裂后缩颈处的最小横截面积。3.韧性指标冲击韧度(a k=A k/A N（J/m2）式中A N为试样缺口根部的原始截面积。)断裂韧度静力韧度4.硬度指标布氏硬度(HB球压头测定试样表面的压痕直径d) 洛氏硬度(HR圆锥压头测深度) 维氏硬度(HV 四棱锥压头同布) 肖氏硬度(HS从一定高度处自由落到试样表面，根据冲头的回弹高度来表征材料硬度的大小) 四、应力应变曲线设试样单位面积的载荷为应力σ，试样单位原始长度的伸长为应变ε，则得到应力-应变曲线。在拉伸载荷作用下，材料经由弹性变形——屈服——塑性变形——断裂等几个阶段。 五、金属的键结构金属的原子结构特征是最外层电子少，易于脱落，而形成自由电子自由电子可以在金属中移动而形成所谓的电子云。电子云带有负电，另一方面失去电子的金属原子带有正电而成为阳离子，因此，电子云和阳离子之间所作用的引力和离子相互间及电子相互间的斥力之间形成平衡而发生结合。这种结合叫做金属键。金属晶体因为有自由电子的存在，其导电性、导热性好，并且结合力的方向性小，原子会尽量高密度排列，富于延展性，强度的变化范围大。 六、金属的晶体结构 1.晶体指其内部原子（分子或离子）在三维空间作有规则的周期性重复排列的物体。2.晶体结构金属的许多特性都与晶体中原子（分子或离子）的排列方式有关，因此分析金属的晶体结构是研究金属材料的一个重要方面。3. 阵点把晶体中的原子（分子或离子）抽象为规则排列于空间的几何点。 4.晶格用一系列平行直线将阵点连接起来，形成一个三维的空间格架三种常见的晶体结构。 5.晶胞从晶格中选取一个能够完全反映晶格特征的最小几何单元来研究晶体结构。6.晶格常数为了描述单位晶胞的大小和形状，以单位晶胞角上的某一阵点为原点，以该单位晶胞上过原点的三个棱边为三个坐标轴X、Y、Z（称为晶轴），则单位晶胞的大小和形状就由这三条棱边的长度a、b、c描述，称为晶格常数。 7.轴间夹角通常α、β和γ分别表示Y-Z轴、Z-X轴和X-Y轴之间的夹角α、β、γ。晶格常数（a、b、c）和轴间夹角（α、β、γ）是描述晶体结构的6个参数。面心立方结构“fcc”，体心立方结构“bcc”，密排六方结构“hcp”。 七、单晶体与多晶体由很多晶粒组成的，叫多晶体。晶粒之间的界面称为晶界。每一晶粒相

石墨电极

石墨电极 石墨电极(graphite electrode) 以石油焦、沥青焦为颗粒料，煤沥青为黏结剂，经过}昆捏、成型、焙烧、石墨化和机械加工而制成的一种耐高温的石墨质导电材料。石墨电极是电炉炼钢的重要高温导电材料，通过石墨电极向电炉输入电能，利用电极端部和炉料之间引发电弧产生的高温为热源，使炉料熔化进行炼钢，其他一些电冶炼或电解设备也常使用石墨电极为导电材料。2000年全世界消耗石墨电极100万t左右，中国2000年消耗石墨电极25万t左右。利用石墨电极优良的物理化学性能，在其他工业部门中也有广泛的用途，以生产石墨电极为主要品种的炭素制品工业已经成为当代原材料工业的重要组成部门。 简史早在1810年汉佛莱?戴维(Humphry Davy)利用木炭制成通电后能产生电弧的炭质电极，开辟了使用炭素材料作为高温导电电极的广阔前景，1846年斯泰特(Stair)和爱德华(Edwards)用焦炭粉及蔗糖混合后加压成型，并在高温下焙烧从而制造出另一种炭质电极，再将这种炭质电极浸在浓糖水中以提高其体积密度，他们获得了生产这种电极的专利权。1877年美国克利夫兰(Cleveland)的勃洛希(C.F.Brush)和劳伦斯(https://www.sodocs.net/doc/ed1730999.html,wrence)采用煅烧过的石油焦研制低灰分的炭质电极获得成功。1899年普利查德(O.G.Pritchard)首先报道了用锡兰天然石墨为原料制造天然石墨电极的方法。1896年卡斯特纳(H.Y.Gastner)获得了使用电力将炭质电极直接通电加热到高温，而生产出比天然石墨电极使用性能更好的人造石墨电极的专利权。1897年美国金刚砂公司(Carborundum Co.)的艾奇逊(E.G.Acheson)在生产金刚砂的电阻炉中制造了第一批以石油焦为原料的人造石墨电极，产品规格为22mm×32m mX380mm，这种人造石墨电极当时用于电化学工业生产烧碱，在此基础上设计的“艾奇逊”石墨化炉将由石油焦生产的炭质电极及少量电阻料(冶

影响材料吸声性能的因素

离心玻璃棉的建筑声学特征及应用 离心玻璃棉内部纤维蓬松交错,存在大量微小的孔隙,就是典型的多孔性吸声材料,具有良好的吸声特性。离心玻璃棉可以制成墙板、天花板、空间吸声体等,可以大量吸收房间内的声能,降低混响时间,有利于提高语言清晰度,也有利于减少室内噪声。在轻体隔墙的空腔内填入离心玻璃棉,不但起到良好的保温作用,还可以较大幅度地提高墙体的隔声性能,有利于隔绝噪声,也有利于保证室内谈话的私密性。使用离心玻璃棉制成管道或风机罩的衬里可以起到消声作用,有利于降低管道中气流与机械振动产生的噪声,使空调系统更加安静。离心玻璃棉具有良好的弹性,可以作为楼板减振垫层的主要材料,显著地降低楼上的脚步、奔跑、拖动物品等撞击产生的噪声对楼下房间的影响。? 离心玻璃棉的声学特性不但与厚度与容重有关,也与罩面材料、结构构造等因素有关。在建筑应用中还需同时兼顾造价、美观、防火、防潮、粉尘、耐老化等多方面问题。本文将就离心玻璃棉 相关的建筑声学基本概念、建筑吸声应用、建筑隔声应用、建筑消声应用、国内外不同声学产品 对比,以及相关的国家规范标准等方面近可能详细地讨论离心玻璃棉的建筑声学特性及应用。 一、建筑声学的基本概念 1)声音???物体的振动产生“声”,振动的传播形成“音”。人们通过听觉器官感受声音,声音就是物理现象,不同的声音人们有不同的感受,相同声音的感受也会因人而异。美妙的音乐令人陶醉,清晰激昂的演讲令人鼓舞,但有时侯,邻居传来的音乐声使人难以入睡,她人之间的甜言蜜语也许令人烦恼。建筑声学不同于其她物理声学,主要研究目的在于如何使人们在建筑中获得良好的声音环境,涉及的问题不局限于声音本身,还包括心理感受、建筑学、结构学、材料学甚至群体行为学等多方面问题。? 人耳的听觉下限就是0db,低于15dｂ的环境就是极为安静的环境,安静的会使人不知所措。乡村 的夜晚大多就是25-3０ｄb,除了细心才能够体会到的流水、风、小动物等自然声音以外,其她感觉 一片宁静,这也就是生活在喧嚣之中的城市人所追求的净土。城市的夜晚会因区域不同而有所不同。较为安静区域的室内一般在30－35dｂ,如果您住在繁华的闹市区或就是交通干线附近,将不得不忍受40-50ｄb(甚至更高)的噪声,如果碰巧邻居就是一位不通情达理的人,夜深人静时蹦蹦跳跳、高声喧哗,也许更要饱受煎熬了。人们正常讲话的声音大约就是6０-7０db,大声呼喊可达１00db。 在中式餐馆中,往往由于缺乏吸声处理,人声鼎沸,声音将达到70-80db,有国外研究报道噪声中进餐会影响健康。人耳的听觉上限一般就是１２０db,超过120dｂ的声音会造成听觉器官的损伤,140db的声音会使人失去听觉。高分贝喇叭、重型机械、喷气飞机引擎等都能够产生超过1２0ｄb的声音。?人耳听觉非常敏感,正常人能够察觉１dｂ的声音变化,3db的差异将感到明显不同。人耳存在掩蔽效应,当一个声音高于另一个声音10ｄb时,较小的声音因掩蔽而难于被听到与理解,由于掩蔽效应,在90-10０db的环境中,即使近距离讲话也会听不清。人耳有感知声音频率的能力,频率高的声音人们会有“高音”的感觉,频率低的声音人们会有“低音”的感觉,人耳正常的听觉频率范围就是2０-20kｈz。人耳耳道类似一个２-3cm的小管,由于频率共振的原因,在200０-3００0ｈz的范围内声音被增强,这一频率在语言中的辅音中占主导地位,有利于听清语言与交流,但人耳最先老化的频率也在这个范围内。一般认为,50０hz以下为低频,５00ｈz-２0０0hz为中频,2000hz以上为高频。语言的频率范围主要集中在中频。人耳听觉敏感性由于频率的不同有所不同,频率越低或越高时敏感度变差,也就就是说,同样大小的声音,中频听起来要比低频与高频的声音响。? 2)频率特性??声音可以分解为若干(甚至无限多)频率分量的合成。为了测量与描述声音频率特性,人们使用频谱。频率的表示方法常用倍频程与1/3倍频程。倍频程的中心频率就是3１、5、63、125、250、５00、１k、２ｋ、４k、８k、１6kｈz十个频率,后一个频率均为前一个频率的两倍,因此被称为倍频程,而且后一个频率的频率带宽也就是前一个频率的两倍。在有些更为精细的要求下,将频率更细地划分,形成1/3倍频程,也就就是把每个倍频程再划分成三个频带,中心频率就是２0、31、5、4０、5０、６3、８0、１00、125、16０、200、250、31５、400、500、630、8０0、1ｋ、1、25ｋ、1、6k、2k、2、5ｋ、3、15k、4k、５ｋ、6、3k、8k、10k、12、5k、16k、２０ｋhz等三十个频率,后一个频率均为前一个频率的2１/３倍。在实际工程中更关心人耳敏感的部分,因此,除进行必要的科学研究以外,大多数情况下考虑的频率范围在10０hz到5khz。如果将声音的频 率分量绘制成曲线就形成了频谱。 对于各种建筑声学材料来讲,不同频率条件下声学性能就是不同的。有的材料具有良好的高频吸

钢铁家族中各种组织形貌生长特点及性能

钢铁家族中各种组织形貌生长特点及性能 现代材料可以分为四大类--金属、高分子、陶瓷和复合材料。尽管目前高分子材料飞速发展，但金属材料中的钢铁仍是目前工程技术中使用最广泛、最重要的材料，那么到底是什么因素决定了钢铁材料的霸主地位呢。下面就为大家详细介绍吧。 钢铁由铁矿石提炼而成，来源丰富，价格低廉。钢铁又称为铁碳合金，是铁（Fe）与碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）、磷（P）、硫（S）以及其他少量元素（Cr、V等）所组成的合金。通过调节钢铁中各种元素的含量和热处理工艺（四把火：淬火、退火、回火、正火），可以获得各种各样的金相组织，从而使钢铁具有不同的物理性能。将钢材取样，经过打磨、抛光，最后用特定的腐蚀剂腐蚀显示后，在金相显微镜下观察到的组织称为钢铁的金相组织。钢铁材料的秘密便隐藏在这些组织结构中。 在Fe-Fe3C系中，可配制多种成分不同的铁碳合金，他们在不同温度下的平衡组织各不相同，但由几个基本相（铁素体F、奥氏体A和渗碳体Fe3C）组成。这些基本相以机械混合物的形式结合，形成了钢铁中丰富多彩的金相组织结构。常见的金相组织有下列八种： 一、铁素体 碳溶于α-Fe晶格间隙中形成的间隙固溶体称为铁素体，属bcc结构，呈等轴多边形晶粒分布，用符号F表示。其组织和性能与纯铁相似，具有良好的塑性和韧性，而强度与硬度较低（30-100 HB）。在合金钢中，则是碳和合金元素在α-Fe中的固溶体。碳在α-Fe中的溶解量很低，在AC1温度，碳的最大溶解量为0.0218%，但随温度下降的溶解度则降至0.0084%，因而在缓冷条件下铁素体晶界处会出现三次渗碳体。随钢铁中碳含量增加，铁素体量相对减少，珠光体量增加，此时铁素体则是网络状和月牙状。 二、奥氏体 碳溶于γ-Fe晶格间隙中形成的间隙固溶体称为奥氏体，具有面心立方结构，为高温相，用符号A表示。奥氏体在1148℃有最大溶解度2.11%C，727℃时可固溶0.77%C；强度和硬度比铁素体高，塑性和韧性良好，并且无磁性，具体力学性能与含碳量和晶粒大小有关，一般为170~220 HBS、=40~50%。TRIP钢（变塑钢）即是基于奥氏体塑性、柔韧性良好的基础开发的钢材，利用残余奥氏体的应变诱发相变及相变诱发塑性提高了钢板的塑性，并改善了钢板的成形性能。碳

影响金属材料疲劳强度的八大因素

影响金属材料疲劳强度的八大因素 Via 常州精密钢管博客 影响金属材料疲劳强度的八大因素 材料的疲劳强度对各种外在因素和内在因素都极为敏感。外在因素包括零件的形状和尺寸、表面光洁度及使用条件等，内在因素包括材料本身的成分，组织状态、纯净度和残余应力等。这些因素的细微变化，均会造成材料疲劳性能的波动甚至大幅度变化。 各种因素对疲劳强度的影响是疲劳研究的重要方面，这种研究将为零件合理的结构设计、以及正确选择材料和合理制订各种冷热加工工艺提供依据，以保证零件具有高的疲劳性能。 应力集中的影响 常规所讲的疲劳强度，都是用精心加工的光滑试样测得的，然而，实际机械零件都不可避免地存在着不同形式的缺口，如台阶、键槽、螺纹和油孔等。这些缺口的存在造成应力集中，使缺口根部的最大实际应力远大于零件所承受的名义应力，零件的疲劳破坏往往从这里开始。 理论应力集中系数Kt ：在理想的弹性条件下，由弹性理论求得的，缺口根部的最大实际应力与名义应力的比值。 有效应力集中系数（或疲劳应力集中系数）Kf：光滑试样的疲劳极限σ-1与缺口试样疲劳极限σ-1n的比值。 有效应力集中系数不仅受构件尺寸和形状的影响，而且受材料的物理性质、加工、热处理等多种因素的影响。 有效应力集中系数随着缺口尖锐程度的增加而增加，但通常小于理论应力集中系数。 疲劳缺口敏感度系数q：疲劳缺口敏感度系数表示材料对疲劳缺口的敏感程度，由下式计算。 q的数据范围是0-1，q值越小，表征材料对缺口越不敏感。试验表明，q并非纯粹是材料常数，它仍然和缺口尺寸有关，只有当缺口半径大于一定值后，q值才基本与缺口无关，而且对于不同材料或处理状态，此半径值也不同。 尺寸因素的影响

中、低、高碳钢的组织结构和性能特点

碳钢 主要指力学性能取决于钢中的碳含量，而一般不添加大量的合金元素的钢，有时也称为普碳钢或碳素钢。 碳钢也叫碳素钢，含炭量WC小于2%的铁碳合金。碳钢除含碳外一般还含有少量的硅、锰、硫、磷按用途可以把碳钢分为碳素结构钢、碳素工具钢和易切削结构钢三类。碳素结构钢又分为建筑结构钢和机器制造结构钢两种按含碳量可以把碳钢分为低碳钢（WC ≤ 0.25%）,中碳钢（WC0.25%——0.6%）和高碳钢（WC>0。6%）按磷、硫含量可以把碳素钢分为普通碳素钢（含磷、硫较高）、优质碳素钢（含磷、硫较低）和高级优质钢（含磷、硫更低）一般碳钢中含碳量较高则硬度越高，强度也越高，但塑性较低 低碳钢 低碳钢(low carbon steel) 又称软钢, 含碳量从0.10％至0.30%低碳钢易于接受各种加工如锻造, 焊接和切削, 常用於制造链条, 铆钉, 螺栓, 轴等。 碳含量低于0.25％的碳素钢，因其强度低、硬度低而软，故又称软钢。它包括大部分普通碳素结构钢和一部分优质碳素结构钢，大多不经热处理用于工程结构件，有的经参碳和其他热处理用于要求耐磨的机械零件。 低碳钢退火组织为铁素体和少量珠光体，其强廖和硬度较低，塑性和韧性较好。因此，其冷成形性良好可采用卷边、折弯、冲压等方法进行冷成形。这种钢翅具有良好的焊接性。碳含量很低的低碳钢硬度很低，切削加工性不佳，淬火处理可以改善其切削加工性。 低碳钢有较大的时效倾向，既有淬火时效倾向，曩有形变时效倾向。当钢从高温较快冷却时，铁素体刮碳、氮过饱和，它在常温也能缓慢地形成铁的碳氮州物，因而钢的强度和硬度提高，而塑性和韧性降低，筻种现象称为淬火时效。低碳钢即使不淬火而空冷也乏产生时效。低碳钢经形变产生大量位错，铁素体中自碳、氮原子与位错发生弹性交互作用，碳、氮原子聚身在位错线周围。这种碳、氮原子与位错线的结合体称岁柯氏气团(柯垂耳气团)。它会使钢的强度和硬度提高而塑性和韧性降低，这种现象称为形变时效。形变时交比淬火时效对低碳钢的塑性和韧性有更大的危害性在低碳钢的拉伸曲线上有明显的上、下两，爪屈服点。占上屈服点出现直到屈服延伸结束，在试样表面出现d于不均匀变形而形成的表面皱褶带，称为吕德斯带。刁少冲压件往往因此而报废。其防止方法有两种。一种高预形变法，预形变的钢放置一段时间后冲压时也会产生吕德斯带，因此预形变的钢在冲压之前放置时间刁宜过长。另一种是钢中加入铝或钛，使其与氮形成稳目的化合物，防止形成柯氏气团引起的形变时效。 低碳钢一般轧成角钢、槽钢、工字钢、钢管、钢带{钢板，用于制作各种建筑构件、容器、箱体、炉体和农』机具等。优质低碳钢轧成薄板，制作汽车驾驶室、发电机罩等深冲制品；还轧成棒材，用于制作强度要求不i的机械零件。低碳钢在使用前一般不经热处理，碳含{在0.15％以上的经渗碳或氰化处理，用于要求表层{度高、耐磨性好的轴、轴套、链轮等零件。 低碳钢由于强度较低，使用受到限制。适当增加碳钢中锰含量，并加入微量钒、钛、铌等合金元素，可大大提高钢的强度。若降低钢中碳含量并加入少量铝、{量硼和碳化物形成元素，则可得到超低碳贝氏体组够其强度很高，并保持较好的塑性和韧性。

石墨电极材料的选择标准

石墨电极材料的选择标准 石墨电极材料选择的依据有很多，但主要的有四个标准： 1.材料的平均颗粒直径 材料的平均颗粒直径直接影响到材料放电的状况。材料的平均颗粒越小，材料的放电越均匀，放电的状况越稳定，表面质量越好。 对于表面、精度要求不高的锻造、压铸模具，通常推荐使用颗粒较粗的材料，如ISEM-3等；对于表面、精度要求较高的电子模具，推荐使用平均粒径在4μm 以下的材料，以确保被加工模具的精度、表面光洁度。材料的平均颗粒越小，材料的损耗情况就越小，各离子团之间的作用力就越大。比如：通常推荐在精密压铸模具、锻造模具方面，ISEM-7已足以满足要求；但客户对于精度要求特别高时，推荐使用TTK-50或ISO-63材料，以确保更小的材料损耗，从而保证模具的精度和表面粗糙度。 同时，颗粒越大，放电的速度就越快，粗加工的损耗越小。主要是放电过程的电流强度不同，导致放电的能量大小不一。但放电后的表面光洁度也随着颗粒的变化而变化。 2.材料的抗折强度 材料的抗折强度是材料强度的直接体现，显示材料内部结构的紧密程度。强度高的材料，其放电的耐损耗性能相对较好，对于精度要求高的电极，尽量选择强度较好的材料。比如：TTK-4可以满足一般电子接插件模具的要求，但有些有特殊精度要求的电子接插件模具，可以选用同等粒径，但强度略高的材料TTK-5材料。 3.材料的肖氏硬度 在对石墨的潜意识认识中，石墨一般会被认为是一种比较软的材料。但实际的测试数据及应用情况显示，石墨的硬度要比金属材料高。在特种石墨行业中，通用的硬度检验标准是肖氏硬度测量法，其测试原理与金属的测试原理不同。由于石墨的层状结构，使其在切削过程中有非常优越的切削性能，切削力仅为铜材料的1/3左右，机械加工后的表面易于处理。 但由于其较高的硬度，在切削时，对于刀具的损耗会略大于切削金属的刀具。与此同时，硬度高的材料在放电损耗方面的控制比较优秀。在我司的EDM用材料

材料成分结构性能三者间的关系

从钢铁材料看材料成分-结构-性能关系 钢铁从被利用开始至今一直是人类不可替代的原材料，是衡量一个国家综合国力和工业水平的重要指标。 我们都知道初铁外，C的含量对钢铁的机械性能起着重要作用，钢是含碳量为0.03%-2%的铁碳合金。随着碳含量的升高，碳钢的硬度增加、韧性下降。同时含碳量对工艺性能也有很大影响。对可锻性而言，低碳钢比高碳钢好。由于钢加热呈单相奥氏体状态时，塑性好、强度低，便于塑性变形，所以一般锻造都是在奥氏体状态下进行。对焊接性而言，一般来说含碳量越低，钢的焊接性能越好，所以低碳钢比高碳钢更容易焊接。而那些比例极小的合金加入，可以对钢的性能产生很大影响。可以说普通钢、优质钢和高级优质钢就是在这些比例极小的成分作用下分别出来的。那些合金成分的加入可以使钢的组织结构和性能都发生一定的变化，从而具有一些特殊性能。比如说，铬的加入不仅能提高金属的耐腐蚀性和抗氧化性，也能提高钢的淬透性，显著提高钢的强度、硬度和耐磨性；锰可提高钢的强度，提高对低温冲击的韧性；稀土元素可提高强度，改善塑性、体温脆性、耐腐蚀性及焊接性能等等。 钢铁材料的结构特征包括晶体结构、相结构和显微组织结构。钢铁是属于由金属键构成的晶体，因此就具有金属晶体的特性，如延展性。同时这也注定钢的机械性能不仅与其化学性能有关，而其晶体的结构和晶粒的大小影响更大。 铁碳合金的基本组元是纯Fe和Fe3C。铁存在同素异构转变，即在固态下有不同的结构。不同结构的铁与碳可以形成不同的固溶体。碳溶解于 -Fe中形成的固溶体成为铁素体，其含碳量非常低，所以性能与纯铁相似，硬度低、塑性高，并有铁磁性。其显微组织与工业纯铁也相似。碳溶于 -Fe形成的固溶体为奥氏体，具有面心立方结构，可以溶解较多的碳。在一般情况下，奥氏体是一种高温组织，故奥氏体的硬度较低，塑性高。通常在对钢铁材料进行热变形加工，都应将其加热呈奥氏体状态。 由此，从钢铁材料中，我们看到，材料的成分，结构和性能是密不可分的三者。成分和结构往往可以极大的影响材料的性能，而成分和结构之间也是相互影响的。 1、C的含量对钢铁的机械性能起着重要作用,随着碳含量的升高，碳钢的硬度增加、韧性下降。同时含碳量对工艺性能也有很大影响对可锻性而言，低碳钢比高碳钢好。对焊接性而言，一般来说含碳量越低，钢的焊接性能越好。 2、合金成分的加入可以使钢的组织结构和性能都发生一定的变化，从而具有一些特殊性能。比如说，铬的加入不仅能提高金属的耐腐蚀性和抗氧化性，也能提高钢的淬透性，显著提高钢的强度、硬度和耐磨性。 3、钢铁是属于由金属键构成的晶体，因此就具有金属晶体的特性，如延展性。同时这也注定钢的机械性能不仅与其化学性能有关，而其晶体的结构和晶粒的大小影响更大。 4、铁存在同素异构转变，即在固态下有不同的结构。不同结构的铁与碳可以形成不同的固溶体。碳溶解于 -Fe中形成的固溶体成为铁素体，其含碳量非常低，所以性能与纯铁相似，硬度低、塑性高，并有铁磁性。其显微组织与工业纯铁也相似。碳溶于 -Fe形成的固溶体为奥氏体，具有面心立方结构，可以溶解较多的碳。

简述哪些因素对钢材性能有影响

三、简答题 1．简述哪些因素对钢材性能有影响？ 化学成分；冶金缺陷；钢材硬化；温度影响；应力集中；反复荷载作用。2．钢结构用钢材机械性能指标有哪几些？承重结构的钢材至少应保证哪几项指标满足要求？ 钢材机械性能指标有：抗拉强度、伸长率、屈服点、冷弯性能、冲击韧性； 承重结构的钢材应保证下列三项指标合格：抗拉强度、伸长率、屈服点。3．钢材两种破坏现象和后果是什么？ 钢材有脆性破坏和塑性破坏。塑性破坏前，结构有明显的变形，并有较长的变形持续时间，可便于发现和补救。钢材的脆性破坏，由于变形小并突然破坏，危险性大。 4．选择钢材屈服强度作为静力强度规范值以及将钢材看作是理想弹性一塑性材料的依据是什么？ 选择屈服强度f y 作为钢材静力强度的规范值的依据是：①他是钢材弹性及塑性工作的分界点，且钢材屈服后，塑性变开很大（2%~3%），极易为人们察觉，可以及时处理，避免突然破坏；②从屈服开始到断裂，塑性工作区域很大，比弹性工作区域约大200倍，是钢材极大的后备强度，且抗拉强度和屈服强度的比例又较 大（Q235的f u /f y ≈1.6~1.9）,这二点一起赋予构件以f y 作为强度极限的可靠安 全储备。 将钢材看作是理想弹性—塑性材料的依据是：①对于没有缺陷和残余应力影响的 试件，比较极限和屈服强度是比较接近（f p =(0.7~0.8)f y ），又因为钢材开始屈服 时应变小（ε y ≈0.15%）因此近似地认为在屈服点以前钢材为完全弹性的，即将屈服点以前的б-ε图简化为一条斜线；②因为钢材流幅相当长（即ε从0.15%到2%~3%），而强化阶段的强度在计算中又不用，从而将屈服点后的б-ε图简化为一条水平线。 5．什么叫做冲击韧性？什么情况下需要保证该项指标？ 韧性是钢材抵抗冲击荷载的能力，它用材料在断裂时所吸收的总能量(包括弹性和非弹性能)来度量，韧性是钢材强度和塑性的综合指标。在寒冷地区建造的结构不但要求钢材具有常温(℃ 20)冲击韧性指标，还要求具有负温(℃ 0、℃ 20 -或℃ 40 -)冲击韧性指标。

钢铁材料的八大工艺性能

钢铁材料的八大工艺性能 钢铁材料是日常生活中,工业上与机械上不可或缺的一种常见线材材料,因此,对钢铁材料进行使用时,大家一定要了解一下关于钢铁材料的工艺性能,其钢铁材料工艺性能都有哪些呢?主要有以下八种。 1、铸造性 金属材料能用铸造方法获得合格铸件的能力称为铸造性。铸造性包括流动性、收缩性和偏析倾向等。流动性是指液态金属充满铸模的能力,流动性愈好,愈易铸造细薄精致的铸件,收缩性是指铸件凝固时体积收缩的程度,收缩愈小,铸件凝固时变形愈小。偏析是指化学成分不均匀,偏析愈严重,铸件各部位的性能愈不均匀,铸件的可靠性愈小。 2、切削加工性 金属材料的切削加工性系指金属接受切削加工的能力,也是指金属经过加工而成为合乎要求的工件的难易程度。通常可以切削后工作表面的粗糙程度、切削速度和刀具磨损程度来评价金属的切削加工性。 3、焊接性 焊接性是指金属在特定结构和工艺条件下通过常用焊接方法获得预期质量要求的焊接接头的性能。焊接性一般根据焊接时产生的裂纹敏感性和焊缝区力学性能的变化来判断。 4、锻性 锻性是材料在承受锤锻、轧制、拉拔、挤压等加工工艺是会改变形状而不产生裂纹的性能。它实际上是金属塑性好坏的一种表现,金属材料塑性越高,变形抗力就越小,则锻性就越好。锻性好坏主要决定于金属的化学成分、显微组织、变形温度、变形速度及应力状态等因素。 5、冲压性 冲压性是指金属经过冲压变形而不发生裂纹等缺陷的性能。许多金属产品的制造都要经过冲压工艺,如汽车壳体、搪瓷制品坯料及锅、盆、盂、壶等日用品。为保证制品的质量和工艺的顺利进行,用于冲压的金属板、带等必须具有合格的冲压性能。 6、顶锻性 顶锻性是指金属材料承受打铆、镦头等的顶锻变形的性能。金属的顶锻性,是用顶锻试验测定的。 7、冷弯性 金属材料在常温下能承受弯曲而不破裂的性能,称为冷弯性。出现裂纹前能承受的弯曲程度愈大,则材料的冷弯性能愈好。 8、热处理工艺性 热处理是指金属或合金在固态范围内,通过一定的加热、保温和冷却方法,以改变金属或合金的内部组织,而得到所需性能的一种工艺操作。热处理工艺就是指金属经过热处理后其

影响材料性能的因素

1.0影响材料性能的因素 2.01.1碳当量对材料性能的影响字串9 决定灰铸铁性能的主要因素为石墨形态和金属基体的性能。当碳当量（）较高时，石墨的数量增加，在孕育条件不好或有微量有害元素时，石墨形状恶化。这样的石墨使金属基体能够承受负荷的有效面积减少，而且在承受负荷时产生应力集中现象，使金属基体的强度不能正常发挥，从而降低铸铁的强度。在材料中珠光体具有好的强度、硬度，而铁素体则质底较软而且强度较低。当随着 C、Si的量提高，会使珠光体量减少，铁素体量增加。因此，碳当量的提高将在石墨形状和基体组织两方面影响铸铁铸件的抗拉强度和铸件实体的硬度。在熔炼过程控制中，碳当量的控制是解决材料性能的一个很重要的因素。 1.2合金元素对材料性能的影响 在灰铸铁中的合金元素主要是指Mn、Cr、Cu、Sn、Mo等促进珠光体生成元素，这些元素含量会直接影响珠光体的含量，同时由于合金元素的加入，在一定程度上细化了石墨，使基体中铁素体的量减少甚至消失，珠光体则在一定的程度上得到细化，而且其中的铁素体由于有一定量的合金元素而得到固溶强化，使铸铁总有较高的强度性能。在熔炼过程控制中，对合金的控制同样是重要的手段。 1.3炉料配比对材料的影响字串4 过去我们一直坚持只要化学成分符合规范要求就应该能够获得符合标准机械性能材料的观点，而实际上这种观点所看到的只是常规化学成分，而忽略了一些合金元素和有害元素在其中所起的作用。如生铁是Ti的主要来源，因此生铁使用量的多少会直接影响材料中Ti的含量，对材料机械性能产生很大的影响。同样废钢是许多合金元素的来源，因此废钢用量对铸铁的机械性能的影响是非常直接的。在电炉投入使用的初期，我们一直沿用了冲天炉的炉料配比（生铁：25~35%，废钢：30~35%）结果材料的机械性能（抗拉强度）很低，当我们意识到废钢的使用量会对铸铁的性能有影响时及时调整了废钢的用量之后，问题很快得到了解决，因此废钢在熔化控制过程中是一项非常重要的控制

石墨电极电火花加工性能的影响因素分析

石墨电极电火花加工性能的影响因素分析 影响石墨电极电火花加工性能的因素很多，各因素的合理配合对电火花加工特性有重要的影响。分析了主轴性能、脉冲电源及智能控制、工作液、电参数和加工极性选择等对石墨电极加工性能的影响，为生产实践提供了理论依据。 在电火花加工中如何正确选用石墨材料，并达到最佳的使用效果，不仅需考虑石墨电极材料牌号，同时要考虑加工参数及其机床性能等因素。影响石墨电极电火花加工性能（加工速度、加工表面粗糙度和电极损耗）的因素主要有机械系统性能、脉冲电源、控制系统、加工面积、放电参数、工件材料、工作液、电极形状、冲液方式等。本文根据国内外的有关研究着重从电火花机床、放电加工参数和加工材料等方面进行系统的分析和论述。 1 机床特性对石墨电极加工性能的影响 1.1 主轴性能的影响 主轴是电火花成形机的一个关键部件，它控制工件与工具电极之间的放电间隙。主轴的抬刀速度、传动速度和摇动方式直接影响生产率、表面粗糙度和加工稳定性等工艺指标。目前已普遍采用步进电动机、直流电动机或交流伺服电动机驱动主轴。 1.1.1 抬头排屑 主轴抬刀对于改善深槽（型腔）窄缝等微细加工的排屑，防止积碳和二次放电等现象有明显影响。发展高速抬刀是必然趋势。目前交流伺服电机驱动，抬刀速度一般可达3~5m/min[1]。日本Sadick公司AQ35L主轴采用直线电机控制，传动机构简单，不用滚珠丝杠，没有传动间隙，能实现高速度、高加速度移动，满足了EDM加工高速响应的要求。最大驱动力高达3000N，快进速度可达100m/min，最大加速度达到1g以上，能及时排除电蚀产物消除集中放电、二次放电。间隙不均匀性等得到极大的抑制，特别是对加工深槽窄缝能产生良好的效果[2]。例如：用端面面积为1mm×38mm、斜度1°的石墨片电极加工钢，深度达70mm，免冲液，粗加工用时2h10min，精加工用时1h30min，总共用3h40min，提高了加工速度。瑞士 Charmilles公司的ROBOFORM 35P机床，不但提高了主轴运动速度，还提高了坐标轴的运动速度，使电极交换时间节省35％。用截面20mm×20mm的电极，无冲液加工100mm深的型腔，加工时间仅为5h，表面粗糙度达到R max10μm。Makino EDNC系列抬刀速度在小型机床上是 2m/min，在大型机床上是10m/min。 1.1.2 主轴摇动 主轴的摇动功能可使加工表面均匀，得到高精度和高质量的加工表面。目前已有多种摇动方式，除了圆形和方形摇动外，还有六角、半圆柱、半球、三维射线、三维圆弧等摇动轨迹，遇到其他任意形状，可根据一个完整的轮廓建立所需的摇动方式。日本Mitsubishi EA系列电火花机床新开发的Orbit Pro摇动功能，电极以恒定运动进行加工，跟踪目标形状，实现高稳定加工；而常规摇动加工，沿目标形状一点一点连续加工，电极移动不平滑，变速移动，加工不稳定，两者对比如图1所示。 1.2 脉冲电源及智能化控制的影响 脉冲电源对电火花加工的生产率、表面质量、加工速度、电极损耗等都有很大的影响。

铁碳合金成分组织性能之间的关系

相图分析——典型合金结晶——铁碳合金成分与性能关系、应用 三、铁碳合金成分、组织、性能之间的关系 从对Fe-Fe3C相图的分析可知，在一定的温度下，合金的成分决定了组织，而组织又决定了合金的性能。任何铁碳合金室温组织都是由铁素体和渗碳体两相组成，但成分（含碳量）不同，组织中两个相的相对数量，相对分布及形态也不同，因而不同成分的铁碳合金具有不同的组织和性能。 1、碳的质量分数对组织的影响 铁碳合金的室温组织随碳的质量分数的增加，组织的变化规律如下： F+P→P→P+Fe3CⅡ→P+Fe3CⅡ+Ldˊ→Ldˊ+Fe3CⅠ 从以上变化可以看出，铁碳合金室温组织随碳的质量分数的增加，铁素体的相对量减少，而渗碳体的相对量增加。具体来说，对钢部分而言，随着含碳量的增加，亚共析钢中的铁素体量随着减少，过共析钢中的二次渗碳体量随着增加；对铸铁部分而言，随着碳的质量分数的增加，亚共晶白口铸铁中的珠光体和二次渗碳体量减少；过共晶白口铸铁中一次渗碳体和共晶渗碳体量随着增加。铁碳合金室温组织的相组成相对量、组织组成物相对量如图所示。 2、碳的质量分数对力学性能的影响 铁碳合金的力学性能决定于铁素体与渗碳体的相对量及它们的相对分布状况。当碳的质量分数Wc<%时，随碳的质量分数的增加，钢的强度，硬度呈直线上升，而塑性、韧性随之降低。原因是钢组织中渗碳体的相对量增多，铁素体的相对量减少；当碳的质量分数Wc>%时，随碳的质量分数的继续增加，硬度仍然增加，而强度开始明显下降，塑性、韧性继续降低。原因是钢中的二次渗碳体沿晶界析出并形成完整的网络。导致了钢脆性的增加。为保证钢有足够的强度和一定的塑性及韧性，机械工程中使用的钢其碳质量分数一般不大于%。Wc>%的白口铸铁，由于组织中渗碳体量太多，性能硬而脆，难以切削加工，在机械工程中很少直接应用。

影响材料力学性能测试的因素

影响材料力学性能测试的因素 1 拉伸实验强度和延性丈量的准确度和偏向取决于能否严厉恪守指定实验办法并受设备和材料要素、试样制备和实验、丈量误差的影响。 2 关于相同材料的复验协商分歧取决于材料的平均性、试样制备的反复性、实验条件和拉伸实验参数的测定。 3 可影响实验结果的设备要素包括：拉伸实验机的刚性、减震才能、固有的频率和运动部件重量;力的指针准确度和实验机不同范围内力的运用;恰当的加力速度、用适宜的力使试样对中、夹具的平行度、夹持力、控制力的大小、引伸计的适用性和标定、热的消散(经过夹具、引伸计或辅助安装)等等。 4 能影响实验结果的材料要素包括：实验材料的代表性和平均性、试样型式、试样制备(外表光亮度，尺寸准确度，标距端部过渡圆弧，标距内锥度，弯曲试样，螺纹质量等等)。 a、有些材料对试样外表光亮度十分敏感(见注8) 必需研磨至理想光亮度，或者抛光至得到正确结果。 b、关于铸造的、轧制的、锻造的或其他非加工外表状态的试样，实验结果可能受外表特性影响(见注14)。 c、取自部件或构件隶属部位的试样，像外延局部或冒口，或者独立消费的铸件(例如, 脊形试块)可能产生不具部件或构件代表性的实验结果。 d、试样尺寸可能影响实验结果。关于圆柱形的或矩形的试样，改动试样尺寸普通对屈从强度和抗拉强度影响很小，但假如呈现改动，则可影响上屈从强度、伸长率和断面收缩率。用下式比拟不同试样测定的伸长率值： L0/(A0)1 / 2 ( 1) 其中： L0 = 试样的原始标距 A0 = 试样的原始横截面积 1 具有较小的L0/(A0)1 / 2 比值的试样普通会得出较大的伸长率和断面收缩率，例如矩形拉伸试样的宽度或厚度增加后，状况即如此。 2 坚持L0/(A0)1 / 2r比值固定最小值，但影响不大。由于增加图8比例试样的尺寸可发现伸长率和面积收缩有所增加或减少，这取决于材料和实验条件。 e、标距内有一个允许的1 %的锥度可招致伸长率值降低。1 %的锥度会使伸长率降低15 % 。

材料结构与性能试题及答案

《材料结构与性能》试题2011级硕士研究生适用 一、名词解释（20分） 原子半径，电负性，相变增韧、Suzuki气团 原子半径：按照量子力学的观点，电子在核外运动没有固定的轨道，只是概率分布不同，因此对原子来说不存在固定的半径。根据原子间作用力的不同，原子半径一般可分为三种：共价半径、金属半径和范德瓦尔斯半径。通常把统和双原子分子中相邻两原子的核间距的一半，即共价键键长的一半，称作该原子的共价半径（r c）；金属单质晶体中相邻原子核间距的一半称为金属半径（r M）；范德瓦尔斯半径（r V）是晶体中靠范德瓦尔斯力吸引的两相邻原子核间距的一半，如稀有气体。 电负性：Parr等人精确理论定义电负性为化学势的负值，是体系外势场不变的条件下电子的总能量对总电子数的变化率。 相变增韧：相变增韧是由含ZrO2的陶瓷通过应力诱发四方相（t相）向单斜相（m相）转变而引起的韧性增加。当裂纹受到外力作用而扩展时，裂纹尖端形成的较大应力场将会诱发其周围亚稳t-ZrO2向稳定m-ZrO2转变，这种转变为马氏体转变，将产生近4%的体积膨胀和1%-7%的剪切应变，对裂纹周围的基体产生压应力，阻碍裂纹扩展。而且相变过程中也消耗能量，抑制裂纹扩展，提高材料断裂韧性。 Suzuki气团：晶体中的扩展位错为保持热平衡，其层错区与溶质原子间将产生相互作用，该作用被成为化学交互作用，作用的结果使溶质原子富集于层错区内，造成层错区内的溶质原子浓度与在基体中的浓度存在差别。这种不均匀分布的溶质原子具有阻碍位错运动的作用，也成为Suzuki气团。 二、简述位错与溶质原子间有哪些交互作用。（15分） 答：从交互做作用的性质来说，可分为弹性交互作用、静电交互作用和化学交互作用三类。 弹性交互作用：位错与溶质原子的交互作用主要来源于溶质原子与基体原子间由于体积不同引起的弹性畸变与位错间的弹性交互作用。形成Cottrell气团，甚至Snoek气团对晶体起到强化作用。弹性交互作用的另一种情况是溶质原子核基体的弹性模量不同而产生的交互作用。 化学交互作用：基体晶体中的扩展位错为保持热平衡，其层错区与溶质原子间将产生相互作用，该作用被成为化学交互作用，作用的结果使溶质原子富集于层错区内，造成层错区内的溶质原子浓度与在基体中的浓度存在差别，具有阻碍位错运动的作用。 静电交互作用：晶体中的位错使其周围原子偏离平衡位置，晶格体积发生弹性畸变，晶格畸变将导致自由电子的费米能改变，对于刃型位错来讲，滑移面上下部分晶格畸变量相反，导致滑移面两侧部分的费米能不相等，导致位错周围电子需重新分布，以抵消这种不平衡，从而形成电偶极，位错线如同一条电偶极线，在它周围存在附加电场，可与溶质原子发生静电交互作用。 三、简述点缺陷的特点和种类，与合金的性能有什么关系（15分） 答：点缺陷对晶体结构的干扰作用仅波及几个原子间距范围的缺陷。它的尺寸在所有方向上均很小。其中最基本的点缺陷是点阵空位和间隙原子。此外，还有杂质原子、离子晶体中的非化学计量缺陷和半导体材料中的电子缺陷等。 在较低温度下，点缺陷密度越大，对合金电阻率影响越大。另外，点缺陷与合金力学性能之间的关系主要表现为间隙原子的固溶强化作用。