钢材组织性能的控制课件.ppt

1、钢材组织性能的控制钢材组织性能的控制7.1 电磁性能的控制电磁性能的控制硅钢硅钢 FeSi 合金合金 主要用于电机及变压器的铁芯主要用于电机及变压器的铁芯分类：分类：按用途来分：按用途来分：电机硅钢、变压器硅钢电机硅钢、变压器硅钢按化学成分来分：低硅按化学成分来分：低硅（0.8 1.8%Si）、）、中硅（中硅（1.8 2.8%Si）、）、高硅（高硅（2.8%Si）按轧制工艺来分：按轧制工艺来分：热轧硅钢片、冷轧硅钢片热轧硅钢片、冷轧硅钢片热轧硅钢片：热轧硅钢片：电机电机 厚厚 0.5 mm 1.0 2.5%Si 变压器变压器 厚厚 0.35mm 3.0 4.5%Si冷轧硅钢片：冷轧硅钢片：3.

2、5%Si 无取向硅钢片无取向硅钢片 多用于电机多用于电机 取向硅钢片取向硅钢片 2.8 3.5%Si 单取向硅钢片：高斯织构单取向硅钢片：高斯织构 (110)001 变压器变压器 厚厚0.35mm 双取向硅钢片：立方织构双取向硅钢片：立方织构 (001)100 仪表工业仪表工业 厚厚0.025 0.1mm冷轧硅钢片电磁性能优于热轧硅钢片：冷轧硅钢片电磁性能优于热轧硅钢片：B 25%P 3040%体积减少体积减少3040%电能电能 一电磁性能的概念一电磁性能的概念磁感应强度磁感应强度 B（磁通密度）（磁通密度）定义：在垂直磁场的方向上，材料内部单位面定义：在垂直磁场的方向上，材料内部单位面 积通

3、过的磁力线条数积通过的磁力线条数 B0 =0nI=0 H 0 真空导磁率真空导磁率加铁芯后：加铁芯后：B总总 =B0 B芯芯 B芯芯 r0nI H r 相对导磁率相对导磁率 ：反映材料密集磁力线的能力，即磁化能力：反映材料密集磁力线的能力，即磁化能力 的大小。的大小。、B 表示易磁化表示易磁化 铁芯损失铁芯损失P 单位重量硅钢片在交变磁场作用下的单位重量硅钢片在交变磁场作用下的 功率损耗功率损耗 磁滞损耗磁滞损耗 P1 由于磁感应强度的变化始终落后于由于磁感应强度的变化始终落后于 磁场的变化磁场的变化 所引起的功率损耗所引起的功率损耗H=0,B=Br 剩磁现象剩磁现象Br ：剩余磁感应强度：剩

4、余磁感应强度Hc ：克服剩磁所加的：克服剩磁所加的 磁化力，叫磁化力，叫矫顽力矫顽力矫顽力的大小反映了磁矫顽力的大小反映了磁性材料保存剩磁状态的性材料保存剩磁状态的能力能力 P1 fnAn fn 电流频率电流频率 An 回线面积回线面积磁滞回线所包围的面积越大，磁滞损耗也越大磁滞回线所包围的面积越大，磁滞损耗也越大 因为因为 An Hc 所以所以 P1 Hc 矫顽力越大，磁滞损耗越大矫顽力越大，磁滞损耗越大 涡流损耗涡流损耗 P2 由于交变磁场产生的感生电由于交变磁场产生的感生电 流在铁芯内形成涡流而引起流在铁芯内形成涡流而引起 的功率损耗的功率损耗 感生电流所产生的磁场与感生电流所产生的磁场

5、与 原原 磁场方向相反，阻碍材料的磁场方向相反，阻碍材料的 磁化，并使外磁场能量转变磁化，并使外磁场能量转变 成成热量热量。P2 fnBh/h 铁芯厚度铁芯厚度 铁芯电阻率铁芯电阻率、h P2 剩余损耗剩余损耗 P3 除除P1、P2外的其它功率损耗外的其它功率损耗 铁损铁损 P=P1P2 P3对硅钢片的要求：对硅钢片的要求：磁感应强度高磁感应强度高 B 铁芯损失低铁芯损失低 P、h、Hc 磁各向异性磁各向异性 用用FeSi单晶体试验可知：单晶体试验可知：100晶向最易磁化晶向最易磁化 111晶向最难磁化晶向最难磁化 电机用硅钢：要求磁各向异性越小越好，纵横方向的电机用硅钢：要求磁各向异性越小越

6、好，纵横方向的 B25 差别小于差别小于10%变压器用硅钢：要求轧制方向为变压器用硅钢：要求轧制方向为001晶向，晶向，B 采用有取向的硅钢片采用有取向的硅钢片 (100)001 或或 (110)001磁致伸缩小磁致伸缩小表面质量好，厚度均匀表面质量好，厚度均匀 表面平整，填充系数高表面平整，填充系数高 厚度不均，噪音增大，电机振动增大厚度不均，噪音增大，电机振动增大二影响电磁性能的主要因素二影响电磁性能的主要因素晶粒大小晶粒大小 d B、P 磁性好磁性好 如图示：如图示：d ，P1 晶粒取向晶粒取向取向度取向度 晶体中易磁化晶向平行于或接晶体中易磁化晶向平行于或接 近平行于轧向的晶粒所占的百

7、分比近平行于轧向的晶粒所占的百分比设易磁化晶向与轧向的偏离角为设易磁化晶向与轧向的偏离角为 n ，n B、P 一般工业产品一般工业产品 n 10 高牌号的产品高牌号的产品 n 5夹杂物夹杂物 有害夹杂物有害夹杂物 属于稳定的，温度升高不会分解或析出，属于稳定的，温度升高不会分解或析出，如如Al2O3、SiO2、FeO等等，它们的存在会等等，它们的存在会 造成晶格畸变造成晶格畸变,产生内应力产生内应力,使磁化阻力使磁化阻力，矫顽力矫顽力，磁滞损耗，磁滞损耗 P1夹杂物的影响程度与其数量、形状和弥散夹杂物的影响程度与其数量、形状和弥散程度有关程度有关HcVK/d V 夹杂物体积夹杂物体积 K 夹杂

8、物形状夹杂物形状 d 夹杂物直径夹杂物直径 d，Hc 即即夹杂物越细小，影响程度越大夹杂物越细小，影响程度越大 有利夹杂物有利夹杂物 属于不稳定的，如属于不稳定的，如 AlN、MnS有利夹杂必须具备以下条件：有利夹杂必须具备以下条件：(a)以细小弥散的质点均匀分布，强烈以细小弥散的质点均匀分布，强烈 地阻止初次再结晶晶粒的正常长大。地阻止初次再结晶晶粒的正常长大。(b)在二次再结晶温度范围，夹杂物聚集，在二次再结晶温度范围，夹杂物聚集，并随温度升高而溶解，促使二次再结晶并随温度升高而溶解，促使二次再结晶 晶粒择优长大而获得晶粒择优长大而获得(110)001高斯织构。高斯织构。(c)高温成品退火

9、时，由于退火气氛高温成品退火时，由于退火气氛 H2 的作的作 用而将用而将S和和N去除掉，或在高温下使这些去除掉，或在高温下使这些 夹杂物聚集成更大的颗粒而减少其有害夹杂物聚集成更大的颗粒而减少其有害 的影响。的影响。化学成分化学成分 最不利元素最不利元素 C 使使 区扩大区扩大 高温退火时，使织构破坏，取向度高温退火时，使织构破坏，取向度 与铁形成间隙式的固溶体与铁形成间隙式的固溶体 使晶格畸变使晶格畸变，内应力，内应力，磁化阻力，磁化阻力 形成珠光体、渗碳体形成珠光体、渗碳体 降低磁性，使硅钢片变脆降低磁性，使硅钢片变脆 因此，希望因此，希望 C%，一般，一般 C%0.02%最有利元素最有

10、利元素 Si 使使区缩小区缩小 使高温退火形成的织构使高温退火形成的织构 不会在冷却时因相变而遭到破坏。不会在冷却时因相变而遭到破坏。与铁形成置换固溶体与铁形成置换固溶体 晶格畸变小晶格畸变小 促进石墨化促进石墨化 使电阻增加使电阻增加 降低涡流损耗降低涡流损耗 促使铁素体晶粒粗化促使铁素体晶粒粗化 使矫顽力降低，磁滞损耗下降使矫顽力降低，磁滞损耗下降 Mn、S、N 虽属不利元素，但生成虽属不利元素，但生成 MnS、AlN 则变为有利。因此，生产中往往含则变为有利。因此，生产中往往含 有一定量的硫和锰或铝和氮，形成有一定量的硫和锰或铝和氮，形成 有利夹杂，提高冷轧硅钢的取向度。有利夹杂，提高冷

11、轧硅钢的取向度。铁芯厚度铁芯厚度 h 涡流损耗涡流损耗 P2 fnBh/h，P2 另：另：h，单位厚度铁芯内的界面增多，磁化，单位厚度铁芯内的界面增多，磁化 阻力增加，矫顽力增大，磁滞损耗阻力增加，矫顽力增大，磁滞损耗 P1 当温度、晶粒尺寸、取当温度、晶粒尺寸、取向度不变时向度不变时钢片厚度与铁损的关系钢片厚度与铁损的关系如图示如图示三轧制工艺制度的控制三轧制工艺制度的控制 典型生产工艺流程典型生产工艺流程:1 2 冶炼冶炼铸锭铸锭开坯开坯热轧成热轧成 2.2mm厚的板卷厚的板卷 初退火初退火酸洗酸洗 第一次冷轧成第一次冷轧成 0.7mm厚的板卷厚的板卷 中间退火中间退火第二次冷轧成第二次冷

12、轧成 0.35mm厚的板卷厚的板卷 脱脱C退火退火涂涂 MgO粉粉(以防高温退火时粘结以防高温退火时粘结)高温退火高温退火 涂绝缘层涂绝缘层拉伸退火拉伸退火剪切剪切 检验检验入库入库1加热加热 提高加热温度、延长加热时间对磁性有利提高加热温度、延长加热时间对磁性有利 使有利夹杂充分固溶使有利夹杂充分固溶 铁素体晶粒尺寸变大铁素体晶粒尺寸变大 使有害夹杂聚集长大，减小其有害性使有害夹杂聚集长大，减小其有害性 脱脱 C 减小偏析现象减小偏析现象板坯的加热温度控制在板坯的加热温度控制在 1300左右，最高左右，最高可达可达 1350。热轧热轧 终轧温度终轧温度 T终终 850 完全再结晶、不使完全再

13、结晶、不使 AlN 在热轧过程中析出在热轧过程中析出 变形程度变形程度 ，等轴晶深度，等轴晶深度 轧制速度轧制速度 快快 不使不使 AlN在热轧时析出在热轧时析出 冷却速度冷却速度 快快 卷取温度卷取温度 低低 一般一般T卷卷 700 T卷卷 B、P 磁性磁性 B(千高斯千高斯)P(瓦公斤瓦公斤)T卷卷 B25 B50 B100 P10 P15 P17 500550 18.1 19.4 20.6 0.625 1.869 2.47 650700 16.1 17.7 19.7 0.88 1.95 2.64 冷轧冷轧 为了形成为了形成(110)001二次再结晶织构，二次再结晶织构，必须在冷轧带钢中存

14、在必须在冷轧带钢中存在(111)112 取向的取向的晶粒。从晶体学来看，晶粒。从晶体学来看，(111)112晶格畸晶格畸变最大，再结晶能力最强，绕变最大，再结晶能力最强，绕(110)轴转轴转 35就得到就得到(110)001高斯织构。高斯织构。第二次冷轧的总压下率对磁性影响大第二次冷轧的总压下率对磁性影响大 1 第一道次压下率第一道次压下率 1 35%为宜为宜 这时冷轧织构中的这时冷轧织构中的(111)112组分加强，再组分加强，再结晶退火结晶退火(110)001织构，使成品的取向织构，使成品的取向度和磁性提高。度和磁性提高。总压下率总压下率 实验表明，实验表明，50%为为好，成品好，成品(1

15、10)001取向度最高，铁损最低。取向度最高，铁损最低。第二次冷轧总压下率第二次冷轧总压下率 P10/50 B25 B50 (%)(瓦公斤瓦公斤)(高斯高斯)(高斯高斯)30 0.55 18000 19100 52 0.51 19000 19800 70 0.53 18150 18850 总压下率一定，道次压下率增大时，磁性好总压下率一定，道次压下率增大时，磁性好 轧制道次数轧制道次数 B25 (高斯高斯)P10(瓦公斤瓦公斤)26次次 17300 0.90 16次次 18100 0.68退火退火 1 初退火初退火 热轧后退火热轧后退火 目的：使组织均匀化、去除应力、脱目的：使组织均匀化、去除

16、应力、脱C 中间退火（初次再结晶退火）中间退火（初次再结晶退火）去除应力，消除加工硬化，为第二次冷轧作去除应力，消除加工硬化，为第二次冷轧作 准备准备 完成初次再结晶，在完成初次再结晶，在(111)112织构的基础织构的基础 上形成少量上形成少量(35%)(110)001再结晶织构。再结晶织构。脱脱C 脱脱C退火退火 脱脱C 形成形成 SiO2薄膜薄膜 涂隔离层涂隔离层 MgO，以防高温退火时带钢发，以防高温退火时带钢发 生粘结。生粘结。成品高温退火成品高温退火（二次再结晶退火）（二次再结晶退火）形成粗大的形成粗大的(110)001 再结晶织构，使再结晶织构，使 成品获得高的取向度成品获得高的

17、取向度 使夹杂物聚集长大使夹杂物聚集长大 脱脱C，使，使C石墨化石墨化 脱脱 S、N，减少和去除钢中的夹杂物，减少和去除钢中的夹杂物 AlN+H2 Al +NH3 MnS+H2 Mn+H2S 拉伸平整退火拉伸平整退火 平整板面，消除瓢曲和浪形，使填充系数平整板面，消除瓢曲和浪形，使填充系数 改善磁织构，取向度改善磁织构，取向度，降低铁损，降低铁损 减少磁致伸缩，降低噪音减少磁致伸缩，降低噪音 涂绝缘层：提高层间电阻、防锈耐蚀涂绝缘层：提高层间电阻、防锈耐蚀 7.2 冲压性能的控制冲压性能的控制一冲压性能一冲压性能概念概念 冲压冲压：材料在冲头与模具材料在冲头与模具作用下，产生塑性变形得作用下，

18、产生塑性变形得到一定形状和尺寸的过程到一定形状和尺寸的过程 产品：壳体零件、杯形件产品：壳体零件、杯形件 原料：板料，也叫板冲压原料：板料，也叫板冲压 冲压性能的测定冲压性能的测定 模拟法模拟法 (a)杯突法杯突法 适用于适用于 h 2mm的板带材的板带材 冲头压入直到材料产生裂纹，冲头压入直到材料产生裂纹，此时所压入的深度值此时所压入的深度值 h，即为，即为金属的杯突深度，也叫杯突值。金属的杯突深度，也叫杯突值。h 越大，冲压性能越好越大，冲压性能越好冲压性能：材料能顺利地完成冲压过程而不破坏的能力冲压性能：材料能顺利地完成冲压过程而不破坏的能力(b)杯形件深冲试验杯形件深冲试验 把不同直径

19、把不同直径(D)的圆形板料一次冲成圆形杯件，的圆形板料一次冲成圆形杯件，不产生破裂的最大圆板料的外径不产生破裂的最大圆板料的外径 D与冲头直径与冲头直径 d 之比之比 D/d叫叫极限冲压比。极限冲压比。D/d越大，冲压性能越好越大，冲压性能越好(c)锥形杯试验锥形杯试验冲头一直往下压，直到产冲头一直往下压，直到产生裂缝，测出产生破裂时生裂缝，测出产生破裂时的锥形杯口外径的锥形杯口外径 D，称为，称为锥杯值锥杯值D越小，冲压性能越好越小，冲压性能越好 拉伸试验法拉伸试验法拉伸试验，测出拉伸试验，测出s、b、确定材料的确定材料的屈强比屈强比 sb塑性变形比塑性变形比 R(a)屈强比屈强比sb 反映

20、材料加工硬化能力的大小反映材料加工硬化能力的大小 sb，冲压性能，冲压性能 s 小，变形抗力小，材料易变形小，变形抗力小，材料易变形 b 大，材料不易断大，材料不易断 说明材料加工硬化能力大，不易产生细说明材料加工硬化能力大，不易产生细 颈，不易断裂颈，不易断裂(b)塑性变形比塑性变形比 R 板材在宽度和厚度方向上产生塑性变形板材在宽度和厚度方向上产生塑性变形 的比值的比值 R=b/h R1，b h，说明板料在宽向容，说明板料在宽向容易变形，而在厚向不容易变形，产生细颈易变形，而在厚向不容易变形，产生细颈的可能性下降，冲压性能好的可能性下降，冲压性能好因为板材都是轧制而成，存在各向异性，因为板

21、材都是轧制而成，存在各向异性，各方向的各方向的R不同不同R平均平均=(R0+2R45+R90)4R0、R45、R90 分别为沿与轧向成分别为沿与轧向成 0、45、90角方向截取试样的塑性变形比角方向截取试样的塑性变形比R：不仅可反映材料冲压性能的好坏，还不仅可反映材料冲压性能的好坏，还 可作为板材各向异性的指标可作为板材各向异性的指标二影响冲压性能的因素二影响冲压性能的因素晶粒晶粒 晶粒大小晶粒大小 sb d，s sb，冲压性能，冲压性能 d，b 杂质因晶界减少而集中，杂质因晶界减少而集中，脆性脆性，冲压制品表面易，冲压制品表面易 出现桔皮状出现桔皮状 一般，适宜的晶粒尺寸为一般，适宜的晶粒尺

22、寸为 68 级级 晶粒形状晶粒形状 R大量实验证明，具有饼形晶粒的板材，其冲压性大量实验证明，具有饼形晶粒的板材，其冲压性能比具有等轴晶粒的好得多能比具有等轴晶粒的好得多等轴晶粒等轴晶粒 宽向和厚度方向对位错移动的阻力差宽向和厚度方向对位错移动的阻力差 不多不多饼形晶粒饼形晶粒 厚度方向晶界多，位错移动阻力大，厚度方向晶界多，位错移动阻力大，不易变形，而宽向易变形，使不易变形，而宽向易变形，使 R，冲压性能冲压性能 晶粒取向晶粒取向(111)晶面平行板面，晶面平行板面，R，冲压性能好，冲压性能好因为因为 111(111)，111方向为厚度方方向为厚度方向，不易变形，向，不易变形，R 所以，为了

23、提高板材的深冲性能，应设法增加所以，为了提高板材的深冲性能，应设法增加平行于板面的平行于板面的(111)织构。织构。夹杂物夹杂物 不利夹杂物不利夹杂物 碳化物、硫化物碳化物、硫化物 夹杂物呈脆性，造成冲压开裂夹杂物呈脆性，造成冲压开裂 有利夹杂物有利夹杂物 AlN (a)在冷轧后退火再结晶时沿轧向平行析在冷轧后退火再结晶时沿轧向平行析 出，阻碍晶粒沿厚度方向长大，使晶出，阻碍晶粒沿厚度方向长大，使晶 粒成为伸长的薄饼形状。粒成为伸长的薄饼形状。(b)AlN的形成，使钢中的自由的形成，使钢中的自由N 浓度浓度，不易产生屈服效应，表面质量不易产生屈服效应，表面质量形变时效形变时效 (a)s，屈强比

24、，屈强比，冲压性能，冲压性能 (b)形成吕德斯带，使冲压件表面质量形成吕德斯带，使冲压件表面质量 AlN的形成，使时效倾向的形成，使时效倾向三冲压性能的控制三冲压性能的控制化学成分化学成分 C，s，屈强比，屈强比；易形成柯氏气团、表面皱折易形成柯氏气团、表面皱折 C%0.08%Al，固溶强化，固溶强化，s，屈强比，屈强比；但要保证形成适量的但要保证形成适量的 AlN Al%取取 0.020.07%Si、Mn 固溶强化固溶强化，s Si%取取 0.03%左右，左右，Mn%取取 0.4%左右左右 S、P 是有害元素，应越少越好，一般是有害元素，应越少越好，一般 0.02%工艺制度工艺制度 以以 0

25、8Al 镇静钢镇静钢为例来讨论为例来讨论冲压板生产工艺流程冲压板生产工艺流程板坯板坯加热加热热轧热轧卷取卷取冷轧冷轧退火退火平整平整 热轧工艺控制热轧工艺控制加热：加热温度高，加热时间长，使加热：加热温度高，加热时间长，使 AlN 充分充分 溶解溶解 T加加 =12001300热轧：热轧：T终终 840，轧后浇水急冷，以防轧后浇水急冷，以防 AlN析出析出 T卷卷620，若卷取温度高，就会导若卷取温度高，就会导 致致AlN析出，不利于形成饼形晶粒。析出，不利于形成饼形晶粒。冷轧工艺控制冷轧工艺控制 总压下率在总压下率在 30%65%，冲压性能最好，冲压性能最好 ，d s ，d b即：晶粒过大、

26、过小都不好，要保证即：晶粒过大、过小都不好，要保证 d 在在 68 级晶粒度级晶粒度 退火工艺控制退火工艺控制 退火工艺是使板材获得饼形晶粒的重要环节。退火工艺是使板材获得饼形晶粒的重要环节。工艺关键：应使工艺关键：应使 AlN 在再结晶之前析出在再结晶之前析出 最终形成饼形晶粒，最终形成饼形晶粒，R，冲压性能，冲压性能 平整工艺平整工艺 压下率为压下率为 0.81.2%，消除退火钢的屈服平，消除退火钢的屈服平 台，使冲压件避免出现吕德斯带。台，使冲压件避免出现吕德斯带。7.3 热强性能的控制热强性能的控制一概念一概念热强性能：材料在高温及外加载荷（短期热强性能：材料在高温及外加载荷（短期 或

27、长期）的同时作用下，抵抗或长期）的同时作用下，抵抗 塑性变形及断裂的能力。塑性变形及断裂的能力。它与温度高低、应力大小、应力状态、时它与温度高低、应力大小、应力状态、时间长短有密切关系。间长短有密切关系。热强性能包括：热强性能包括：高温蠕变极限高温蠕变极限 高温持久极限高温持久极限 高温疲劳极限高温疲劳极限 高温屈服极限、强度极限高温屈服极限、强度极限蠕变极限蠕变极限蠕变：金属在高温受外力作用，在长时间蠕变：金属在高温受外力作用，在长时间 小应力作用下产生的塑性变形，甚小应力作用下产生的塑性变形，甚 至断裂。至断裂。铅、锡：铅、锡：室温下即可观察到蠕变现象室温下即可观察到蠕变现象碳钢：碳钢：3

28、00350合金钢：合金钢：350400蠕变分为三个阶段蠕变分为三个阶段ab：减速蠕变：减速蠕变 蠕变速度蠕变速度bc：恒速蠕变：恒速蠕变 蠕变速度恒定蠕变速度恒定cd：加速蠕变：加速蠕变 蠕变速度增加蠕变速度增加 oa：蠕变的瞬时增长：蠕变的瞬时增长蠕变极限蠕变极限：在一定温度下和所规定的：在一定温度下和所规定的 时间内引起一定变形量的时间内引起一定变形量的 应力值应力值蠕变极限蠕变极限，不易变形，热强性能，不易变形，热强性能持久极限持久极限 在一定温度下和规定的时间内，在一定温度下和规定的时间内，使材料断裂的应力值使材料断裂的应力值 持久极限持久极限，不易断，热强性能，不易断，热强性能持久极

29、限不仅反映出材料抵抗断裂的能持久极限不仅反映出材料抵抗断裂的能力，同时也反映出材料在长期载荷作用下力，同时也反映出材料在长期载荷作用下断裂时的延伸率和断面收缩率。断裂时的延伸率和断面收缩率。温度升高，受力时间延长，材料发生断裂温度升高，受力时间延长，材料发生断裂的应力下降。的应力下降。如如 M17镍基铸造高温合金镍基铸造高温合金800 100小时小时 f 4445 kg/mm2900 400小时小时 f 2122 kg/mm2950 400小时小时 f 1215 kg/mm2疲劳极限疲劳极限疲劳：材料在周期应力作用下或温度交变疲劳：材料在周期应力作用下或温度交变 作用下，失去工作能力和产生破坏

30、作用下，失去工作能力和产生破坏 的一种现象。的一种现象。分为二类：分为二类：机械疲劳机械疲劳:由于应力的交变作用产生的疲劳由于应力的交变作用产生的疲劳热疲劳热疲劳：由于温度的交变作用产生的疲劳由于温度的交变作用产生的疲劳 室温下：用疲劳极限表示性能指标室温下：用疲劳极限表示性能指标疲劳极限疲劳极限:不产生断裂的最大周期应力不产生断裂的最大周期应力 -1高温下：用条件疲劳极限表示高温下：用条件疲劳极限表示条件疲劳极限条件疲劳极限 在规定的应力循环次数在规定的应力循环次数 (107或或108)下引起破坏的下引起破坏的 应力值应力值疲劳极限疲劳极限，不易疲断，热强性能，不易疲断，热强性能短时拉伸性能

31、短时拉伸性能 通过高温短时拉伸试验，确定在一定通过高温短时拉伸试验，确定在一定温度下的屈服极限温度下的屈服极限s，强度极限，强度极限b，延伸率延伸率和断面收缩率和断面收缩率。无明显屈服点时，用无明显屈服点时，用0.2 表示表示二影响因素二影响因素主要因素：晶粒大小及均匀度主要因素：晶粒大小及均匀度低温：晶粒细，强度高低温：晶粒细，强度高 Hall-petch公式公式高温：原子扩散加速，晶界产生粘滞高温：原子扩散加速，晶界产生粘滞 性流动，晶界强度显著降低，性流动，晶界强度显著降低，晶界为薄弱环节。晶界为薄弱环节。1.T，晶粒晶粒、晶界晶界 晶界下降速度快晶界下降速度快2.T=T1时，时，晶粒晶

32、粒=晶界晶界 T1 称为等强温度称为等强温度3.T T1 晶界强度大于晶晶界强度大于晶粒粒 强度，变形主要发生在晶强度，变形主要发生在晶粒内部，断裂形式为穿晶断粒内部，断裂形式为穿晶断裂。裂。4.T T1 晶界强度小晶界强度小于晶粒强度，晶界为薄弱于晶粒强度，晶界为薄弱环节，变形主要发生在晶环节，变形主要发生在晶界，断裂形式为沿晶断裂。界，断裂形式为沿晶断裂。5.随变形速度下降，晶粒随变形速度下降，晶粒强度变化不大，而晶界强强度变化不大，而晶界强度则降低，等强温度也降度则降低，等强温度也降低。低。结论：结论：T 等强温度等强温度 ，晶界强度大于，晶界强度大于 晶粒强度晶粒强度 宜采用细晶粒材料

33、。宜采用细晶粒材料。(b)T 等强温度，晶界是薄弱环节等强温度，晶界是薄弱环节 宜采用粗晶粒材料。宜采用粗晶粒材料。采用粗晶粒的缺点：采用粗晶粒的缺点：塑性较低，抗疲劳能力差塑性较低，抗疲劳能力差 晶粒粗，晶界曲率平，疲劳裂纹传播快晶粒粗，晶界曲率平，疲劳裂纹传播快抗氧化、抗腐蚀性能差抗氧化、抗腐蚀性能差 晶粒粗，晶界少，夹杂物分布较集中晶粒粗，晶界少，夹杂物分布较集中如如GH33合金合金 涡轮叶片涡轮叶片 以高温强度为主，晶粒度为以高温强度为主，晶粒度为 04级级 GH30合金合金火焰筒火焰筒 以冷热疲劳为主，晶粒度为以冷热疲劳为主，晶粒度为 58级级 三工艺参数的控制三工艺参数的控制加热加

34、热 高温合金含有大量的合金元素，导热率高温合金含有大量的合金元素，导热率低，过热敏感性大。低，过热敏感性大。加热速度慢加热速度慢 （快，易产生热应力，导致开裂）（快，易产生热应力，导致开裂）温度严格控制，波动不易过大温度严格控制，波动不易过大 （要求组织均匀，晶粒度适当）（要求组织均匀，晶粒度适当）热轧热轧高温合金特点：再结晶温度高、再结晶速度低、高温合金特点：再结晶温度高、再结晶速度低、硬化倾向大硬化倾向大 T终终较高较高 过低过低 再结晶不完全，组织不均匀再结晶不完全，组织不均匀 强化相析出强化相析出 多相组织多相组织 变形变形 不均匀不均匀 晶粒大小不均、残余晶粒大小不均、残余 应力高应

35、力高 热强性能下降热强性能下降 过高过高 晶粒粗大晶粒粗大 T终终是保证获得所需是保证获得所需组织的重要因素组织的重要因素 CrNi77TiAlB高温合高温合金，大晶粒废品率与金，大晶粒废品率与T终终的关系如图所示的关系如图所示 T再再 9701000 T终终 9801000 变形速度小变形速度小 以利于再结晶的完成，减轻加工硬化倾向以利于再结晶的完成，减轻加工硬化倾向 变形程度变形程度 应避开临界变形程度应避开临界变形程度 0 变形均匀变形均匀晶粒大小均匀晶粒大小均匀热处理热处理高温合金没有相变，其热处理工序为：高温合金没有相变，其热处理工序为：固溶时效固溶时效 固溶：第二相全溶固溶：第二相

36、全溶 时效：第二相析出时效：第二相析出 溶解均匀溶解均匀析出均匀析出均匀时效强化时效强化 固溶处理温度对晶粒度有很大影响，各种固溶处理温度对晶粒度有很大影响，各种高温合金都存在使晶粒开始迅速长大的临高温合金都存在使晶粒开始迅速长大的临界温度界温度T0TT0 晶粒粗化，可能超出晶粒粗化，可能超出 04 级的晶级的晶粒度要求粒度要求T过低过低 第二相溶解不均匀，影响时效强第二相溶解不均匀，影响时效强化的效果化的效果如如 CrNi77TiAl型合金型合金1080为最佳的固溶处为最佳的固溶处理温度理温度断裂时间长，持久性能断裂时间长，持久性能最好。最好。对每一种合金，都存在使该合金性能对每一种合金，都

37、存在使该合金性能最佳最佳的固溶的固溶处理温度处理温度形变热处理形变热处理塑性变形热处理二者联合，使热强性能塑性变形热处理二者联合，使热强性能如如 GH33合金合金10808hr轧制压下率轧制压下率 50%淬火淬火（固溶）（固溶）70016hr（时效）（时效）形变热处理与标准热处理性能比较见表形变热处理与标准热处理性能比较见表4-2、表表4-3从表可见，低、中温性能从表可见，低、中温性能，高温性能不明，高温性能不明显，甚至还有下降显，甚至还有下降因为，形变热处理细化了晶粒，形成了大量的因为，形变热处理细化了晶粒，形成了大量的亚晶，促进了强化相的弥散析出，所以使合金亚晶，促进了强化相的弥散析出，所

38、以使合金的强度提高，低、中温的持久极限得到改善。的强度提高，低、中温的持久极限得到改善。复习题复习题1.铁芯损失分哪几类铁芯损失分哪几类?分别如何定义分别如何定义?主要影响因素主要影响因素?2.说明夹杂物对电磁性能的影响说明夹杂物对电磁性能的影响.3.以冷轧单取向变压器用硅钢片为例讨论其各工艺以冷轧单取向变压器用硅钢片为例讨论其各工艺 制度的控制制度的控制.4.以以08Al镇静钢为例讨论欲提高冲压性能，生产中应镇静钢为例讨论欲提高冲压性能，生产中应 如何控制各工艺制度如何控制各工艺制度.5.热强性能的概念热强性能的概念?它有哪些性能指标它有哪些性能指标?6.对高温合金来说对高温合金来说,在什么情况下采用形变热处理比在什么情况下采用形变热处理比 较有效较有效?为什么为什么?7.冲压性能的概念冲压性能的概念?其测定方法有哪些其测定方法有哪些?