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航空材料力学性能检测:工艺因素的影响

时间:2023-08-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:低合金铁素体型和珠光体型耐热钢,其最佳热处理一般是正火和高温回火;时效硬化型奥氏体耐热钢合金是淬火和时效。

航空材料力学性能检测:工艺因素的影响

1.热处理工艺的影响

获得高耐热性能的微观组织要经过热处理才能得到,所以热处理对蠕变和持久抗力的影响是显著的。如зи437镍基合金,加热至1080℃后,以160℃/h的冷却速度冷却至600℃后淬火,再在700℃下时效16h,其耐热性最高。从1080℃较慢冷却,Ni3(A1Ti)化合物在最有利的条件下沉淀,使合金获得相当好的强化,再在700℃下时效,形成K状态,使合金得到更进一步的强化。通过这样的热处理后,合金的耐热性达到最高。所以,工作温度较低时,回复和沉淀过程均不会产生,此时,最好的热处理是获得抗拉强度最高的组织状态,其蠕变抗力也高;工作温度较高时,可能有回复和再结晶、相变和沉淀硬化过程的产生,此时热处理应获得稳定的组织状态。

低合金铁素体型和珠光体型耐热钢,其最佳热处理一般是正火和高温回火;时效硬化型奥氏体耐热钢合金是淬火和时效。

奥氏体耐热钢淬火时要做到:加热温度应使强化相在基体中完全溶解,并使奥氏体晶粒适当粗化;在淬火温度下的保温时间应该使合金元素在晶粒中均匀化;淬火时的冷却速度应该足够快,使固溶体的饱和状态保持下来。

时效处理机制:

第一阶段:过饱和固溶体的溶质原子扩散和聚集到一定的点阵区域中。

第二阶段:在溶质原子特别多的区域形成溶质元素所固有的新点阵,但同基本的点阵相似,即出现所谓的共格阶段。

第三阶段:点阵彼此脱离,形成独立且弥散的第二相质点。

第四阶段:第二相质点聚集。(www.xing528.com)

第三阶段时,共格和第二相质点高度弥散,塑性形变抗力最大,硬度最高;第四阶段时,质点已聚集,硬度下降,所以过饱和固溶体时效曲线有极大值。

2.冶炼工艺的影响

冶炼质量对强度的影响,大家体会很深,如钢中冶炼质量不好,产生非金属夹杂增多,导致产生裂纹、疏松、龟裂等问题,均影响强度。

耐热合金中冶炼质量对强度影响更敏感,对杂质元素和气体含量的要求更严格。常有杂质除S、P外,还有Pb、Sn、As、Sb、Bi等,其含量即使只有十万分之几,也使其热强性大大降低,加工塑性变坏,如果镍基合金采用真空冶炼后Pb的含量由5×10-6降至2×10-6以下,其持久强度可增加一倍。

因此,通过改善冶金工艺提高蠕变和持久强度的途径如下:

1)表面细晶粒、中心粗晶提高疲劳性能,即在铸造模套内部加细化晶粒的成核剂。

2)定向凝固。高温合金在长期工作的情况下,裂纹一般沿垂直于应力方向的横向晶界产生并沿晶断裂。定向结晶工艺就使柱状晶沿受力方向生长,消除横向晶界,从而大大提高持久寿命。

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