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小口径精密无缝钢管的强化机制

小口径精密无缝钢管中加入合金元素,关键目的是使其具有更优异的性能。针对结构原材料而言,最先是提升其材料力学性能,即不仅有高的強度,又要保证具有足够的柔韧性。但是,原材料的強度和柔韧性经常是一双矛盾,提升強度通常要牺牲可塑性和柔韧性,反之亦然。所以,各种钢铁原材料在其发展流程中,均受这种矛盾因索的制约。

使小口径精密管強度(主要是屈服极限)变大的流程叫做強化。金属材料的強度通常指的是金属材料对塑性形变的抵抗力,产生塑性形变所必须的应力越高,強度也就越高。

因为小口径精密无缝钢管的实际強度与大量的位错密切相关,其力学本质是塑变抵抗力。为了提升小口径精密无缝钢管的強度,要把着眼点放在提升塑变抵抗力上,阻止位错活动。钢的強化机制的基础着眼点是导致妨碍,妨碍位错活动。从这种基本要素考虑,钢中合金元素的強化功效关键有下列几种手段:固溶强化、晶界強化、第二相強化和位错強化。根据对这几种手段直接或整体多方面应用,便能够合理地提升钢的強度。

固溶强化

小口径精密合金管固溶强化的着眼点是以合金元素当作溶质原子妨碍位错活动。其強化机制是:因为溶质原子与基材金属材料原子大小不一样,所以基材的晶格产生畸变,导致一种弹力的应力场。此应力场与位错自身的弹力应力场交互作用,变大了位错活动的阻碍,从而导致強化。另外,溶质原子还能够根据与位错的电化学交互作用而妨碍位错活动。

固溶强化的強化量(屈服极限的增加量)与溶质原子的浓度值有关系。

通常表示,间隙溶质原子的強化效用远比置換式溶质原子明显,其強化功效相差10〜100倍,所以,间隙原子(如C,N)是小口径精密无缝钢管中重要的強化元素。但是,在室内温度下,他们在铁素体中的溶解性非常有局限,所以,其固溶强化功效受到限制。

在工程用小口径精密无缝钢管中,置換式溶质原子的固溶强化作用不可忽视。能与Fe产生置換式固溶体的合金元素有很多,如Mn,Si,Cr,Ni,Mo,W等。这些合金元素通常在小口径精密钢管中同时存在,強化功效能够叠加,使总的強化作用变大,尤其是Si,Mn的強化功效更高。

应该强调,固溶强化作用越大,则可塑性柔韧性降低越多。所以,采用固溶强化元素时,务必不可以只着眼于強化作用的高低,而应该对可塑性、柔韧性给予充分的保证。所以,对溶质的浓度值应加以控制。

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