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金相组织与其性能间有哪些重要关系?

2017-05-18 11:50:41

  金属材料及其制件所具有的机械性能,是由其内部的显微组织(结构)所决定的。金属材料从表面上看似乎役有什么区别,而实际上各种金属及其合金的内部组织却有葙很太的差別^惻如,采用金相显微镜在经过抛光腐蚀的试样上可以看到它们的组织。这些组织称为金属材料的金相组织。金相组织甚决定金属材料机械性.能的内在因素。

  然而,金属材料的显微组织是极其复杂的。就同一金属材料来讲,它的组织状态或晶粒大小,对其性能的影哬是十分显著的。在金相分析中,我们舍经常遇到下述事例:

1.晶粒度与性能间的关系

  以工业纯铁为例,在金相显微镜下可看到它是由-个个白亮色的颗粒,即铁素体所组成的。这种铁素体由于晶粒大小的不同,其机械牷能的差别很大(见表1)。晶粒愈细,其抗拉强度与塑性愈SS,这是金相组织与性能间关系中比较重要的规律之一。

纯铁晶粒度与性能的关系
晶粒截面的平均直径
(毫米*100)
抗拉强度
Vb(公斤/平方毫米)
延伸率
&(%)
9.7 16.3 28.8
7 18.4 30.6
2.6 21.5 39.5

2.组织变化与性能间的关系

  把上述工业纯铁经过冷变形加工成铁丝,使其晶粒被拉长,晶粒内部出现许多冷变形而产生的滑移线。由于组织的变)匕,使其性能也发生很大的改变。如经过变形量为80%的冷变形纯铁,其抗拉强度可达50公斤/平方毫米,比正火犾态下提高一倍左右。

  冷变形的铁丝经过退火,使纯铁的组织又恢复到原来的顆粒状铁素体时,其抗拉强度与塑性又恢复到原来的水平。

3.晶体结构与性能间的关系

  在某些情况下,即便在显微镜下看不出组织有明显的区别,而性能却反映出很大的差异。如在工业纯铁中分别加入的镍,锰或硅时,其组织仍为铁素体,但硬度和机械抗拉强度却明显提高(见表2)。X射线结构分析表明,工业纯铁中分别加入1%的镍、锰、硅时,虽然其组织没有产生明显变化;但这些元素(Ni、Mn、Si)的原子已溶入铁的晶体内,其晶体结构发生了变化(晶格常数改变),使其性能也产生了变化。所以,在研究金属材料组织与性能的关系时,不仅要研究金属材料的显微组织,而且还必须研究它们的晶体结构,这样才能深入地研究各种性能变化的根本原因。

纯铁加入1%Ni、Mn、Si后的性能
合金成分 硬度(HB) 抗拉强度Vb(kg/mm²)
工业纯铁 80 25
纯铁加入1%Ni 90 27
纯铁加入1%Mn 100 28
纯铁加入1%Si 120 36
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