影响金属材料疲劳强度大小的因素由于疲劳断裂通常是从机件最薄弱的部位或外部缺陷所造成的应力集中处发生, 因此疲劳断裂对许多因素很敏感,例如,循环应力特性、环境介质、温度、机件表面状态、内部组织缺陷等,这些因素导致疲劳裂纹的产生或速裂纹扩展而降低疲劳寿命。
为了提高机件的疲劳抗力, 防止疲劳断裂事故的发生, 在进行机械零件设计和加工时, 应选择合理的结构形状, 防止表面损伤, 避免应力集中。
由于金属表面是疲劳裂纹易于产生的地方,而实际零件大部分都承受交变弯曲或交变扭转载荷, 表面处应力最大。
因此, 表面强化处理就成为提高疲劳极限的有效途径。
由于工程实际的要求, 对疲劳的研究工作已逐渐从正常条件下的疲劳问题扩展到特殊条件下的疲劳问题,如腐蚀疲劳、接触疲劳、高温疲劳、热疲劳、微动磨损疲劳等。
对这些疲劳及其测试技术还在广泛进行研究,并已逐步标准化镀锌钢板的质量检验标准优质品级镀锌板的质量要求包括规格尺寸、外观、镀锌量、化学成份、板形、机械性能和包装等几个方面。
1.包装分为切成定尺长度的镀锌板和带卷镀锌板包装两种。
一般铁皮包装, 内衬防潮纸, 外以铁腰子捆扎,捆扎牢靠,以防内装镀锌板相互摩擦2.规格尺寸有关产品标准 (以下述及都列明镀锌板推荐的标准厚度、长度和宽度及其允许偏差。
另外, 板的宽度和长度、卷的宽度也可按用户要求确定。
3.外观表面状态:镀锌板由于涂镀工艺中处理方式不同,表面状态也不同,如普通锌花、细锌花、平整锌花、无锌花以及磷化处理的表面等。
切成定尺长度的镀锌板及镀锌卷板不得存在影响使用的缺陷(以下详述 ,但卷板允许有焊接部位等若干不正常部分。
4.镀锌量镀锌量标准值:镀锌量是表示镀锌板锌层厚度的一个普遍采用的有效方法。
有两面镀锌量相同(即等厚镀锌和两面镀锌量不同(即差厚镀锌两种。
镀锌量的单位为g/m2。
5.机械性能(1抗拉试验:一般说来,只有结构用、拉伸用和深拉伸用镀锌板有抗拉性能要求。
(2弯曲试验:是衡量薄板工艺性能的主要项目。
但各国标准对各种镀锌板的要求并不一致。
一般要求镀锌板弯曲 180o 后, 外侧表面不得有锌层脱离, 板基不得有龟裂及断裂。
6.化学成份对镀锌基板的化学成份的要求, 各国标准规定不同。
如日本就不要求, 美国则要求。
一般不作成品检验。
7.板形衡量板形好坏有两个指标, 即平直度和镰刀弯。
板的平直度和镰刀弯的最大允许值标准有一定规定。
下面列出有关镀锌板的国外主要标准,以作参考 [4, 5]:JIS G3302 镀锌钢板JIS G3313 电镀锌钢板及钢带ASTM A525 热浸镀锌薄钢板的一般要求ASTM A526 商业级热镀锌薄钢板ASTM 527 咬合成型级热镀锌薄钢板ASTM 528 深冲级热镀锌薄钢板ASTM A361 屋面和墙板用热浸镀锌薄钢板ASTM A444 沟渠用热浸镀锌薄钢板ASTM A446 结构级热镀锌薄钢板影响冲击韧性或冲击吸收功大小的因素长期生产实践证明 AK 、ɑK 值对材料的组织缺陷十分敏感,能灵敏地反映材料品质、宏观缺陷和显微组织方面的微小变化, 因而冲击试验是生产上用来检验冶炼和热加工质量的有效办法之一。
由于温度对一些材料的韧脆程度影响较大, 为了确定出材料由塑性状态向脆性状态转化趋势, 可分别在一系列不同温度下进行冲击试验, 测定出 AK 值随试验温度的变化。
实验表明, AK 随温度的降低而减小;在某一温度范围,材料的 AK 值急剧下降,表明材料由韧性状态向脆性状态转变, 此时的温度称为韧脆转变温度。
根据不同的钢材及使用条件, 其韧脆转变温度的确定有冲击吸收功、脆性断面率、侧膨胀值等不同的评定方法。
常温下钢材的冲击试验按 GB/T229— 94《金属夏比缺口冲击试验方法》和GB/T2778— 91《金属夏比冲击断口测定方法》的规定进行。
金属低温和高温冲击试验具体要求参见 GB4159— 84和 GB5775— 86。
碳对不锈钢中的重要影响碳是工业用钢的主要元素之一, 钢的性能与组织在很大程度上决定于碳在钢中的含量及其分布的形式,在不锈钢中碳的影响尤为显著。
碳在不锈钢中对组织的影响主要表现在两方面, 一方面碳是稳定奥氏体的元素, 并且作用的程度很大 (约为镍的 30倍 , 另一方面由于碳和铬的亲和力很大,与铬形成—系列复杂的碳化物。
所以,从强度与耐腐烛性能两方面来看, 碳在不锈钢中的作用是互相矛盾的。
认识了这一影响的规律,我们就可以从不同的使用要求出发,选择不同含碳量的不锈钢。
例如工业中应用最广泛的, 也是最起码的不锈钢—— 0Crl3~4Cr13这五个钢号的标准含铬量规定为 12~14%,就是把碳要与铬形成碳化铬的因素考虑进去以后才决定的,目的即在于使碳与铬结合成碳化铬以后,固溶体中的含铬量不致低于11.7%这一最低限度的含铬量。
就这五个钢号来说由于含碳量不同, 强度与耐腐蚀性能也是有区别的, 0Cr13~2Crl3钢的耐腐蚀性较好但强度低于 3Crl3和 4Cr13钢,多用于制造结构零件,后两个钢号由于含碳较高而可获得高的强度多用于制造弹簧、刀具等要求高强度及耐磨的零件。
又如为了克服 18-8铬镍不锈钢的晶间腐蚀, 可以将钢的含碳量降至 0.03%以下, 或者加入比铬和碳亲和力更大的元素(钛或铌 ,使之不形成碳化铬,再如当高硬度与耐磨性成为主要要求时,我们可以在增加钢的含碳量的同时适当地提高含铬量, 做到既满足硬度与耐磨性的要求, 又兼顾—定的耐腐蚀功能,工业上用作轴承、量具与刃具有不锈钢 9Cr18和 9Cr17MoVCo 钢,含碳量虽高达 0.85~0.95%,由于它们的含铬量也相应地提高了,所以仍保证了耐腐蚀的要求。
总的来讲, 目前工业中获得应用的不锈钢的含碳量都是比较低的, 大多数不锈钢的含碳量在 0.1~0.4%之间, 耐酸钢则以含碳 0.1~0.2%的居多。
含碳量大于 0.4%的不锈钢仅占钢号总数的一小部分, 这是因为在大多数使用条件下,不锈钢总是以耐腐蚀为主要目的。
此外,较低的含碳量也是出于某些工艺上的要求,如易于焊接及冷变形等。
如何通过锰和氮代替铬镍不锈钢中镍原理铬镍奥氏体钢的优点虽然很多,但近几十年来由于镍基耐热合金与含镍 20%以下的热强钢的大量发展与应用, 以及化学工业日益发展对不锈钢的需要量越来越大, 而镍的矿藏量较少且又集中分布在少数地区, 因此在世界范围内出现了镍在供和需方面的矛盾。
所以在不锈钢与许多其他合金领域(如大型铸锻件用钢、工具钢、热强钢等中,特别是镍的资源比较缺乏的国家, 广泛地开展了节镍和以其他元素代镍的科学研究与生产实践, 在这方面研究和应用比较多的是以锰和氮来代替不锈钢与耐热钢中的镍。
锰对于奥氏体的作用与镍相似。
但说得确切一些, 锰的作用不在于形成奥氏体, 而是在于它降低钢的临界淬火速度, 在冷却时增加奥氏体的稳定性, 抑制奥氏体的分解, 使高温下形成的奥氏体得以保持到常温。
在提高钢的耐腐蚀性能方面,锰的作用不大,如钢中的含锰量从 0到 10. 4%变化,也不使钢在空气与酸中的耐腐蚀性能发生明显的改变。
这是因为锰对提高铁基固溶体的电极电位的作用不大, 形成的氧化膜的防护作用也很低, 所以工业上虽有以锰合金化的奥氏体钢(如40Mn18Cr4,50Mn18Cr4WN 、 ZGMn13钢等 ,但它们不能作为不锈钢使用。
锰在钢中稳定奥氏体的作用约为镍的二分之一,即 2%的氮在钢中的作用也是稳定奥氏体,并且作用的程度比镍还要大。
例如,欲使含 18%铬的钢在常温下获得奥氏体组织, 以锰和氮代镍的低镍不锈钢与元镍的铬锰氮不诱钢, 目前已在工业中获得应用, 有的已成功地代替了经典的 18-8铬镍不锈钢。
粉末冶金材料多孔的特点有哪些用途多孔是粉末冶金材料的重要特点之一。
利用这一特点,可以:(1制造发汗材料。
即在普通粉末冶金材料孔隙中含浸低熔点物质,在高温工作时,含浸物熔化渗出,使材料“发汗”散热。
这样即可用普通材料替代昂贵的耐热合金,又进一步提高耐热零件的使用温度。
(2制造过滤材料。
用以滤气、滤液和滤毒等。
(3含浸减磨剂,制造含油和无油润滑轴承;含浸香料,制造含香工艺品等。
(4在某些情况下用铁来代替铜、铅等有色金属。
(5制造减振、消音、绝热等材料。
(6增加材料比表面,用其充当物质的载体(如携带催化剂等。
粉末冶金摩擦材料重要工艺粉末冶金既是制造高新材料的重要工艺, 有时还是惟一的方法, 同时也是多、快、好、省地制造形状复杂、高精度金属零件的先进金属成形技术。
因此, 粉末冶金产业相继开发了三大领域, 一为难熔金属与硬质合金工具材料,二为永磁材料,特别是稀土永磁材料。
这两大类材料基本上都只能用粉末冶金工艺生产。
第三大领域是将材料制造与金属成形相结合,逐渐形成的特种金属成形技术。
以满足装备制造业对高性能钢铁粉末冶金产品的需求为重点发展粉末冶金。
用粉末冶金的方法制成的、具有高摩擦系数和高耐磨性的金属与非金属组成的材料, 也称烧结摩擦材料。
这种材料通常由基体金属 (铜、铁或其合金、润滑组元 (铅、石墨、二硫化钼等、摩擦组元 (二氧化硅、石棉等 3部分组成。
其组织特点是 :具有特殊性能的各种质点均匀地分布在连续的金属基体中。
金属基体发挥良好用粉末冶金的方法制成的、具有高摩擦系数和高耐磨性的金属与非金属组成的材料, 也称烧结摩擦材料。
这种材料通常由基体金属 (铜、铁或其合金、润滑组元 (铅、石墨、二硫化钼等、摩擦组元 (二氧化硅、石棉等 3部分组成。
其组织特点是 :具有特殊性能的各种质点均匀地分布在连续的金属基体中。
金属基体发挥良好的导热性并承受机械应力, 均匀分布的质点保证所需的摩擦性能。
与传统的石棉树脂或金属摩擦材料相比,它的优点是摩擦系数高, 摩擦系数随温度、压力和速度的变化而产生的变化小 , 耐高温、抗咬合性好,磨损小 , 寿命长等。
粉末冶金摩擦材料按基体成分可分为铜基和铁基两大类。
铁基的比铜基的有稍高的硬度、强度、摩擦系数, 允许承受的工作比压和表面瞬时温度也较高; 而铜基的比铁基的有较好的导热性、耐腐蚀性和小的磨损。
为了增加粉末冶金摩擦材料的强度, 通常将其粘结在钢背上而成为双金属结构。
铜基摩擦材料大多用于离合器中, 尤其在湿式离合器中更显示其独特的优点。
铁基摩擦材料多用于制动器中。
这两种材料已广泛用于飞机、坦克、汽车、船舶、拖拉机、工程机械和机床等的离合器或制动器中。
粉末冶金工艺成型技术粉末冶金是制取金属粉末并通过成形和烧结等工艺将金属粉末或与非金属粉末的混合物制成制品的加工方法, 既可制取用普通熔炼方法难以制取的特殊材料, 又可制造各种精密的机械零件, 省工省料。
但其模具和金属粉末成本较高, 批量小或制品尺寸过大时不宜采用。
粉末冶金材料和工艺与传统材料工艺相比,具有以下特点:粉末冶金是制取金属粉末并通过成形和烧结等工艺将金属粉末或与非金属粉末的混合物制成制品的加工方法, 既可制取用普通熔炼方法难以制取的特殊材料, 又可制造各种精密的机械零件, 省工省料。