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模具材料的强韧化处理

文章出处:责任编辑:人气:-发表时间:2014-12-24 15:01【

模具材料的强韧化处理


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金属材料性能优良,价格相对便宜,已经被广泛地应用于各个领域,金属材料所固有的各方面的性能潜力也更多地被人们挖掘出来,发挥作用。在人类使用合金材料的发展史上,人们长期追求的中心目标就是如何达到合金的高强度,随之发展的就是各种强化技术。实践证明,当合金的强度提高时往往伴随其韧性和塑性下降,也就是脆性在加大。如何在提高强度的同时韧性和塑性不降低即强韧性的配合,就是现在讨论的强韧化问题。随着科学技术的飞速发展和社会需求的多样化,提高常用材料强韧性指标是挖掘材料性能潜力的关键。

我们经常用到的性能大多数是发球结构敏感的性能,它们与材料的组织结构、晶粒大小、加工工艺等密切相关。强韧化问题的主要着眼点在于解决强化与韧性这对矛盾,并在一定条件下统一起来。简单地说,强度是在给定条件(温度、压力、应力状态、形变速度和周围介质等条件)下材料达到给定变形量时所需要的应力,或材料发生破坏的应力。强度的来源泉是原子间键合力,取决于元素本质的基本性质。

人们从长期的制造和使用过程中不断地积累经验并进行研究和开发,已经清楚地知道,金属的结构、组织、成分以及对这些因素起决定性作用的工艺这四个相互关联的因素是决定金属材料性能的因素。但根本因素是材料的内部的组织、结构,有什么样的组织结构就有什么样的性能,而工艺往往是针对固定成份的钢种达到想要的力学性能,即得到需要的组织结构。

这里指的结构是广义的,是指构成材料的原子(分子、离子或者原子团)在固体材料内部三维空间的排列方式和组态,例如,体心立方、堆垛层错、位错、晶界等这样一些概念。结构主要取决于原子间结合特性和原子的本质,所以说结构是描述原了级别的三维特征的信息。

组织这个概念,在材料科学领域中有特别重要的意义,因为无数事实证明,成分相同的材料在相同的工作环境下,由于组织不同而表现出截然不同的性能或寿命。组织可以是肉眼观察到的,也可以是放大镜、光学显微镜、扫描电子显微镜或扫描力显微镜观察到的金属截面、断面上的具有足够景深、富有立体感的图像或薄膜试样上观察到的一定厚度试样的立体形态的平面重叠形貌。组织这一概念可以简要地理解为人们研究金属材料时所观察到的形貌或形态。

与上述两个因素相比较,一定成分的材料,可以适当的工艺改变这些因素,或者这些因素中的一部分以达到改变金属材料力学性能的目的。

前面讲到了金属材料的表面强化方法,表面强化与整体强化一样,如何保证强韧性化是发挥强化效果的前提条件,即找出与强化效果相匹配、适合使用条件的最佳工艺。当然最优化的热处理工艺不可能是千篇一律的,同种材料的各项性能都会因热处理方法及其工艺参数的不同而改变,各项性能指标又常常此消彼长。选择合适的热处理工艺参数、获得与工件的使用状况和失效方式相适应的最佳综合性能,才有可能制造出高质量的产品,这就是热处理与表面改性技术的特点、难点和魅力之所在。

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