材料加工原理课件 7-1.ppt

3、气孔的害处和防止措施 （1）害处 减少面积降低机械性能 导致应力集中引发裂纹 弥散分布的气孔气密性和耐 腐蚀性降低 （2）防止措施 氮气孔：加强保护限制来源 CO气孔：加强保护和脱氧 氢气孔：限制来源、冶金措 施除氢，使H变为不溶于金属 液的化合物，但要防止引起 CO气孔 铝合金中的氢气孔 32 4、小结 气体有来源 反应性和析出性气孔来源不同 固相和液相中的溶解度差别悬殊 气泡溢出困难 金属液密度小 金属液粘度大 凝固速度快 33 氢白点 7.2.3 是钢材内部的一种由氢脆引起的微裂纹 纵向断口为表面光滑的圆形 或椭圆形的银白色斑点（直 径一般在零点几毫米到几毫 米，或更大），称为 白点或鱼眼） 经酸腐蚀后的横截面上呈发丝状裂纹 往往处于离工件表面较远的部位 40Cr钢轴锻件 纵向断口 34 氢白点 7.2.3 1、形成机理 金属中溶解的氢在 冷却(相变)过程因 溶解度陡降而析出 冷速快、温度低 及 工 件 截 面 大 时，向外部析出 的氢较少，更多 的氢通过晶格扩 散到显微缺陷内 在缺陷后 结 合 成 分子氢 ，形 成局部高 压 并 使金属脆化 组织应力和热应力 微观缺陷开裂 （白点） 35 氢白点 7.2.3 2、影响因素 ? ? ? ? 含氢量 析出条件 微观缺陷总体积 受力状态（拉应力） ? 铸造和焊接缺陷多不会引起缺 陷内产生很高的压力 ? 大、中锻件易产生 小件和工件表面不易 冷速大易产生 ? 热应力 ? 组织应力 ? ? ? 无相变、塑性好的奥氏体钢和高铬 体素体钢不易产生 ? 珠光体、贝氏体和马氏体钢易产生 36 氢白点 7.2.3 3、危害及控制 a. 危害 对强度影响不大，对塑性和韧性影响显著 属严重缺陷，应力集中导致使用过程中断裂（ 报废） b. 防止措施 兼顾氢和应力二因素（扩散系数大+组织应力小） 氢的扩散聚集在锻造后室温下还可能继续进行 扩散除氢是防止白点的有效的措施 37 氢白点 7.2.3 3、危害及控制 c. 扩散除氢（锻后冷却和热处理 制度选择原则） 扩散系数高（珠光体或贝氏体转 变温度） 组织应力小（奥氏体转变为单一 珠光体or贝氏体-鼻尖处） 38 ? 珠光体钢：620℃～660℃等温转变 ? 马氏体钢： 580℃-660℃（珠变15%） 及280℃-320℃（贝变）（奥变95%） ? 大截面合金钢：复杂的等温退火过程 非金属夹杂物 7.2.4 1、非金属夹杂物类型 ? 内生夹杂( 冶金反应的 产物 、偏析造成的化合 物或低熔点共晶体 ) ? 氧化物 (FeO 、 SiO2 、 MnO和Al2O3 及其复合物) ? 硫化物(FeS、MnS) ? 氮化物(VN、NbN 、TiN ? 外来夹杂(耐火材料 、 造型材料、焊接熔渣 ) 和AlN ) 来源 成分 39 非金属夹杂物 7.2.4 1、非金属夹杂物类型 硫化物（上图） 硅酸盐（左下） 铝酸盐（右下） ? ? ? 40 非金属夹杂物 7.2.4 2、非金属夹杂物的影响 使金属的均匀性和连续性受到破坏，严重影响到的力学性能、致 密性和耐腐蚀性等 影响程度与其成分、性能、形状、大小、数量和分布等都有关系 41 ? 硬脆的夹杂物影响塑性和韧性 ? 针状或带有尖角时能引起应力集中、促使微裂纹的产生 ? 薄膜状包围晶粒四周时能引起金属严重脆化 ? 低熔点夹杂物分布于晶粒边界时（Fe＋FeS＋FeO）使金属具有红脆性， 是铸件、焊缝和锻件产生热裂的主要原因 ? 加工引起形状变化：有些塑性较好的非金属夹杂物如MnS ，在铸态下呈 球状，轧制或锻压后变长条状或片状 非金属夹杂物 7.2.4 3、夹杂物的控制 内生夹杂 控制原材料的纯度和加强加工过程中的保护，尽量减少和防 止杂质元素污染 采取冶金措施对已经进入液体金属的杂质进行清除，如对钢 液进行脱氧、脱硫处理，但必需注意同时从金属中清除这些 冶金反应的产物 外来夹杂 从工艺和操作技术上避免熔渣和空气搅入液体金属 为排渣创造有利的条件 42 7.2.5 缩孔和缩松 1、缩孔 （1）机理 外层凝固收缩、液体冷却收缩 液体不能补充收缩 收缩集中在最后凝固的位置 （2）防止措施 合理设计浇冒口 原则：冒口最后凝固 43 7.2.5 缩孔和缩松 2、缩松 （1）机理 铸件的凝固方式由逐层凝固变为糊状凝固（体积凝固）时，在铸 件的凝固过程中形成了宽的凝固区（糊状区） 液体流动困难，当晶间最后凝固时，得不到外部液体的补充而使 铸件中出现分散的小缩孔即缩松 （2）影响因素 合金成分和温度梯度决定凝固方式 纯金属无结晶温度区间、合金的结晶温度区