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    高合金工具鋼獲得超塑性的新方法

    2018-12-28   來源:   點擊數:25次 選擇視力保護色: 杏仁黃 秋葉褐 胭脂紅 芥末綠 天藍 雪青 灰 銀河白(默認色)   合適字體大小:
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       中國鋼管信息港發回的報道:高性能的工具鋼往往含有大量貴重合金元素,因此減少加工中的材料損耗,具有重要的經濟價值。對于形狀復雜的工模具,用常規切削加工會造成材料和工時的浪費,若能采用超塑性成形技術,不但可以對形狀復雜的刀模具一次成形,大大減少材料損耗,而且可以獲得較高的精度和較低的表面粗糙度。最近,國內有專利(申請號:200410024855.4;公開號:CN1704495)發明了一種使高合金工具鋼獲得超塑性的新辦法,可以使高釩高鈷高速鋼1.35C-6W-4.5Mo-4.2Cr-3.3V-8.3Co余Fe(wt%),達到327%伸長率,超過了迄今文獻報道過的高速鋼(包括粉末高速鋼)超塑性的最好水平。
      
      日常生活中我們接觸較多的奧氏體型不銹鋼(有人稱之為鎳不銹)和馬氏型不銹鋼(有人稱之為不銹鐵,但不科學,易誤解,應回避)兩大類。奧氏體型不銹鋼由于在鋼中加入較高的鉻和鎳(含鉻在18%左右,Ni在4%以上),鋼的內部組織呈現一種叫奧氏體的組織狀態,這種組織是沒有導磁性的,不能被磁鐵所吸引。 鋼鐵的奧氏體組織在770攝氏度以上失去鐵磁性。不銹鋼中加入大量的合金,使部分不銹鋼的奧氏體相區擴大到室溫。這種奧氏體不銹鋼不具有鐵磁性。除此之外的其它的鐵素體不銹鋼、馬氏體不銹鋼等等,都具有鐵磁性。 能被吸起的是不銹鐵一般稱作Cr13,不銹鋼有1Cr18Ni9Ti和0Cr18Ni9Ti等。 人們常以磁鐵吸附不銹鋼材,驗證其優劣真假。不吸無磁,認為是好的,反之,則認為是冒牌假貨。其實,這是一種不切實際的辨別方法。一般,經營不銹鋼材料已有十余年的人都知道,依靠傳統的是否有磁性來判別不銹鋼的方法,很有可能吃虧。
      
      據他們介紹,不銹鋼種類繁多,常溫下按組織結構可分為奧氏體型和馬氏體或鐵素體型。奧氏體型是無磁或弱磁性,馬氏體或鐵素體型是有磁性。然而,也并不一定如此。如通常用作裝修管板的奧氏體型的304材質,一般來講是無磁性的,但因冶煉造成化學成分波動或加工狀態不同也可能出現磁性,這不能認為是冒牌或不合格。另外304不銹鋼經過冷加工,組織結構也會向馬氏轉化,冷加工變形度越大,馬氏體轉化越多,鋼的磁性就越大。相反,質量次一點的200系列不銹鋼,很有可能不帶磁性,由此判定它是貨真價實的不銹鋼,就大錯特錯了。 由磁鐵的特性決定的如果按原子電流解釋就是電流產生的磁場磁化別的物體磁化物體產生電場電場互相作用產生力的作用
      
      物質大都是由分子組成的,分子是由原子組成的,原子又是由原子核和電子組成的。在原子內部,電子不停地自轉,并繞原子核旋轉。電子的這兩種運動都會產生磁性。但是在大多數物質中,電子運動的方向各不相同、雜亂無章,磁效應相互抵消。因此,大多數物質在正常情況下,并不呈現磁性。鐵、鈷、鎳或鐵氧體等鐵磁類物質有所不同,它內部的電子自旋可以在小范圍內自發地排列起來,形成一個自發磁化區,這種自發磁化區就叫磁疇。鐵磁類物質磁化后,內部的磁疇整整齊齊、方向一致地排列起來,使磁性加強,就構成磁鐵了。磁鐵的吸鐵過程就是對鐵塊的磁化過程,磁化了的鐵塊和磁鐵不同極性間產生吸引力,鐵塊就牢牢地與磁鐵“粘”在一起了。我們就說磁鐵有磁性了。 磁鐵能不能吸起一個東西和被吸東西的磁導率有關,而磁導率和磁疇是相關的,自然界的各種元素中,鎳的磁導率最高,然后是鈷,再次之是鐵,其他的物質例如銅也有一定的磁導率,但是非常低,使我們感覺不到而已,不是含鐵的東西都可以被磁石吸起來,不銹鋼屬于合金即在鐵的基礎上又添加了鉻和鎳如1Cr13就是添加了Cr,310不銹鋼即Cr25Ni20Si2就添加了Cr和Ni以及Si,304不銹鋼即1Cr18Ni9Ti就添加了Cr和Ni以及Ti.......這樣一來就改變了原來的磁疇排列方式,磁導率降低,甚至于我們的手感覺不到,所以我們覺著不吸.
      
      中國鋼管信息港發回的報道:根據同樣的道理我們也可以用合金的辦法制出磁導率非常高的合金 不銹鋼以其漂亮的外觀、耐腐蝕的特性、不易損壞的優點,越來越受到人們的喜愛。鍋碗瓢盆、城市雕塑、建筑、裝修居室等使用不銹鋼的地方越來越多,但人們對不銹鋼的判別認識不深,有些顧客在買不銹鋼廚具時,拿著磁鐵在不銹鋼器皿上試來試去。認為磁鐵吸上的是不銹鐵,吸不上的是不銹鋼。看來人們對不銹鋼的認識還有誤區。鐵和鋼是以含碳量的多少來區別的。含碳量在2%以下的鐵碳合金是鋼,含碳量在2%以上的則稱之為鐵。鋼因為既有韌性、彈性還有剛性,被廣泛應用。生活中所接觸到的都是鋼,只不過人們叫法不同。對于不銹鋼來說,不管磁鐵吸得上與否,只要符合質量標準,都是不銹鋼。因此,從治金學的角度說,根本沒有不銹鐵之說。不銹鋼抗腐蝕的主要元素是鉻。鉻元素含量在10.5%以上的鋼就不生銹。冶煉時加入的合金元素不同,也就有了磁鐵吸得上與吸不上的區別了。不銹鋼一般是按組織結構分的,可以分為奧氏體、鐵素體、馬氏體等幾大類。如果往鋼水里加入了不同比例的鉻鎳等,煉成的奧氏體鋼就是磁鐵吸不上的不銹鋼;如果往鋼水里加入鉻和少量的鎳(或不加鎳),煉成的鋼就是磁鐵吸得上的鐵素體不銹鋼;馬氏體不銹鋼主要合金元素是鉻、鐵和碳。不銹鋼因含合金量的不同分有100多種。除了奧氏體不銹鋼都具有磁性。鎳元素在世界上儲藏量很少,價格比較昂貴。因此,鎳含量高的不銹鋼在市場上價格也較高,而且磁鐵還吸不上。其實,還有一種不銹鋼磁鐵是吸不上的。那就是高含錳少含鎳或不含鎳的不銹鋼。這種不銹鋼市場價格比含鎳高的不銹鋼每噸低1000多元。有些經銷商就是利用人們“好不銹鋼磁鐵都吸不上”的誤解,欺騙消費者,價格與高含鎳不銹鋼一樣貴。不銹鋼有100多種,特性和功能也不一樣。一般做裝飾、景觀、雕塑選用奧氏體不銹鋼。因為奧氏體不銹鋼導熱率低,用它做水壺、炒鍋、飯鍋就不合適,會浪費能源,還延長燒水做飯的時間。用鐵素體不銹鋼做炒鍋、飯鍋,不僅有優良的耐蝕性,而且其導熱性比奧氏體不銹鋼高近一半。洗衣機內桶、熱水器、洗菜盆等,只要與水接觸的器皿都應選用鐵素體不銹鋼。有人抱怨不銹鋼刀具不快,這是因為選用錯了不銹鋼。奧氏體不銹鋼不能淬硬,不適合做刀具、刃具。采用馬氏體不銹鋼做的刀具可通過熱處理,如淬火、回火改變不銹鋼的硬度。 “不銹鋼”只是一種通稱,標準的名稱是“耐酸耐堿鋼材”,不銹鋼是在普通鋼材的基礎上加入鉻、鎳等金屬元素而制成的鋼鐵產品,鎳、鉬、鈦等金屬元素含量越高,不銹鋼質量越好。傳統的鑒別方法是用磁鐵吸,磁性越小質量越好。
      
      只含鉻不含鎳的是鉻不銹鋼,鉻鎳不銹鋼不被磁鐵所吸引,用于工業及化學領域,一般家用電器如微波爐、電飯煲、電熱水器、電熱水瓶都采用鉻不銹鋼,都可以被磁鐵吸住。
      
      這種方法的基本特點是:采用噴射成形工藝制備坯料然后經高溫大壓下量軋制。噴射成形工藝的快速凝固效果使得坯料避免了合金元素的宏觀偏析,也避免了粗大碳化物顆粒和碳化物晶界網絡的生成,實現組織的均勻細化。試驗表明,噴射成形所得到的坯料具有很好的熱加工性能,可以實現一次變形量高達50~80%而無開裂的熱加工。由此,可以對此坯料實行大壓下量熱軋。經過大壓下量熱軋,可以使噴射成形坯料充分致密化,使噴射成形過程中可能生成的微小缺陷或孔洞得到彌合,同時也使組織及各類合金碳化物顆粒進一步細小,分布更加均勻。由此獲得了超塑性。試驗表明,所獲材料在780~1000℃及1.0×10-2~1.0×10-4s-1應變速率下最高可達327%伸長率,而且在1.0×10-1這樣的高應變速率下仍有100%以上的拉伸伸長率。在此之前,曾有報道,用循環淬火的方法可以使高速鋼獲得超塑性,但其最高拉伸伸長率僅為192%。
      
      中國鋼管信息港發回的報道:用噴射成形與大加工量熱變形(包括熱軋和等溫鍛造)相結合,可以使高合金高碳鋼鐵材料獲得超塑性,具有一定的普遍性。比如:GCr15軸承鋼,M2高速鋼以及各種超高碳鋼。因此,這種相對簡單,具有創新特點而具有很大應用前景的超塑化方法值得注意。
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