感應(yīng)加熱設(shè)備固溶體的性能形成固溶體時,保持溶劑金屬的金屬的晶體結(jié)構(gòu),但由于溶劑始溶解,固溶體的結(jié)晶常數(shù)發(fā)生變化和結(jié)晶變化,品格變化隨著溶劑原子濃度的提高而變得嚴重。溶質(zhì)原子和溶劑原子的尺寸差異越大,晶格畸變也越嚴重。隨著溶質(zhì)原子的溶解,晶格畸變位移困難,塑性變形抗力增加,金屬強度極限和硬度提高。
該感應(yīng)加熱設(shè)備工件在溶解原子溶解基體中形成固溶體,強度、硬度上升的現(xiàn)象稱為固溶強化。是金屬強化的重要形式。實踐證明,固溶體中溶質(zhì)含量適當(dāng)時,可明顯提高材料強度和硬度,塑性、韌性不明顯降低。例如,我國低合金強度結(jié)構(gòu)鋼利用錳、硅等要素強化鐵體,大大提高材料的力學(xué)性能。1968年建成通車世界聞名的南京長江大橋,使用的鋼梁每根長度為160m,橋梁跨度要求達到160m,碳鋼比強度過低遠遠達不到要求,當(dāng)時鞍鋼自主研發(fā)錳鋼,不降低強度,可減輕橋梁自重,滿足設(shè)計要求。當(dāng)然,固溶強化在提高金屬材料強度的同時,也會犧牲一定的塑性和韌性。
感應(yīng)加熱設(shè)備鎳溶于銅形成的銅鎳合金,通過增加鎳的溶解度,硬度從38HBW提高到60~80HBW,但其伸長率仍保持在50%左右。因此,只要保持適當(dāng)?shù)娜芙鉂舛,固溶解體不僅比絕金屬高強度和硬度,而且具有良好的塑性和韌性。因此,實際使用的金屬材料大多是以固溶體為基礎(chǔ)的合金。當(dāng)然,間隙固溶體的強化效果比更顯著。例如,馬氏體是碳過飽和的間隙固溶體,晶格畸變嚴重,固溶強化效果顯著,碳鋼如此。
感應(yīng)加熱設(shè)備合金鋼中許多要素的鐵原子置換固溶體,其馬氏體硬度主要由過飽和碳的間隙作用形成。與純金屬相比,隨著固溶體溶質(zhì)原子濃度的增加,固溶體的阻力率上升阻力溫度系數(shù)下降,固溶體具有較高的阻力,阻力值與溫度變化沒什么關(guān)系,是很好的電熱材料。熱處理爐用的Fe-Cr-Al和Cr-Ni電阻絲等,湯熱處理工程師認定訓(xùn)練教材多為固溶體合金。 但是,感應(yīng)加熱設(shè)備簡單地通過固溶強化達到的強度指標(biāo)有限,難以滿足人們對結(jié)構(gòu)材料的要求,因此必須在固溶強化的基礎(chǔ)上進行其他強化處理。
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