材料表征分析和温度对显微组织的影响对他们的机械性能

文摘

底盘的研究集中在材料表征的摩托车链轮(本田的cd - 70)和国内天然气阀门为例。本文旨在基本上描述这些部件使用。为此,实验室检测(元素、机械、金相和热)的代表样本。不同热处理工艺也被用来了解可能发生的任何转换,随着温度和硬度有什么影响。知道准确的样品的化学成分,采用光谱仪技术。此外,金相显微镜、洛氏、维氏硬度测试机,和马弗炉使用。

关键字

x射线荧光光谱(光谱仪),布氏硬度(布氏硬度),维克氏硬度(高压)。

介绍

材料表征技术一些扩展匹配标准的反向工程,通过表征技术;材料的结构、操作功能,机械性能(硬度)可以确定。材料表征技术也被运用于任何设备的失效分析,机器的一部分,或任何有用的部分,提出失败背后的推理(1]。

已选择测试这种技术两个样本;一个从黑色的家庭,另一个从有色的家庭。描述材料后,不同的热处理工艺对样品来确定样本的反应等治疗。

底盘链轮

底盘链轮是任何交通的一部分媒体帮助车辆前进运动,它是一个黑色样品(含有铁作为主要的),是一块本田CD-motorcycles取决于很多不同

机械部分。它有一个异形齿轮齿结构中,链轮是非常重要的,因为大多数摩托车依赖链轮系统和一个简单的链创造前进运动,这是任何交通媒体的基本功能。下面是图片(图1)。

煤气阀

这个样例是理解性质的差异之间的黑色及有色金属材料应用热处理过程。气体阀门,有色样品(不含铁作为主要的),是一块国内厨房气体连接系统2]。它将被用于控制气体流动创造源源不断的数量没有任何气体泄漏。的图形视图示例如下(图2):

样品制备

将微观结构,我们需要准备样品金相显微镜。通过分析材料的微观结构,其性能和可靠性可以被更好地理解。因此,金相学用于材料开发、质量检验,生产和制造控制,以及失效分析;换句话说,产品可靠性(3]。显微结构来看,样品准备遵循不同的步骤,如:

切割

分裂成碎片很大一部分就是我们称之为切割。这是必要的步骤,因为我们不能把整个部分使用砂轮切断机作为样本,每个样本都切成5块;一收到,剩余的热处理过程。SiC刀片使用;随着冷却切削油(01 - 3121)一直在与水一起使用,保持流动性。这台机器在2500 rpm。

越来越多的

切割样品后,下一步是越来越多。安装完成处理小型或奇怪形状的样本。经过这一步,一个统一的尺寸的样品。基本上有两种方法:

热安装

热装配过程中热与热应用于样品的压力下越来越多的媒体。标本在安装前应清洁提高附着力安装介质。热越来越多应用于收到样品,退火,和归一化的样本,由于安装过程的热力的原因不会影响样品的微观性质。剩下的所有的样品都冷安装,由于的原因,即使是少量的热量可能影响其微观结构。

酚醛粉被使用,和4.6条应用的压力。

冷安装

冷安装通常是做样品对热敏感,会损害在施加压力。在寒冷的增加,树脂的混合物倒入一个模子和允许集。在这个过程中热塑性塑料树脂如环氧树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂和硬化剂。固化剂使用的原因之一是使山凝固材料。硬化剂是约30毫升,而树脂被约100毫升,需要3 - 4个小时完成这个过程。

磨:

研磨需要平和的表面标本和切片创建的损害降到最低。即进入下一个步骤。抛光前,样品表面应该足够平面或像面镜子。本文范围从180 - 1200 / in2毅力。主要是碳化硅纸用于平面磨削,因为它是非常困难的。论文范围如下:

180,220,320,400,600,800,1000,1200。

抛光

完成抛光去除由于切片、磨的损害。在这一步中,样品的表面是由镜子,自由表面缺陷。在抛光步骤中,它分为两个步骤,即:

粗抛光

粗抛光步骤的目的是去除切割和平面磨削过程中产生的损坏。通过粗抛光标本平坦和中学阶段维护。在这一步中本文命名为palano, s-palano随着氧化铝暂停使用。悬浮的颗粒大小是1μm和5μm。

精细抛光

打磨抛光的目的是去除牙齿表面损伤。它不应该被用来从平面磨削切割和删除任何剩余损失。α-gram纸0.5μm氧化铝暂停使用(水)。非常困难的材料金刚石研磨膏用作悬浮。

蚀刻

蚀刻的目的是光学增强微观结构特征,如颗粒大小和相位特性。腐蚀选择性地改变这些微观结构特性基于组成、压力、或晶体结构。最常见的腐蚀技术是选择性化学腐蚀和众多配方中使用表1。

表1:腐蚀剂的样本。

金相显微镜

金相显微镜通常使用在较高放大视图不透明的对象,通常这些显微镜相比,有更高的放大倍数4]。视图对象像电镀涂层、薄膜、粒径、表面夹杂物和缺陷。

使用明亮的领域冶金显微镜下,结构中获得图3和图4。

组织样品收到:

x射线Floresecene光谱学

一般来说,这个光谱用于无损化学分析。这种现象是用于元素和化学分析,特别是在调查的陶瓷、玻璃、金属和建筑材料。这种技术得到更为准确的结果是什么。激动的样品依次发出x射线光谱的波长的特征类型的原子存在于样本。示例中的原子吸收x射线能源通过电离,排出电子从低(通常是K和L)能级(5]。喷射出的电子从一个外,取而代之的是电子能量更高轨道。当这种情况发生时,能量释放由于内部的结合能下降电子轨道与外。这种能量释放的形式发射的特征x射线表示原子的类型。以下是机制:

通过这张照片光谱仪的机制可以理解(图5)。

光谱仪的结果示例如下(表2和3)。

表2:光谱仪煤气阀的结果。

表3:光谱仪底盘链轮的结果。

确定样品的成绩:

通过以上元素分析光谱仪,等级的钢铁也很重要。

使用阿特拉斯的金属手册,这是结论表4。

表4:等级的样品。

热处理

热处理是一组过程用于改变钢铁和铝等金属和合金的微观结构(6]。改变钢的显微组织中,我们使用了不同的过程和检查的影响。

钢样本淬火、回火、规范化和退火。加热的温度约为850˚C。作为样本的最大厚度约为1.4˝所以,浸泡时间被选为45分钟。黄铜样本淬火,规范化,根据适当的厚度,退火,退火与浸泡时间长。温度约为700˚C,浸泡时间是10分钟,和45分钟只有长时间退火样品。

淬火

淬火过程通常用于获得高强度和韧性。在这个过程中样品冷却迅速从奥氏体化温度。通常,在黑色合金(如碳钢、合金钢和不锈钢),它将组织从奥氏体向马氏体(硬金属),而有色合金(铜、铝、和超级合金)通常会比正常的柔软。

淬火介质是水的样本。对样品加热和冷却曲线如下所示(图6和7)。

正常化

正常化是一个热处理过程中样品加热获得一致性在谷物和微观结构。在这个过程中,样本加热上面在露天的临界极限,然后冷却。正常化还可以用于铸铁产生更多的一致性,提高了耐磨性,硬度值增加(7]。下面是正常化周期的样品(数字8)。

退火

退火过程包括钢加热到指定温度,然后冷却速度非常缓慢和控制。退火通常用于改善切削加工性能,所示图12 - 17。

微观结构的热处理样品

微观结构的规范化的样品

退火样品的微观结构

硬度测试

抗压痕硬度定义。硬度不是根本物理材料的属性,这是一个特征(8,9]。有不同的硬度机用于计算材料的硬度。我们使用洛氏硬度试验方法分析样品的硬度(表4和表5)。

热处理前样品的硬度

表5:硬度样本的黄铜(C37000)。

热处理的硬度样本

一般来说,黑色金属材料硬度增加加热而有色材料是逆转。下面是罗克韦尔机器上的硬度测试样品后表开发(10]。

淬火样品的硬度

这可以清楚地看到从下面的表,在淬火过程样品的硬度会增加(表6 - 10)。

表6:样品的硬度钢(10 b35)。

表7:钢的淬火硬度样本(10 b35)。

规范化的硬度样品

表8:钢的淬火硬度样本(10 b35)。

表9:归一化的样本钢铁的硬度(10 b35)。

退火样品的硬度

表10:归一化的样本钢铁的硬度(C37000)。

结果和讨论

收集到的数据在实验工作阐述了明确的步骤相反工程和热处理对显微组织和硬度的影响。首先考虑钢样品,发现已经收到了马氏体钢结构(图3),热处理后转换为不同的微观结构比较最初的一个。淬火处理使马氏体钢结构因为C没有得到适当的时间逃离的结构和被困在微观结构由于冷却速度快但是小晶粒生长(图12)。规范化治疗的谷物种植更多相比,因为温和冷却淬火样品图14。退火处理释放所有的压力从样本和晶粒生长是最大的治疗,因为非常缓慢的冷却速度。non-heattreated样品的硬度最大,淬火后,然后归一化,从退火样品获得最低硬度(从获得的曲线可以看到)。所有的效果是由于时间和冷却速度。随着淬火样品最快的冷却速率,所以它应该给更多扭曲的产量结构最大硬度在所有热处理样品但是看到回火试样的最大硬度虽然淬火和正火。退火样品由于炉内冷却,冷却很慢所以C在它得到很多时间放松。原因是所有的热处理的样品一样。

现在,考虑黄铜,黄铜样品的结果相比对淬火钢和归一化的样本。收到结构铜的粗粮图4因为它不冷治疗。淬火不影响高度对样本,结果有非常少的区别在显微组织和硬度图13和表6所示分别。规范化治疗有很强的效果;它给最大的硬度,和更复杂的结构都比较虽然冷却速率适中(图15)。退火处理给长谷物硬度值较低

图17退火与浸泡时间长给了最低硬度和晶粒生长是最大由于极端的占用时间,使最长时间种植谷物。以来,晶粒生长是最大的硬度降低非常适当根据现象。

所以,这个结果可以从整个论文,通过给定的保持时间不足(大于其厚度要求)样品的硬度降低非常有效。因此,硬度逆与晶粒尺寸的关系。

未来的工作

钢是最重要和基本的材料来支持目前和将来生活和产业。我们试图控制通过微观结构控制金属结构材料的力学性能和微观组织演变的澄清原则通过先进的实验和理论技术。

未来工作,本文关注先进控制的微/纳米结构,如晶体界面的原子结构,化学在原子尺度(如隔离)等等。基本面微观结构形成的热力学、动力学、晶体学是研究在理论上和实验上阐明微观结构控制关键因素来提高力学性能。

我)这个项目并不局限只与金属(黑色及有色金属),但也可以,适用于陶瓷、复合材料和聚合物。

ii)这个项目也不限于四热处理过程但同时,零度以下,治疗可以做样品,检查他们的反应如此低的温度。空气淬火,等温淬火,分级淬火效果也可以学习。

iii)不同的淬火过程可用于检查哪一个是最好的适合任何特定的给定的条件。

(四)此外,不同的热处理过程的影响可以得出结论。

v)不同淬火介质的影响几乎可以决定在任何给定的样本。

引用

1. 会员,et al。物理冶金概论(1997)。
2. Rajan电视,et al。热处理:原则和技术(1994)。
3. 卡里姆F, et al。阿特拉斯的金属手册测试金属(2007)。
4. 拉其普特人RK, et al。材料科学与工程(2009)。
5. http://www.metallographic.com/Basics.html
6. http://serc.carleton.edu/research_education/geoche
7. https://serc.carleton.edu/research_education/geochemsheets/techniques/XRF.html
8. http://www.metallographic.com/Technical/Metallography-Intro.html
9. http://www.metallographic.com/Technical/Etching.html
10. http://www.nationalmicroscope.com/metallurgical -显微镜- 19. - html