有關”鋼材”的晶粒大小

當鋼材的晶粒越小常溫硬度是否越高?為什麼?而鋼材的晶粒越大韌性.疲勞性能.高溫潛變性等會有什麼變化

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  • 1 decade ago
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    金屬晶粒的大小影響其低溫與高溫機械性質。一般來說,在低溫下(或室溫),晶粒細小的金屬比晶粒粗大的具有較大的強度也更硬;主因是晶粒細小的金屬擁有較多晶界面,可以阻礙差排從一個晶粒滑動超越至另一個晶粒。低溫時晶粒大小與其強度的關係,可以下式表示:

    圖片參考:http://www.mse.ntu.edu.tw/course/webcourse/u0130/m...

      其中σ為強度,d為晶粒大小,而 A與B為常數。因此在低溫(或室溫)使用的金屬材料,若要提供較佳的強度,則可考慮先減小其晶粒。另外,細小晶粒組織對金屬低溫韌性的益處亦值得一提。第二次世界大戰期間,多起海洋災難事件,涉及在寒冷的北大西洋海域船艦突然地斷裂,後來冶金學家發現,原因是船板銲接處產生粗大的晶粒組織所致。大多數的金屬在氣溫逐漸下降的環境下,到某一溫度其延性與韌性會突然急遽下降,這特定溫度稱為「延性轉化脆性溫度」。晶粒愈大,材料的延性轉化脆性溫度愈高;而晶粒越細,延性轉化脆性溫度也就越低。細晶組織的金屬使用在寒帶比較不會有突然斷裂之虞。在高溫環境下,晶粒度對金屬強度的影響,剛好與上述低溫環境的情況完全相反。當溫度高到某一程度時(如金屬熔點絕對溫度的一半以上之溫度),原子的擴散將十分顯著,因而晶界將成為材料最弱之處。多晶質的金屬材料使用在高溫及微小應力環境中(這微小應力實際上在室溫環境下,絕對無法使金屬產生變形),由於溫度的關係,原子劇烈地在晶界擴散而加速材料的變形,這現象稱為「潛變」。金屬疲勞(metal fatigue):在反覆施加應力之循環下,金屬失去其原有性能的一種現象。與下列三因素有關(1)應力的範圍(2)平均應力(3)循環的次數。如果金屬能無限期承受的應力範圍之上限被所受之壓力超過時,終至會引起金屬的疲勞。當金屬受到一定大小的疲勞應力的作用時﹐在開頭的幾百或幾千周內﹐在一些取向有利的晶粒表面出現細直而均勻分布的滑移線﹐但隨循環載荷的繼續作用﹐少數滑移線突然變得集中且變寬而形成粗滑移帶﹐從而發展成為一種具有嚴重應力集中的區域﹐有利於裂紋萌生。當晶界較弱時﹐它往往成為裂紋優先成核的地點﹐但晶界型的成核也是由循環滑移過程控制的。夾雜物所造成的應力集中效應能夠引起循環滑移局部化﹐導致夾雜物與基體界面的脫開或夾雜物本身的開裂。

  • 1 decade ago

    沃斯田鐵的晶粒大小跟淬火後的硬度能有關,因為肥粒鐵是在晶界析出,而沃斯田鐵晶粒越大,晶界所佔面積比率越小,肥粒鐵析出越少,所以形成麻田散鐵越多。

    此外在低溫時有細晶強化的方式,利用晶界妨礙差排滑移。

    但在高溫時反而會因為晶界多擴散方便造成擴散潛變嚴重,所以高溫時反而是大晶粒比較好。

  • Ren
    Lv 5
    1 decade ago

    晶粒大小跟鋼材加熱到沃斯田鐵化時的溫度時間有關係,因為加熱時間過長晶粒會變粗大,溫度過高也會造成晶粒過大,晶粒大小跟硬度並不相干!硬度是看你用幾度的溫度淬火冷卻,溫度越低硬度越高!基本上有用水,有用油,有用鹽,有用氣體.....等的方式淬火冷卻!選擇依所需的材質及性能要求選擇做不同方式的熱處理,加工晶粒小強度強比較有好的性能!韌性則以鹽浴恆溫式熱處理方式,可得變韌鐵金像組織,且耐疲勞性較好!

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