常用产品设计英语词汇

综述1研究背景与意义不锈钢作为现代工业中的一种重要材料，已有一百多年的历史。不锈钢的发明是世界冶金史上的重大成就，不锈钢的发展为现代工业的发展和科技进步奠定了重要的物质技术基础。回顾近几年国内外不锈钢的发展，以及对未来不锈钢发展趋势的预测161，可以发现当今不锈钢已经朝功能性和特殊性方向发展，尤其是在高氮节镍方面的发展因为不锈钢具有高强度，可焊接性，抗腐蚀性，易加工性和表面光泽性等许多优异性能，在航空、化工、能源等方面得到广泛的应用，市场上已出现了超级不锈钢和功能性不锈钢。目前，应用最广的板带生产工艺就是连铸热轧冷轧工艺。连铸技术引入不锈钢生产以来，得到高速发展，用于不锈钢生产的方坯和板坯连铸机已达77台套，用于板、带生产的坯料，除特殊厚度和宽度之外，全部采用连铸方式生产，连铸比在95以上。连铸中存在的缺陷主要有：表面凹陷、裂纹、夹渣等，通过提高钢水纯净度、控制浇铸温度、合理选择保护渣、调整结晶器振动与液面控制，提高铸坯的质量。热轧过程主要包括加热工艺、粗轧工艺、精轧工艺和卷取工艺，除此之外，还包括退火机组、机械化精整线等，对不锈钢板完成喷丸、流射沸腾冷却、矫直等，轧制过程中易出现边损、轧裂、起皮等缺陷。诸如酒钢、宝钢等国内大型不锈钢厂在不锈钢板的热轧过程中，都不同程度地出现了一些不容忽视的问题：热轧过程中出现的边损、轧裂、起皮等缺陷，这些问题的存在对产品的成品率、生产率和经济效益产生了明显的不良影响(见图11，图12)。据统计，在连铸生产中裂纹是铸坯的一种主要缺陷，铸坯各类缺陷中有50为裂纹缺陷。不锈钢铸坯中存在裂纹，会严重影响到铸坯的后续加工以及最终产品的质量，甚至造成废品。而后续的热轧钢卷产生的边损、边裂、起皮等缺陷也是由于轧材的变形抗力和高温组织对高温塑性产生了较大的影响。所以针对以上问题分析不锈钢高温组织与高温力学性能就显得尤为重要。 合理制定热加工工艺参数对于保证不锈钢热轧板材的质量、组织和性能都具有重要意义。通常的热加工参数主要包括预加热温度、始锻温度与终锻温度、变形量以及变形速率等。鉴于不锈钢热加工工艺参数的确定相对复杂，目前大都还仅停留在经验性或者定性分析的水平，本文系统研究热加工工艺参数对奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的组织与性能的影响规律，并对其热加工过程进行定量描述，以期为奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢实际生产工艺的制定及优化提供参考，为铸轧工艺的制定提供基础数据。2不锈钢的分类不锈钢是目前世界上应用最广泛的材料之一，不锈钢不会产生腐蚀、点蚀、锈蚀或磨损。不锈钢还是建筑用金属材料中强度最高的材料之一。由于不锈钢具有良好的耐腐蚀性，所以它能使结构部件永久地保持工程设计的完整性。含铬不锈钢还集机械强度和高延伸性于一身，易于部件的加工制造，可满足建筑师和结构设计人员的需要 。不锈钢常按组织状态分为：马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢等。另外，可按成分分为：铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰氮不锈钢等。奥氏体不锈钢是不锈钢家族中最重要的一类，由于其耐蚀性，良好的常温和低温塑韧性、易成型性和良好的可焊性而广泛应用于各工业领域和日常消费领域。奥氏体不锈钢在高温时产生的铁素体，称之为高温铁素体，是不锈钢奥氏体()和液相(L)之间的过渡相，在加热到1300以上涉及，+L，L相变，其形态，体积分数、分布直接影响到随后冷却过程中，固态相变，并且最终决定了不锈钢的室温组织。铁素体不锈钢是指含铬质量分数在10530，碳质量分数O。20，使用状态下组织以铁素体为主的不锈钢，具有成本低、导热系数高、线膨胀系数小等优点；得益于超低碳氮冶炼和连铸关键技术的进步，铁素体不锈钢的纯净度得到提高，其焊接性能及成型性能等方面的缺点得到显著改善。铁素体不锈钢高温加热时，有碳化物和氮化物析出，碳化物主要有(Cr，Fe)23C6，(Cr，Fe)7C3，氮化物主要类型为CrN，Cr2N，它们的存在有害于钢的耐蚀性、韧性、增加缺口敏感性。马氏体不锈钢是一类可以通过热处理对其性能进行调整的不锈钢，此类钢具有较高硬度。马氏体不锈钢在淬火状态下具有体心四方晶体结构，铬镍马氏体不锈钢中，在正常化学成分和适宜热处理条件下，基体为板条状马氏体。双相不锈钢的研究始于20世纪30年代，由于它综合了铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的性能特点，具有优异的耐腐蚀性、良好的可焊性及综合力学性能，在20世纪80年代就已经成为与铁素体型、奥氏体型和马氏体型不锈钢相并列的一类钢种。沉淀硬化(PH)不锈钢是通过热处理析出微细的金属间化合物和某些少量碳化物以产生沉淀硬化，而获得高强度和一定耐蚀性相结合的高强不锈钢，它兼有铬镍奥氏体不锈钢耐蚀性好和马氏体铬钢强度高的优点。为了挖掘不锈钢的潜能，找出与其他元素之间最佳配合，研究人员对不锈钢材料的研究也在不断的深入，今后的研究主要从以下几个方面入手：(1)纯净化和细晶或超细晶研究在冶金行业，对材料纯净化的研究不断加深，提出了洁净钢和零夹杂钢的概念。把不锈钢材料的生产与冶炼技术结合起来，纯净、超纯净不锈钢的研究必将得到很好的发展。同时可细化材料晶粒，改变材料的微观特性和结构，使材料获得在正常状态下不具有的特殊性能，拓展材料的使用空间。(2)节镍不锈钢随着不锈钢产量的增加，镍的需求量不断扩大，近期将出现镍供应短缺的局面。在不降低其原有性能的情况下，降低不锈钢中镍的比例或采用其他元素替代镍，是一种切实可行的办法，在今后仍将受到重视和得到发展。如在高锰低镍200系列不锈钢中加入氮的研究就是一种。(3)高强度不锈钢随着某些大型部件的发展和对构件轻量化的要求，对材料强度的要求也不断提高。把合金化，特别是微合金化和高纯度、高均匀性精炼、铸造技术和超细组织控制技术等结合起来发展良好强韧性、耐蚀性和工艺性结合的新材料是高强度不锈钢今后发展的主要方向。(4)高耐蚀性不锈钢化工原料的运输和储藏具有较大困难，主要是因为化工原料有很强的腐蚀性，一般的材料不具有高的耐蚀性能。研究适应各种特殊行业(海水净化装置、化工厂、沿海氯化钠腐蚀严重的建筑等)要求的，具有良好耐腐蚀性能的不锈钢材料成为当务之急。(5)耐热和抗氧化不锈钢对宇宙的探索不断深入，促进了航天和航空业的发展。由于航空和航天行业的特殊要求，需要能经受高温高热的材料。对不锈钢材料进行耐热和抗氧化的研究是一个重要的方向，可拓展材料的应用，促进材料的发展，。304不锈钢是一种通用性的不锈钢材料，防锈性能比200系列的不锈钢材料要强。耐高温方面也比较好，能高到到1000-1200度。304不锈钢具有优良的不锈耐腐蚀性能和较好的抗晶间腐蚀性能。对氧化性酸，在实验中得出：浓度65%的沸腾温度以下的硝酸中，304不锈钢具有很强的抗腐蚀性。对碱溶液及大部分有机酸和无机酸亦具有良好的耐腐蚀能力.304不锈钢是按照美国ASTM标准生产出来的不锈钢的一个牌号。304相当于我国的0Cr19Ni9 (0Cr18Ni9)不锈钢。304含铬19%，含镍9%.304是得到最广泛应用的不锈钢、耐热钢。用于食品生产设备、普通化工设备、核能等。3不锈钢高温组织研究现状31奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢是在高铬不锈钢中添加适当的镍(即含Cr量为18，Ni为825)，属Fe-Cr-Ni系合金和Fe-Cr-Ni-Mn系合金，即美国AISl300系和美国AISl200系。高温铁素体()是不锈钢奥氏体()与液相(L)之间的过渡相，加热到1300以上发生，+L与L相变。6相对不锈钢力学性能将产生不利影响，使钢加热时热裂纹倾向加剧。相的形态、尺寸、体积分数、分布等直接影响到随后冷却过程中固相转变。共焦激光扫描显微镜(CLSM)原位观察的方法是研究形核长大行为的有效方法。奥氏体不锈钢主要通过细化晶粒来减少含量，而升温速率对晶粒尺寸有显著影响。304奥氏体不锈钢在温度1460，升温速率为lOOmin时相消失，组织全部由和L两相组成，且L相优先在界面形成，随温度进一步提高相不断被L相蚕食；当升温速率为150min时，晶粒内出现大量棒状椭圆状的相且晶粒尺寸远小于100min时。这是由于加热速率越大，过热度越大，相的形核功降低，从而显著提高了相的形核率。要减少或消除相最有效的办法是提高钢中奥氏体形成元素的含量，Ni是奥氏体形成的主加元素，Cr是铁素体形成的主加元素，即改变Cr/Ni当量比。在高温下Cr含量小于12时发生转变，Cr含量大于13时不发生任何相变；而Ni是相形成元素，可扩大相区。当Cr当量增加时，相含量增加；当Ni当量增加时，相含量减少，控制Cr/Ni当量比可控制钢中的相含量【221。半固态成型工艺可对不锈钢组织进行优化，半固态成型时浇注温度的升高或铸造速度的提高，凝固组织中柱状晶区的厚度减小等轴晶区的厚度增加。这由于冷却速度降低，柱状晶前沿液相温度梯度和柱状晶尖端生长速率大大减小，柱状晶生长前沿液相过冷区较大，这有利于等轴晶的形核和生长【23】。4.工程应力-应变转化为真应力-应变加工成如图所示的试样，原始标距L0=100mm，把标距分成十份。工程应力=F/A0，即载荷F除以原始截面积A0，工程应变=L/L0，即伸长量L除以原始标距L0，但实际过程中的应力应变要进行修正，转化为真应力-真应变。真实应力S=F/A，即载荷除以瞬时截面积A，发生缩颈后，变形为非均匀塑性变形，由于变形过程中体积不变A0*L0=（A+A0）/2*L，所以真应力。真实应变。因此，对应力应变曲线的数据按照上式进行处理可得到真应力应变曲线。5.Zener-Hollomon参数金属材料的流变应力，通常由该材料在不同变形温度、变形速率和变形程度下，单向压缩(或拉伸)时的屈服应力、峰值应力或稳态应力值的大小来衡量。通常材料变形时的流变应力主要由两部分组成，即6=oA+oB。其中oA为作用在位错上的外加应力，oB为与结构有关的局部内应力。在金属塑性变形初期，随着应变量的增大，位错密度逐渐增加，使材料的流变应力呈现增加趋势，材料的微观结构也要发生变化，如晶粒的破碎、亚晶粒的形成等，这时，oB也发生变化，但其对流变应力的影响不如oA显著。在高温变形过程中，由于发生动态回复和动态再经晶而使材料的位错密度又有减小的趋势，因而oA达到一定值时不再增加。同时动态回复和动态再结晶也影响着微观结构的变化，如多变化过程、亚晶粒的长大和动态再结晶晶粒的形成和长大，这又影响了dB的变化。流变应力的值是oA和oB的瞬时值之和。前者是Z参数的函数，后者是组织的函数，即oB与材料内部的位错密度、位错组态及相组成有关从理论上来讲，应根据塑性变形理论来阐述材料本身的流变应力，特别是动态的(考虑时间因子的)流变应力计算，但因材料的化学成分、组织状态、变形时的温度速率条件、时刻变化着的变形程度以及变形机构等因素十分复杂，还不能从理论上导出切合实际的流变应力计算式。目前，对流变应力的计算多半以一定的关系式为骨架，再用实验统计的方法确定其中各影响系数(实验常数)的具体数值。 对于一定化学成分和组织状态的金属材料来说，变形的温度、变形速率、变形程度以及变形时间等因素构成了综合的变形条件【47，4引。流变应力可依变形条件由下式表达： 求出材料在高温塑性变形时的流变应力与变形温度、变形速率、应变之间的关系后，即可以得到其高温塑性变形流变应力的规律，建立材料高温塑性变形的流变应力模型。利用这种流变应力关系的特征还可以求解材料高温变形时的有关材料常数，据此可建立组织和性能的预测模型。 金属和合金的热变形是一个受热激活控制的过程。热变形过程中，材料在任何应变或稳态下的高温流变应力强烈地取决于变形温度和变形速率。其流变行为可用变形速率、变形温度和流变应力之间的关系进行描述。低应变水平下的稳态流变应力。和变形速率s之间的关系可应用指数关系进行描述，高应力水平下两者满足幂指数关系【4951】：式中p、n是与温度无关的常数。Zener和Hollomon在1944年提出并实验证实了钢在高速拉伸实验条件下流变应力的一种方法，并提出了Z参数的概念【52l。其物理意义是：温度补偿的变形速率因子，依赖于T而与Q无关：Q是热变形激活能，它反映材料热变形的难易程度，也是材料在热变形过程中重要的力学性能参数。另外，Cellars和Tcgan提出了一种包含变形激活能Q和温度T的双曲正弦关系来描述这种热激活稳态变形行为【531，式中，A和a均与温度无关的试验常数，a=0。012；唧为峰值应力：Q为形变激活能；n为表观应力指数，R为普通气体常数；R=8.31；T为绝对温度，此式适用于所有的应力状态，其中、n之间满足=/n关系。变形温度T和变形速率的关系可用e卜Hollomon参数z表示【5456】：K是应变速率为10so时的流变应力，且随变形温度和应变量的变化而变化：m为变形速率敏感因子，随变形速率、变形温度和应变量的变化而变化。对高温塑性变形过程来讲，若材料的软化足以抵消硬化的作用，可以认为材料在稳态变形阶段是应变不敏感的，因而可以忽略应变大小对流变应力的影响。(17)式可用来计算实际热加工中稳态流变应力的大小，并用于负荷的计算、设备选型和其它具体加工工艺参数。