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發(fā)表于 2024-10-15 13:59:10
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一般情況下溫度越高硬度越低的原因
: f0 \5 {$ \1 d晶體結(jié)構(gòu)變化方面; @. e9 v6 Q. U) M# j( [0 M" o
對(duì)于金屬材料,,溫度升高時(shí),,原子的熱運(yùn)動(dòng)加劇。在金屬晶體中,,原子(離子)是規(guī)則排列的,,比如金屬鐵是體心立方結(jié)構(gòu)。隨著溫度上升,,原子的振動(dòng)幅度增大,,原子之間的平衡間距發(fā)生改變。當(dāng)溫度足夠高時(shí),,原子的規(guī)則排列會(huì)受到破壞,,晶格發(fā)生畸變。例如,,當(dāng)鋼鐵加熱到一定溫度(如奧氏體化溫度),,其晶體結(jié)構(gòu)會(huì)從鐵素體等結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體結(jié)構(gòu),奧氏體相對(duì)比較軟,,這就導(dǎo)致材料硬度降低,。
; P: [) H! v" E( s2 I位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)方面+ n& F0 Z5 a4 W( ^" }0 {
材料的硬度和位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的難易程度有關(guān)。位錯(cuò)是晶體中的一種線缺陷,,它的運(yùn)動(dòng)受到多種因素的影響,。在常溫下,,位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)可能會(huì)受到其他雜質(zhì)原子、晶界等的阻礙,。隨著溫度升高,,原子的能量增加,為位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)提供了更多的能量,。位錯(cuò)更容易在晶格中移動(dòng),,使得材料更容易發(fā)生塑性變形,從而硬度降低,。就像在一個(gè)擁擠的房間里(代表常溫下的晶格),,人們(代表位錯(cuò))很難移動(dòng),但是當(dāng)房間溫度升高(比喻溫度升高),,人們獲得了更多的能量,,就更容易在房間里移動(dòng)了。
5 X2 K& b0 U/ m/ ]* h; A- k. \! H相轉(zhuǎn)變方面4 I# [) G2 ~6 a7 }) w5 O2 L( a
許多材料在不同溫度下會(huì)發(fā)生相轉(zhuǎn)變,。以鋼為例,,在加熱過程中,珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變,。珠光體是鐵素體和滲碳體片層相間的組織,,硬度較高,而奧氏體是碳溶解在 γ - Fe 中的間隙固溶體,,具有較好的塑性和較低的硬度,。這種相轉(zhuǎn)變過程會(huì)使材料的硬度隨溫度升高而降低。6 M4 b/ B7 n1 F( R) r2 Z9 S: ?: W& t
關(guān)于 “熟化” 概念與硬度降低關(guān)系在一些材料體系中,,如納米材料的生長(zhǎng)過程中有 “熟化” 現(xiàn)象,。“熟化” 是指小顆粒溶解,,溶質(zhì)原子擴(kuò)散并沉積到大顆粒上的過程,。不過,在一般討論材料硬度隨溫度升高而降低的情況時(shí),,“熟化” 不是主要原因,。' W5 _( p0 e* y$ q9 S; f
" V, B7 H" e. U! W5 g但在某些特殊的材料系統(tǒng),比如含有納米析出相的合金中,,溫度升高可能會(huì)加速析出相的熟化過程,。如果析出相是起強(qiáng)化作用的(如一些彌散分布的硬質(zhì)第二相粒子),它們的熟化長(zhǎng)大或者溶解會(huì)導(dǎo)致材料的強(qiáng)化效果減弱,,進(jìn)而硬度降低,。不過這是比較特殊的情況,而且和傳統(tǒng)意義上的單純溫度升高導(dǎo)致材料基體本身硬度下降的機(jī)制有所不同。. u) ?5 N( z$ C a3 x6 o
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所以溫度升高硬度降低主要是由于晶體結(jié)構(gòu)變化,、位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)更容易和相轉(zhuǎn)變等原因,,“熟化” 在特定情況下可能會(huì)對(duì)硬度產(chǎn)生影響,但不是普遍的主要因素,。
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