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金属材料强化的集大成者——豪克能金属镜面加工+表面改性

常见的金属材料强化工艺例如固溶强化、加工强化、细晶强化、第二相强化等。金属材料的强化途径不外两个,一是提高合金的原子间结合力,提高其理论强度,并制得无缺陷的完整晶体,如晶须。另一强化途径是向晶体内引入大量晶体缺陷,如位错、点缺陷、异类原子、晶界、高度弥散的质点或不均匀性(如偏聚)等,这些缺陷阻碍位错运动,也会明显地提高金属强度。对工程材料来说,一般是通过综合的强化效应以达到较好的综合性能。

这里主要可以看一下加工硬化及细晶(晶粒细化)强化:

加工硬化

随着冷变形程度的增加,金属材料强度和硬度提高,但塑性、韧性有所下降。它可提高金属的强度、硬度和耐磨性,特别是对于那些不能以热处理方法提高强度的纯金属和某些合金尤为重要。

金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度升高,而塑性和韧性降低的现象。又称冷作硬化。产生原因是,金属在塑性变形时,晶粒发生滑移,出现位错的缠结,使晶粒拉长、破碎和纤维化,金属内部产生了残余应力等。加工硬化的程度通常用加工后与加工前表面层显微硬度的比值和硬化层深度来表示加工硬化。
加工硬化给金属件的进一步加工带来困难。如在冷轧钢板的过程中会愈轧愈硬以致轧不动,因而需在加工过程中安排中间退火,通过加热消除其加工硬化。又如在切削加工中使工件表层脆而硬,从而加速刀具磨损、增大切削力等。

经过冷拉、滚压和喷丸等表面强化工艺,能显著提高金属材料、零件和构件的表面强度;零件受力后,某些部位局部应力常超过材料的屈服极限,引起塑性变形,由于加工硬化限制了塑性变形的继续发展,可提高零件和构件的安全度;金属零件或构件在冲压时,其塑性变形处伴随着强化,使变形转移到其周围未加工硬化部分。经过这样反复交替作用可得到截面变形均匀一致的冷冲压件;可以改进低碳钢的切削性能,使切屑易于分离。但加工硬化也给金属件进一步加工带来困难。如冷拉钢丝,由于加工硬化使进一步拉拔耗能大,甚至被拉断,因此必须经中间退火,消除加工硬化后再拉拔。又如在切削加工中为使工件表层脆而硬,再切削时增加切削力,加速刀具磨损等。


细晶强化

通过细化晶粒而使金属材料力学性能提高的方法称为细晶强化,工业上通过细化晶粒以提高材料强度。
通常金属是由许多晶粒组成的多晶体,晶粒的大小可以用单位体积内晶粒的数目来表示,数目越多,晶粒越细。实验表明,在常温下的细晶粒金属比粗晶粒金属有更高的强度、硬度、塑性和韧性。这是因为细晶粒受到外力发生塑性变形可分散在更多的晶粒内进行,塑性变形较均匀,应力集中较小;此外,晶粒越细,晶界面积越大,晶界越曲折,越不利于裂纹的扩展。故工业上将通过细化晶粒以提高材料强度的方法称为细晶强化。

晶粒越细小,位错集群中位错个数(n)越小,根据τ=nτ0,应力集中越小,所以材料的强度越高;细晶强化的强化规律,晶界越多,晶粒越细,根据霍尔-配奇关系式,晶粒的平均值(d)越小,材料的屈服强度就越高。

细化晶粒的方法:增加过冷度;变质处理;振动与搅拌;对于冷变形的金属可以通过控制变形度,退火温度来细化晶粒。

豪克能镜面加工+表面改性强化

豪克能镜面加工综合了几种金属材料强化工艺的长处,无缺陷的实现了金属材料的全面强化。

豪克能是利用金属冷塑性原理,采用复合能量,针对金属表面进行每秒三万次以上的高频率冲击。这种冲击消除一定的拉应力,同时预置可控的压应力,金属表层会形成塑性流变组织,晶粒细化形成致密的纳米层。从而实现了高强度、高硬度、高延展性和韧性,以及优良的耐磨耐腐蚀。

豪克能之抗疲劳制造:
豪克能使工件疲劳寿命提高100倍以上。实现镜面加工大大减少应力集中系数及缺口效应,产生理想的压应力,消除拉应力,预置高值可控压应力。
豪克能之纳米加工:
使表层材料晶粒细化至纳米级。纳米层具有高强度、高硬度、高延展性和韧性以及优异的耐磨耐腐蚀等。
豪克能之提高表面显微硬度和耐磨性:
硬度的提高可归因于硬度的细化和加工硬化两种效应共同作用的结果;表面硬度的提高可以大大提高机械零部件的耐磨损性能。