服务热线：双螺栓管夹用金属材料在蠕变中的组织变化
2020年03月31日
沧州五森管道有限公司
晶体结构
晶体结构不同原子自扩散能力也不同，蠕变速度即随之发生变化。纯铁在相同温度下体心立方的扩散能力大于面心立方，所以双螺栓管夹用低碳钢在温度超过相变点时蠕变速度会发生突变。
金刚石结构的元素原子自扩散系数较小，因此Ge、Si具有较高的高温强度。除晶体结构对原子自扩散能力有影响外，反映原子结合能力的金属熔点对扩散也有很大影响。高熔点金属扩散系数小，所以高温材料多添加高熔点元素，如W、Mo、V、Ta、Nb、Ni、Cr等。
亚晶
多晶体的实际变形是不均匀的。
试验表明纯铝在350℃1.37MPa外加应力下经9.5h产生的总蠕变伸长量为18.6％，但每个晶粒的蠕变伸长量是不相同的。小的仅为15％，而大的有36％。由于双螺栓管夹用材料蠕变过程中变形的不均匀性，到一定程度原始晶粒会被形变交错组成的狭窄形变带分割成很多位向略有差异的小晶粒，即形成亚晶。蠕变的 阶段和第二阶段均可形成亚晶。
亚晶尺寸随温度升高和应力降低而增大，尺寸增大到一定程度后将不再变化。亚晶界 是位错墙，是位错密度很高的位错胞壁。亚晶的形成过程相当于在应力作用下的多边化过程，需要位错的交错滑移和攀移。双螺栓管夹用材料亚晶本身是比较稳定的，但是亚晶的相对转动会引起蠕变，因而 整个材料而言，具有亚晶的材料比较容易变形。
晶粒尺寸
双螺栓管夹用材料蠕变速度与晶粒直径的关系如下：
式中：d为 小晶粒直径，k为材料常数。
上式表明，双螺栓管夹用材料低温恒速蠕变速度与晶粒直径成正比。随温度升高，晶粒不断长大，高温下蠕变速度与晶粒直径成反比。
晶粒尺寸对不同温度下蠕变速度的影响差异与蠕变机制有关。
高温蠕变是扩散机制，晶界原子扩散能力大于晶内，晶粒粗大晶界体积减少，使得蠕变速度降低。
晶界
室温下晶界对滑移起阻碍作用，温度升高阻碍作用减小。双螺栓管夹用材料高温下晶界参与变形，并对总的蠕变形变量产生作用。多晶体蠕变由晶内蠕变与晶界蠕变组成。两部分所占比例与温度及蠕变速度有关。晶界变形量占蠕变总变形量的比例随温度升高和形变速度的降低而增加，有时甚至高达40％～50%。
因此晶界参与形变的行为是蠕变变形中不可忽视的重要方面。晶界蠕变是晶界滑移引起的，双螺栓管夹用材料晶界滑移能力与晶界结构和位向有关。在小角度晶界范围内，随位向差增大晶界滑移量也增大，晶界变形量在总变形量中所占比例也越大。纯铁在晶粒直径30μm时，晶界变形可占总变形的60％。
溶质原子
溶质原子尺寸、熔点等对固溶体蠕变都有影响。溶质引起的点阵畸变越大，位错运动越困难，双螺栓管夹用材料蠕变越不容易进行。溶质熔点越高阻碍蠕变的效应也越大。高熔点溶质的存在可能使得固溶体熔点升高，原子扩散 能增大，从而使蠕变速度降低，提高双螺栓管夹用材料的蠕变强度。铁基合金中加入Mo、Cr、Ni、Mn等对蠕变强度的影响见图12。Mo与Fe的原子半径差 ，且Mo的熔点又高（2625℃），所以能 提高铁素体钢的高温强度。
弥散相
大部分耐热钢或耐热合金为使双螺栓管夹用材料强化在基体上常有弥散分布的离散相。这些弥散相对蠕变速度的影响见图。
适当的弥散相颗粒间距是提高材料高温强度的关键。
沧州力瑞管道设备有限公司 双螺栓管夹
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