關(guān)于金屬高溫力學(xué)性能影響因素的分析與研究

韓旭

摘要：在高壓蒸汽鍋爐和汽輪機(jī)中，大多數(shù)的設(shè)備是長(zhǎng)期高溫條件下運(yùn)行的，對(duì)于這類機(jī)械設(shè)備的金屬材料要考慮高溫力學(xué)性能，避免出現(xiàn)較嚴(yán)重的塑性變形問(wèn)題，而對(duì)實(shí)際生產(chǎn)造成一定的影響。因此在新時(shí)期下，加強(qiáng)對(duì)金屬高溫力學(xué)性能影響因素的深入性分析有重要的現(xiàn)實(shí)意義，有效地促進(jìn)了行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展?；诖耍疚恼撌隽私饘俑邷亓W(xué)性能的亞因素。

關(guān)鍵詞：金屬高溫;力學(xué)性能;影響因素;影響分析

一、金屬高溫力學(xué)的性能指標(biāo)

首先是蠕變極限，主要是指金屬材料在恒應(yīng)力長(zhǎng)期作用下所形成的塑性變形現(xiàn)象，為了保證金屬材料能夠在高溫長(zhǎng)期運(yùn)行條件下保持不變形的問(wèn)題，要求金屬材料具備一定的蠕變極限，在常溫情況下要確定好主要的強(qiáng)度，同時(shí)還需要確定塑形變形的抗力指標(biāo)，從而使得金屬性能能夠得到全面的優(yōu)化。在實(shí)際工作中要在給定特定溫度條件下來(lái)測(cè)定規(guī)定蠕變速率的應(yīng)力值，另一種情況要在特定溫度下，持續(xù)的在規(guī)定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行日常的實(shí)驗(yàn)，從而使測(cè)試樣品能夠具備蠕變伸長(zhǎng)應(yīng)力值，滿足后續(xù)應(yīng)用要求以及標(biāo)準(zhǔn)。在金屬高溫力學(xué)性能指標(biāo)中，蠕變極限的指標(biāo)非常重要，同時(shí)也是考慮性能的影響因素，所以在實(shí)際工作中需要加強(qiáng)對(duì)蠕變極限性能的深入性分析，采取更加科學(xué)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，全面了解高溫力學(xué)性能指標(biāo)，以此來(lái)為后續(xù)的生產(chǎn)提供重要的基礎(chǔ)。

其次重要的指標(biāo)為持久度，在常溫條件下，金屬材料性能是保持不變的，在高溫條件下要確定變形抗力和斷裂抗力等不同性能指標(biāo)，高溫材料除了要確定蠕變極限之外，還要在高溫長(zhǎng)時(shí)間的荷載下檢測(cè)其中的抗斷裂能力，也就是通常所說(shuō)的持有強(qiáng)度。金屬材料持有度越高，那么在給定溫度下能夠使材料經(jīng)過(guò)規(guī)定的時(shí)間發(fā)生斷裂應(yīng)力，以此來(lái)衡量材料的松弛度以及強(qiáng)度，從而使材料性能能夠得到充分的發(fā)揮。

二、影響金屬高溫力學(xué)的因素分析

（一）合金化學(xué)成分

合金化學(xué)成分是影響金屬高溫力學(xué)的重要性因素，通過(guò)以往研究數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)金屬要具備一定的蠕變激活性能，并且具備一定的強(qiáng)度，即便是蠕變變形幾率非常低，那么仍然要提高你的工作性能，以此來(lái)滿足強(qiáng)度方面的標(biāo)準(zhǔn)及要求。純金屬的蠕變激活要接近于激活能，并且還要根據(jù)擴(kuò)散的要求來(lái)加強(qiáng)對(duì)材料的深入性分析，以此來(lái)選擇正確的合金和耐熱鋼，滿足自擴(kuò)激活能大的特點(diǎn)，以此來(lái)作為主要的基礎(chǔ)材料，提高后續(xù)應(yīng)用效果。在基礎(chǔ)材料中可以添加其他的合金元素，從而使其能夠變成單向固熔體之后，通過(guò)材料的擴(kuò)散來(lái)適當(dāng)?shù)奶岣哒w的蠕變極限值之后，再配合著能夠促進(jìn)彌散相合成的金屬元素來(lái)提高材料的高溫強(qiáng)度。例如可以加入稀土和晶體等等，能夠激活成的金屬元素以及合金因素，使得材料的逐漸極限能夠得到全面提高滿足后續(xù)高強(qiáng)度的工作要求。因此在實(shí)際材料處理時(shí)，需要加強(qiáng)對(duì)這些問(wèn)題的重視程度，根據(jù)金屬高溫力學(xué)的性能特點(diǎn)，優(yōu)化整體的材料添加模式，從而使性能能夠得到充分的發(fā)揮，提高后續(xù)的生產(chǎn)效果。

其次，在實(shí)際材料中如果具有彌散相，那么會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)烈阻礙錯(cuò)位的滑移，在工藝處理時(shí)要考慮整體的硬度以及穩(wěn)定性，強(qiáng)化整體的處理模式，在金屬材料中，通常要在機(jī)體中加入相同原子的合金元素，以此來(lái)搭建組合性材料體系以此來(lái)提高整體的強(qiáng)度，在合金中添加晶體的擴(kuò)散和能元素，能夠阻礙晶體的滑動(dòng)，同時(shí)也可以減少裂紋問(wèn)題發(fā)生的幾率。在實(shí)際處理時(shí)需要做好這一問(wèn)題的深入分析以及研究，強(qiáng)化材料的運(yùn)用模式，從而滿足持久度、強(qiáng)度方面的要求，保證工藝的有序?qū)嵤?/p>

（二）冶煉工藝

在冶煉工藝中要考慮高溫合金對(duì)氣體含量和雜質(zhì)元素的要求及影響，優(yōu)化重點(diǎn)冶煉工藝模式，并且控制好合金內(nèi)部的雜質(zhì)含量，避免對(duì)后續(xù)生產(chǎn)造成一定的影響。在實(shí)際工作中需要做好科學(xué)的實(shí)驗(yàn)，并且要配置好相對(duì)應(yīng)的工藝模式，在實(shí)際生產(chǎn)工作中，高溫合金容易在應(yīng)力和垂直的橫向上產(chǎn)生裂紋，為了控制好裂紋的發(fā)生次數(shù)，并且延長(zhǎng)核電持有時(shí)間，在實(shí)際工作中可以采取定向凝固的工藝方法，在具體實(shí)施的過(guò)程中，需要考慮不同溫度應(yīng)力下的斷裂條件，確定整體的工藝模式。研究數(shù)據(jù)表明，在采取這些工藝之后，斷裂壽命能夠增加4倍左右，真正實(shí)現(xiàn)性能的全面優(yōu)化，因此在實(shí)際工作中要根據(jù)冶煉工藝的特點(diǎn)確定影響因素，改進(jìn)整體的工藝模式，避免對(duì)后續(xù)的應(yīng)用造成一定影響而出現(xiàn)變形的問(wèn)題，提高整體的處理效果。

（三）熱處理工藝

不同材料中所采取的熱處理工藝存在一定的差異性，例如珠光體耐熱鋼采取的是正火和高溫回火的工藝，借助較高的溫度能夠使碳化物完全融入到。奧氏體內(nèi)部在回火溫度中要比使用溫度高100℃左右，從而使材料穩(wěn)定性能夠得到充分的保證，同時(shí)還要確定主要的使用溫度的組織方案，以此來(lái)提高整體的處理效果。無(wú)論是合金還是耐熱高，通常要通過(guò)固溶強(qiáng)化處理和時(shí)效處理來(lái)規(guī)定符合的晶粒度，并且通過(guò)向化分布的狀態(tài)來(lái)改善整體的加工模式，提高整體的處理水平，遵循性能優(yōu)良的工作原則。從以往工作經(jīng)驗(yàn)可以看出，形變熱處理可以使晶體形狀發(fā)生一定的改變，并且晶體內(nèi)部的亞晶界具有多變化的特征，形成了強(qiáng)化合金。在實(shí)際工作中要先進(jìn)行熱變形處理之后，在不同溫度下開展更加科學(xué)的實(shí)驗(yàn)工作，研究數(shù)據(jù)表明，在550攝氏度條件下工作100小時(shí)后，持久性能夠提高20%左右，并且也可以滿足后續(xù)的塑形要求，避免出現(xiàn)嚴(yán)重的變形問(wèn)題，逐漸地優(yōu)化產(chǎn)品工藝模式，提高材料的運(yùn)用效果。

在熱處理工藝方面，要采取形變熱處理來(lái)改變整體的材料形狀，同時(shí)要形成多邊化的材料，使得合金能夠得到進(jìn)一步的強(qiáng)化。在實(shí)際工作中需要加強(qiáng)對(duì)不同材料類型的深入性分析及研究，在不同溫度環(huán)境下保證組織本身的穩(wěn)定性，為后續(xù)使用提供重要的基礎(chǔ)，使材料能夠具備較強(qiáng)的韌性。

（四）晶粒度

金屬高溫力學(xué)性能受到這一因素的影響較為明顯，例如溫度比等強(qiáng)溫度低時(shí)，那么強(qiáng)度就會(huì)越高，如果使用溫度比等強(qiáng)，為粗晶粒鋼的蠕變極限和極限強(qiáng)度值較大，但是溫度過(guò)高會(huì)使得金屬在高溫條件下沖擊韌性在不斷的下降，所以在實(shí)際工作中，要根據(jù)這一特點(diǎn)來(lái)提高整體的持久性，以及確定最佳的晶粒度范圍。均勻度不足會(huì)導(dǎo)致力學(xué)性能在不斷的下降，并且在集中部分會(huì)產(chǎn)生裂紋的問(wèn)題，因此在實(shí)際工作中需要先進(jìn)行以往工藝的適用性分析，做好數(shù)據(jù)記錄工作，優(yōu)化整體技術(shù)模式，考慮材料厚度的使用問(wèn)題，并且根據(jù)不同的工作模式來(lái)提出整體的優(yōu)化方案，將范圍控制在合理的體系中，以此來(lái)保證生產(chǎn)工作的順利進(jìn)行。在一般處理時(shí)要加強(qiáng)對(duì)不同性能以及指標(biāo)的深入性分析，考慮影響持久塑形的沖擊韌性的一些因素，并且適當(dāng)?shù)募訜岷罄m(xù)的溫度，以此來(lái)滿足實(shí)際處理要求及標(biāo)準(zhǔn)。值得注意的是在實(shí)際工作中需要遵循適度性的工作原則，避免對(duì)材料性能造成一定的影響，逐漸完善整體的工作方案。

結(jié)束語(yǔ)：

提高高溫金屬力學(xué)性能指標(biāo)，不僅要考慮不同的影響因素，還要綜合各個(gè)方面根據(jù)實(shí)際應(yīng)用要求，選擇綜合性較強(qiáng)的工作手段，達(dá)到事半功倍的效果。在實(shí)際優(yōu)化時(shí)還有諸多探索的地方，需要進(jìn)行不斷的探索以及實(shí)踐，以此來(lái)解決在金屬鋼力學(xué)性能中的影響因素的干擾，全面提高材料的運(yùn)用效果，促進(jìn)行業(yè)的進(jìn)步以及發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳黎. 金屬高溫力學(xué)性能影響因素的分析與研究[J]. 化工管理， 2017（17）：117-118.

[2]孫方遒. 影響金屬高溫力學(xué)性能的因素[J]. 遼寧師專學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2020，8（3）：2-2.

[3]李紅丹， 張慶志， 劉巍. 影響金屬高溫力學(xué)性能的因素[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)， 2006（35）：14-14.