關于金屬高溫力學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中，大多數的設備是長期高溫條件下運行的，對于這類機械設備的金屬材料要考慮高溫力學性能，避免出現較嚴重的塑性變形問題，而對實際生產造成一定的影響。因此在新時期下，加強對金屬高溫力學性能影響因素的深入性分析有重要的現實意義，有效地促進了行業的穩定發展?；诖?，本文論述了金屬高溫力學性能的亞因素。

關鍵詞：金屬高溫;力學性能;影響因素;影響分析

一、金屬高溫力學的性能指標

首先是蠕變極限，主要是指金屬材料在恒應力長期作用下所形成的塑性變形現象，為了保證金屬材料能夠在高溫長期運行條件下保持不變形的問題，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度，同時還需要確定塑形變形的抗力指標，從而使得金屬性能能夠得到全面的優化。在實際工作中要在給定特定溫度條件下來測定規定蠕變速率的應力值，另一種情況要在特定溫度下，持續的在規定時間內進行日常的實驗，從而使測試樣品能夠具備蠕變伸長應力值，滿足后續應用要求以及標準。在金屬高溫力學性能指標中，蠕變極限的指標非常重要，同時也是考慮性能的影響因素，所以在實際工作中需要加強對蠕變極限性能的深入性分析，采取更加科學的實驗技術，全面了解高溫力學性能指標，以此來為后續的生產提供重要的基礎。

其次重要的指標為持久度，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，高溫材料除了要確定蠕變極限之外，還要在高溫長時間的荷載下檢測其中的抗斷裂能力，也就是通常所說的持有強度。金屬材料持有度越高，那么在給定溫度下能夠使材料經過規定的時間發生斷裂應力，以此來衡量材料的松弛度以及強度，從而使材料性能能夠得到充分的發揮。

二、影響金屬高溫力學的因素分析

（一）合金化學成分

合金化學成分是影響金屬高溫力學的重要性因素，通過以往研究數據發現金屬要具備一定的蠕變激活性能，并且具備一定的強度，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，以此來滿足強度方面的標準及要求。純金屬的蠕變激活要接近于激活能，并且還要根據擴散的要求來加強對材料的深入性分析，以此來選擇正確的合金和耐熱鋼，滿足自擴激活能大的特點，以此來作為主要的基礎材料，提高后續應用效果。在基礎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，通過材料的擴散來適當的提高整體的蠕變極限值之后，再配合著能夠促進彌散相合成的金屬元素來提高材料的高溫強度。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高強度的工作要求。因此在實際材料處理時，需要加強對這些問題的重視程度，根據金屬高溫力學的性能特點，優化整體的材料添加模式，從而使性能能夠得到充分的發揮，提高后續的生產效果。

其次，在實際材料中如果具有彌散相，那么會導致強烈阻礙錯位的滑移，在工藝處理時要考慮整體的硬度以及穩定性，強化整體的處理模式，在金屬材料中，通常要在機體中加入相同原子的合金元素，以此來搭建組合性材料體系以此來提高整體的強度，在合金中添加晶體的擴散和能元素，能夠阻礙晶體的滑動，同時也可以減少裂紋問題發生的幾率。在實際處理時需要做好這一問題的深入分析以及研究，強化材料的運用模式，從而滿足持久度、強度方面的要求，保證工藝的有序實施。

（二）冶煉工藝

在冶煉工藝中要考慮高溫合金對氣體含量和雜質元素的要求及影響，優化重點冶煉工藝模式，并且控制好合金內部的雜質含量，避免對后續生產造成一定的影響。在實際工作中需要做好科學的實驗，并且要配置好相對應的工藝模式，在實際生產工作中，高溫合金容易在應力和垂直的橫向上產生裂紋，為了控制好裂紋的發生次數，并且延長核電持有時間，在實際工作中可以采取定向凝固的工藝方法，在具體實施的過程中，需要考慮不同溫度應力下的斷裂條件，確定整體的工藝模式。研究數據表明，在采取這些工藝之后，斷裂壽命能夠增加4倍左右，真正實現性能的全面優化，因此在實際工作中要根據冶煉工藝的特點確定影響因素，改進整體的工藝模式，避免對后續的應用造成一定影響而出現變形的問題，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。奧氏體內部在回火溫度中要比使用溫度高100℃左右，從而使材料穩定性能夠得到充分的保證，同時還要確定主要的使用溫度的組織方案，以此來提高整體的處理效果。無論是合金還是耐熱高，通常要通過固溶強化處理和時效處理來規定符合的晶粒度，并且通過向化分布的狀態來改善整體的加工模式，提高整體的處理水平，遵循性能優良的工作原則。從以往工作經驗可以看出，形變熱處理可以使晶體形狀發生一定的改變，并且晶體內部的亞晶界具有多變化的特征，形成了強化合金。在實際工作中要先進行熱變形處理之后，在不同溫度下開展更加科學的實驗工作，研究數據表明，在550攝氏度條件下工作100小時后，持久性能夠提高20%左右，并且也可以滿足后續的塑形要求，避免出現嚴重的變形問題，逐漸地優化產品工藝模式，提高材料的運用效果。

在熱處理工藝方面，要采取形變熱處理來改變整體的材料形狀，同時要形成多邊化的材料，使得合金能夠得到進一步的強化。在實際工作中需要加強對不同材料類型的深入性分析及研究，在不同溫度環境下保證組織本身的穩定性，為后續使用提供重要的基礎，使材料能夠具備較強的韌性。

（四）晶粒度

金屬高溫力學性能受到這一因素的影響較為明顯，例如溫度比等強溫度低時，那么強度就會越高，如果使用溫度比等強，為粗晶粒鋼的蠕變極限和極限強度值較大，但是溫度過高會使得金屬在高溫條件下沖擊韌性在不斷的下降，所以在實際工作中，要根據這一特點來提高整體的持久性，以及確定最佳的晶粒度范圍。均勻度不足會導致力學性能在不斷的下降，并且在集中部分會產生裂紋的問題，因此在實際工作中需要先進行以往工藝的適用性分析，做好數據記錄工作，優化整體技術模式，考慮材料厚度的使用問題，并且根據不同的工作模式來提出整體的優化方案，將范圍控制在合理的體系中，以此來保證生產工作的順利進行。在一般處理時要加強對不同性能以及指標的深入性分析，考慮影響持久塑形的沖擊韌性的一些因素，并且適當的加熱后續的溫度，以此來滿足實際處理要求及標準。值得注意的是在實際工作中需要遵循適度性的工作原則，避免對材料性能造成一定的影響，逐漸完善整體的工作方案。

結束語：

提高高溫金屬力學性能指標，不僅要考慮不同的影響因素，還要綜合各個方面根據實際應用要求，選擇綜合性較強的工作手段，達到事半功倍的效果。在實際優化時還有諸多探索的地方，需要進行不斷的探索以及實踐，以此來解決在金屬鋼力學性能中的影響因素的干擾，全面提高材料的運用效果，促進行業的進步以及發展。

參考文獻：

[1]陳黎. 金屬高溫力學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. 影響金屬高溫力學性能的因素[J]. 遼寧師專學報（自然科學版）， 2020，8（3）：2-2.

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