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如果鋼材出現斷裂,是什么原因?

責任編輯: zheheng 發布時間2020-08-17    點擊數:12113 次
  用于各行業的鋼材品種達數千種之多。每種鋼材都因不同的性能、化學成分或合金種類和含量而具有不同的商品名稱。雖然斷裂韌性值大大方便了每種鋼的選擇,然而這些參數很難適用于所有鋼材。主要原因有:***,因為在鋼的冶煉時需加入一定數量的某種或多種合金元素,成材后再經簡單熱處理便可獲得不同的顯微組織,從而改變了鋼的原有性能;第二,因為煉鋼和澆注過程中產生的缺陷,特別是集中缺陷(如氣孔、夾雜等)在軋制時極其敏感,并且在同一化學成分鋼的不同爐次之間,甚至在同一鋼坯的不同部位發生不同的改變,從而影響鋼材的質量。由于鋼材韌性主要取決于顯微結構和缺陷的分散(嚴防集中缺陷)度,而不是化學成分。所以,經熱處理后韌性會發生很大變化。要深入探究鋼材性能及其斷裂原因,還需掌握物理冶金學和顯微組織與鋼材韌性的關系。

1. 處理工藝的影響

實踐得知,水淬火鋼的沖擊性能優于退火或正火鋼的沖擊性能,原因在于快冷阻止了滲碳體在晶界形成,并促使鐵素體晶粒變細。

許多鋼材是在熱軋狀態下銷售,軋制條件對沖擊性能有很大影響。較低的終軋溫度會降低沖擊轉變溫度,增大冷卻速度和促使鐵素體晶粒變細,從而提高鋼材韌性。厚板因冷卻速度比薄板慢,鐵素體晶粒比薄板粗大。所以,在同樣的熱處理條件下厚板比薄板更脆性。因此,熱軋后常用正火處理以改善鋼板性能。

熱軋也可生產各向異性鋼和各種混合組織、珠光體帶、夾雜晶界與軋制方向一致的定向韌性鋼。珠光體帶和拉長后的夾雜粗大分散成鱗片狀,對夏比轉變溫度范圍低溫處的缺口韌性有很大影響。

2 .含碳量在0.3%~0.8%的影響

亞共析鋼的含碳量在0.3%~0.8%,先共析鐵素體是連續相并首先在奧氏體晶界形成。珠光體在奧氏體晶粒內形成,同時占顯微組織的35%~***。此外,還有多種聚集組織在每一個奧氏體晶粒內形成,使珠光體成為多晶體。

由于珠光體強度比先共析鐵素體高,所以限制了鐵素體的流動,從而使鋼的屈服強度和應變硬化率隨著珠光體含碳量的增加而增加。限制作用隨硬化塊數量增加,珠光體對先共析晶粒尺寸的細化而增強。

鋼中有大量珠光體時,形變過程中會在低溫和/或高應變率時形成微型解理裂紋。雖然也有某些內部聚集組織斷面,但斷裂通道***初還是沿著解理面穿行。所以,在鐵素體片之間、相鄰聚集組織中的鐵素體晶粒內有某些擇優取向。

3.不銹鋼斷裂

不銹鋼主要由鐵-鉻、鐵-鉻-鎳合金和其它改善力學性能與抗蝕能力的元素組成。不銹鋼防蝕是因為在金屬表面生成了可防止進一步氧化的鉻氧化物—不可滲透層。

因此,不銹鋼在氧化氣氛中能防止腐蝕并使鉻氧化物層得到強化。但在還原氣氛中,鉻氧化層受到損害。抗蝕性隨著鉻、鎳含量增加而增加。鎳可***提升鐵的鈍化性。

增加碳是為了改善力學性能和保證奧氏體不銹鋼性能的穩定。一般說來,不銹鋼利用顯微組織進行分類。

◆ 馬氏體不銹鋼。屬于鐵-鉻合金,可進行奧氏體化和后序熱處理生成馬氏體。通常含鉻12%,含碳0.15%。

◆ 鐵素體不銹鋼。含鉻約14%~18%,碳0.12%。因為鉻是鐵素體的穩定劑,奧氏體相被超過13%的鉻徹底抑制,因而是完全的鐵素體相。

◆ 奧氏體不銹鋼。鎳是奧氏體的強穩定劑,因此,在室溫、低于室溫或高溫狀態下,鎳含量為8%,鉻含量為18%(300型)能使奧氏體相非常穩定。奧氏體不銹鋼類似于鐵素體型,不能通過馬氏體轉變而硬化。

鐵素體和馬氏體不銹鋼特征,如晶粒尺寸等與同級別的其它鐵素體鋼和馬氏體鋼相似。

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