冶金及工藝因素對鋼的斷裂韌性的影響
2018-06-27 16:45
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(一）斷裂韌性與常規(guī)力學(xué)性能指標(biāo)之間的關(guān)系
斷裂韌性是材料的強度與塑性的綜合表現(xiàn)，無論是在發(fā)生韌性斷裂、還是在發(fā)生脆性斷裂時，都與材料的強性指標(biāo)與塑性指標(biāo)的高低有著密切的聯(lián)系。
在常規(guī)力學(xué)性能指標(biāo)中,缺口試樣沖擊韌性都是鋼的韌性指標(biāo)，表征著鋼的綜合力學(xué)性能水平的高低。很自然，在鋼與其沖擊韌性之間必然存在著更為密切的聯(lián)系。
(二）冶金因素對鋼的斷裂韌性的影響
鋼中的氣體，對鋼的斷裂韌性都有不好的影響。因此經(jīng)過真空熔煉、真空澆注、真空除氣等工藝過程生產(chǎn)的鍛件，均具有較高的斷裂韌性。此外，凡能減少鋼中有害雜質(zhì)硫、磷含量，使鋼中夾雜物數(shù)量減少，顆粒變小，變圓的工藝措施亦皆可使鋼的斷裂韌性升高。從這一角度出發(fā)，稀土元素的加入，鋼水在澆注前的吹氬攪拌，尤其是超純凈鋼水的應(yīng)用，必將使大型鍛件的斷裂韌性明顯升高。
(三）熱處理工藝及組織因素對鋼的斷裂韌性的影響
1.熱處理制度的影響。對低碳鋼完全淬火再經(jīng)200-250℃低溫回火處理后，鋼的值最高;對中碳鋼，完全淬火再經(jīng)-600℃高溫回火后，鋼的值最高。因此,對由低碳合金鋼制成的焊接鍛件，焊后退火的溫度及最后熱處理時的回火溫度應(yīng)盡量低一些。反之，對中碳合金鋼鍛件，其最終熱處理的最后一道熱處理工序，應(yīng)采用高溫回火。
2.晶粒大小對鋼的斷裂韌性的影響。細(xì)化晶粒是提高鋼的綜合力學(xué)性能的一個重要方法,理應(yīng)對鋼的斷裂韌性的提高作出較大貢獻。但是，如果鋼的塑性很好，斷裂屬于韌窩斷裂時，晶粒細(xì)化的貢獻將比較小。因為這時起決定作用的是裂紋擴展時消耗于塑性變形功的能量的大小。對此，晶粒細(xì)化幾乎無甚貢獻，故而影響甚小。如果鋼的塑性較差或不高，屬于解理或準(zhǔn)解理斷裂時，晶粒細(xì)化將對鋼的斷裂韌性發(fā)揮巨大的影響。因為，當(dāng)裂 紋由一個晶粒向另一個晶粒擴展時,必須穿越具有復(fù)雜位錯結(jié)構(gòu)的晶界，要消耗較多的能量;一旦穿過晶界之后，裂紋將沿解理面發(fā)展，阻力較小。因此,對于絕大多數(shù)大型鍛件，細(xì)化晶粒是提高鍛件材料之?dāng)嗔秧g性的一個重要途徑。
3.碳化物粒子對鋼的斷裂韌性的影響。鋼中的碳化物粒子常成為鋼在發(fā)生斷裂時的裂紋源。
