冶金及工艺因素对钢的断裂韧性的影响

2019-03-21 10:37 admin
       (一)断裂韧性与常规力学性能指标之间的关系
       断裂韧性是材料的强度与塑性的综合表现,无论是在发生韧性断裂、还是在发生脆性断裂时,都与材料的强性指标与塑性指标的高低有着密切的联系。
       在常规力学性能指标中,缺口试样冲击韧性都是钢的韧性指标,表征着钢的综合力学性能水平的高低。很自然,在钢与其冲击韧性之间必然存在着更为密切的联系。
       (二)冶金因素对钢的断裂韧性的影响
       钢中的气体,对钢的断裂韧性都有不好的影响。因此经过真空熔炼、真空浇注、真空除气等工艺过程生产的锻件,均具有较高的断裂韧性。此外,凡能减少钢中有害杂质硫、磷含量,使钢中夹杂物数量减少,颗粒变小,变圆的工艺措施亦皆可使钢的断裂韧性升高。从这一角度出发,稀土元素的加入,钢水在浇注前的吹氩搅拌,尤其是超纯净钢水的应用,必将使大型锻件的断裂韧性明显升高。

 

 
       (三)热处理工艺及组织因素对钢的断裂韧性的影响
       1.热处理制度的影响。对低碳钢完全淬火再经200-250℃低温回火处理后,钢的值最高;对中碳钢,完全淬火再经-600℃高温回火后,钢的值最高。因此,对由低碳合金钢制成的焊接锻件,焊后退火的温度及最后热处理时的回火温度应尽量低一些。反之,对中碳合金钢锻件,其最终热处理的最后一道热处理工序,应采用高温回火。
       2.晶粒大小对钢的断裂韧性的影响。细化晶粒是提高钢的综合力学性能的一个重要方法,理应对钢的断裂韧性的提高作出较大贡献。但是,如果钢的塑性很好,断裂属于韧窝断裂时,晶粒细化的贡献将比较小。因为这时起决定作用的是裂纹扩展时消耗于塑性变形功的能量的大小。对此,晶粒细化几乎无甚贡献,故而影响甚小。如果钢的塑性较差或不高,属于解理或准解理断裂时,晶粒细化将对钢的断裂韧性发挥巨大的影响。因为,当裂 纹由一个晶粒向另一个晶粒扩展时,必须穿越具有复杂位错结构的晶界,要消耗较多的能量;一旦穿过晶界之后,裂纹将沿解理面发展,阻力较小。因此,对于绝大多数大型锻件,细化晶粒是提高锻件材料之断裂韧性的一个重要途径。
       3.碳化物粒子对钢的断裂韧性的影响。钢中的碳化物粒子常成为钢在发生断裂时的裂纹源。

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