冶金及工藝因素對(duì)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(qiáng)度與塑性的綜合表現(xiàn)，無(wú)論是在發(fā)生韌性斷裂、還是在發(fā)生脆性斷裂時(shí)，都與材料的強(qiáng)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(duì)鋼的斷裂韌性的影響
鋼中的氣體，對(duì)鋼的斷裂韌性都有不好的影響。因此經(jīng)過(guò)真空熔煉、真空澆注、真空除氣等工藝過(guò)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(duì)鋼的斷裂韌性的影響
1.熱處理制度的影響。對(duì)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(duì)中碳鋼，完全淬火再經(jīng)-600℃高溫回火后，鋼的值最高。因此,對(duì)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(shí)的回火溫度應(yīng)盡量低一些。反之，對(duì)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(duì)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(gè)重要方法,理應(yīng)對(duì)鋼的斷裂韌性的提高作出較大貢獻(xiàn)。但是，如果鋼的塑性很好，斷裂屬于韌窩斷裂時(shí)，晶粒細(xì)化的貢獻(xiàn)將比較小。因?yàn)檫@時(shí)起決定作用的是裂紋擴(kuò)展時(shí)消耗于塑性變形功的能量的大小。對(duì)此，晶粒細(xì)化幾乎無(wú)甚貢獻(xiàn)，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(shí)，晶粒細(xì)化將對(duì)鋼的斷裂韌性發(fā)揮巨大的影響。因?yàn)?，?dāng)裂 紋由一個(gè)晶粒向另一個(gè)晶粒擴(kuò)展時(shí),必須穿越具有復(fù)雜位錯(cuò)結(jié)構(gòu)的晶界，要消耗較多的能量;一旦穿過(guò)晶界之后，裂紋將沿解理面發(fā)展，阻力較小。因此,對(duì)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(gè)重要途徑。
3.碳化物粒子對(duì)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(shí)的裂紋源。
