钢材断裂现象分析.doc

钢材断裂现象分析.doc:..钢材断裂现象分析如今,用于各行业的钢材品种达数千种Z多。每种钢材都因不同的性能、化学成分或合金种类和含量而具有不同的商品名称。虽然断裂韧性值人人方便了每种钢的选择,然而这些参数很难适用于所有钢材。主要原因有:第一,因为在钢的冶炼吋需加入一定数量的某种或多种合金元素,成材后再经简单热处理便可获得不同的显微组织,从而改变了钢的原有性能;第二,因为炼钢和浇注过程中产生的缺陷,特别是集中缺陷(如气孔、夹杂等)在轧制时极其敏感,,甚至在同一钢坯的不同部位发生不同的改变,从而影响钢材的质量。由于钢材韧性主要取决于显微结构和缺陷的分散(严防集中缺陷)度,而不是化学成分。所以,经热处理后韧性会发牛:很大变化。要深入探究钢材性能及其断裂原因,还需学握物理冶金学和显微组织与钢材韧性的关系。■珠光体钢断裂铁素体■珠光体钢占钢总产量的绝大多数。%〜%之间的铁■碳和为提高屈服强度及韧性而加入的其它少量合金元素的合金。铁素体-珠光体的显微组织IIIBBC铁(铁素体)、%C、可溶合金和Fc3C组成。在碳含最很低的碳钢屮,渗碳体颗粒(碳化物)停留在铁索•体晶粒边界和晶粒Z屮。%时,绝人多数的Fe3C形成具有某些铁素体的片状结构,而称为珠光体,同时趋向于作为“晶粒”和球结(晶界析出物)分散在铁素体基体中。%〜%的低碳钢显微组织中,珠光体含量占10%〜25%o尽管珠光体颗粒很坚硬,但却能非常广泛地分散在铁索体基体上,并仇围绕铁索体轻松地变形。通常,铁素体的品粒尺寸会随着珠光体含量的增加而减小。因为珠光体球结的形成和转化会妨碍铁素体品粒长大。因此,珠光体会通过升高d-1/2(d为品粒平均直径)而间接升高拉伸屈服应力$y。从断裂分析的观点看,在低碳钢中有两种含碳量范围的钢,其性能令人关注。一是,%以下,碳以珠光体球结的形式存在,对钢的韧性影响较小;二是,含碳呆较高时,以球光体形式直接影响韧性和夏比Illi线。,水淬火钢的冲击性能优于退火或正火钢的冲击性能,原因在于快冷阻止了渗碳体在晶界形成,并促使铁素体晶粒变细。 许多钢材是在热轧状态卜•销售,轧制条件对冲击性能有很人影响。较低的终轧温度会降低冲击转变温度,增人冷却速度和促使铁素体品粒变细,从而提高钢材韧性。厚板因冷却速度比薄板慢,铁素体品粒比薄板粗大。所以,在同样的热处理条件下厚板比薄板更脆性。因此,热轧后常用匸火处理以改善钢板性能。热轧也可牛•产各向片性钢和各种混合组织、珠光体带、夹杂品界与轧制方向一致的定向韧性钢。珠光体带和拉长后的夹朵粗大分散成鳞片状,对夏比转变温度范围低温处的缺口韧性有很大影响。-可溶合金元素的影响绝大多数合金元索加入低碳钢,是为了牛产在某些环境温度下的固溶体硬化钢,提高晶格摩擦应力§i。但冃前还不能仅川公式预测较低屈服应力,除非已知晶粒尺寸。虽然屈服应力的决定因素是正火温度和冷却速度,然而这种研究方法仍很重要,因为可以通过提高§i预测单个合金元素可降低韧性的范围。铁素体钢的无塑性转变(NDT)温度和夏比转变温度的回归分析至今尚无报导