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钢材出现断裂的原因分析
来源:http://llhcdgc.com/ | 作者:​吕梁钢材市场 | 发布时间: 1585天前 | 716 次浏览 | 分享到:
用于各行业的钢材品种达数千种之多。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。虽然断裂韧性值大大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,因为在钢的冶炼时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,并且在同一化学成分钢的不同炉次之间,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生很大变化。要深入探究钢材性能及其断裂原因,还需掌握物理冶金学和显微组织与钢材韧性的关系。
中强度钢断裂

除了消除应力提高冲击韧性之外,回火还有以下两种作用:第一,转变残余奥氏体。残留奥氏体将在低温约30℃转变成韧性针状下贝氏体。在较高的温度如600℃,残余奥氏体会转变成脆性的珠光体。因此,钢在550~600℃进行第一次回火,在300℃进行第二次回火,以避免形成脆性珠光体,称这种回火制度为“二次回火”。


第二,增加弥散性碳化物含量(抗拉强度Rm增加),降低屈服强度。如果升高回火温度,两者都将会引起冲击,转变回火范围降低。因为显微组织变精细,在同样强度级别,将提高抗拉塑性。


回火脆性是可逆的。如果回火温度高到超过了临界范围而降低了转变温度,可将材料再加热后在临界范围处理,回火温度才可以再升高。如果出现微量元素,表明脆性将得到改善。最重要的微量元素是锑、磷、锡、砷,加上锰和硅都有去脆作用。如果其它合金元素存在,钼也能降低回火脆性,同时镍和铬也有一定的作用。



8. 高强度钢(Rp0.2>1240MPa)断裂

高强钢可通过以下方法进行生产:淬火和回火;淬火和回火前奥氏体变形;退火和时效生产沉淀硬化钢。此外,还可通过应变和再回火或回火期应变,都可进一步提高钢的强度。



9. 不锈钢断裂

不锈钢主要由铁-铬、铁-铬-镍合金和其它改善力学性能与抗蚀能力的元素组成。不锈钢防蚀是因为在金属表面生成了可防止进一步氧化的铬氧化物—不可渗透层。


因此,不锈钢在氧化气氛中能防止腐蚀并使铬氧化物层得到强化。但在还原气氛中,铬氧化层受到损害。抗蚀性随着铬、镍含量增加而增加。镍可全面提升铁的钝化性。


增加碳是为了改善力学性能和保证奥氏体不锈钢性能的稳定。一般说来,不锈钢利用显微组织进行分类。


◆ 马氏体不锈钢。属于铁-铬合金,可进行奥氏体化和后序热处理生成马氏体。通常含铬12%,含碳0.15%。


◆ 铁素体不锈钢。含铬约14%~18%,碳0.12%。因为铬是铁素体的稳定剂,奥氏体相被超过13%的铬彻底抑制,因而是完全的铁素体相。


◆ 奥氏体不锈钢。镍是奥氏体的强稳定剂,因此,在室温、低于室温或高温状态下,镍含量为8%,铬含量为18%(300型)能使奥氏体相非常稳定。奥氏体不锈钢类似于铁素体型,不能通过马氏体转变而硬化。


铁素体和马氏体不锈钢特征,如晶粒尺寸等与同级别的其它铁素体钢和马氏体钢相似。


奥氏体不锈系FCC结构,在冷冻温度下都不可能解理断裂。大型件冷轧80%后,310型不锈钢有极高的屈服强度和缺口敏感性,甚至在温度低至-253℃还具有1.0的缺口敏感性比。因此,可用于导弹系统的液氢贮存箱。相似的301型不锈钢可用于温度低至183℃的液氧贮存箱。但在这些温度以下是不稳定的,如发生任何塑性变形,不稳定的奥氏体都会变成脆性的非回火马氏体。绝大多数奥氏体钢用于防腐环境,被加热至500~900℃温度范围,铬碳化物会沉淀在奥氏体晶界,结果使晶界附近范围内的铬层被完全耗尽。该部位非常容易受到腐蚀和局部腐蚀,如果存在应力,还可导致晶脆性断裂。


为了减轻上述危害,可加入少量性能强于铬碳化物的元素,例如钛或铌,与碳形成合金碳化物,防止铬被耗尽和随之而致的应力腐蚀裂纹。常称这种处理为“稳定化处理”。
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