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用于各行業(yè)的鋼材品種達(dá)數(shù)千種之多。每種鋼材都因不同的性能、化學(xué)成分或合金種類和含量而具有不同的商品名稱。雖然斷裂韌性值大大方便了每種鋼的選擇，然而這些參數(shù)很難適用于所有鋼材。

呂梁鋼材市場分析鋼材主要斷裂的原因一般是：

      第一，因?yàn)樵阡摰囊睙挄r需加入一定數(shù)量的某種或多種合金元素，成材后再經(jīng)簡單熱處理便可獲得不同的顯微組織，從而改變了鋼的原有性能；

      第二，因?yàn)闊掍摵蜐沧⑦^程中產(chǎn)生的缺陷，特別是集中缺陷（如氣孔、夾雜等）在軋制時極其敏感，并且在同一化學(xué)成分鋼的不同爐次之間，甚至在同一鋼坯的不同部位發(fā)生不同的改變，從而影響鋼材的質(zhì)量。由于鋼材韌性主要取決于顯微結(jié)構(gòu)和缺陷的分散（嚴(yán)防集中缺陷）度，而不是化學(xué)成分。所以，經(jīng)熱處理后韌性會發(fā)生很大變化。要深入探究鋼材性能及其斷裂原因，還需掌握物理冶金學(xué)和顯微組織與鋼材韌性的關(guān)系。

2. 處理工藝的影響

      實(shí)踐得知，水淬火鋼的沖擊性能優(yōu)于退火或正火鋼的沖擊性能，原因在于快冷阻止了滲碳體在晶界形成，并促使鐵素體晶粒變細(xì)。

      許多鋼材是在熱軋狀態(tài)下銷售，軋制條件對沖擊性能有很大影響。較低的終軋溫度會降低沖擊轉(zhuǎn)變溫度，增大冷卻速度和促使鐵素體晶粒變細(xì)，從而提高鋼材韌性。厚板因冷卻速度比薄板慢，鐵素體晶粒比薄板粗大。所以，在同樣的熱處理?xiàng)l件下厚板比薄板更脆性。因此，熱軋后常用正火處理以改善鋼板性能。

      熱軋也可生產(chǎn)各向異性鋼和各種混合組織、珠光體帶、夾雜晶界與軋制方向一致的定向韌性鋼。珠光體帶和拉長后的夾雜粗大分散成鱗片狀，對夏比轉(zhuǎn)變溫度范圍低溫處的缺口韌性有很大影響。

3. 鐵素體-可溶合金元素的影響

       絕大多數(shù)合金元素加入低碳鋼，是為了生產(chǎn)在某些環(huán)境溫度下的固溶體硬化鋼，提高晶格摩擦應(yīng)力δi。但目前還不能僅用公式預(yù)測較低屈服應(yīng)力，除非已知晶粒尺寸。雖然屈服應(yīng)力的決定因素是正火溫度和冷卻速度，然而這種研究方法仍很重要，因?yàn)榭梢酝ㄟ^提高δi預(yù)測單個合金元素可降低韌性的范圍。

      鐵素體鋼的無塑性轉(zhuǎn)變（NDT）溫度和夏比轉(zhuǎn)變溫度的回歸分析至今尚無報(bào)導(dǎo)，然而這些也僅限于加入單個合金元素對韌性影響的定性討論。以下就幾種合金元素對鋼性能的影響作簡要介紹。

　　1）錳。

      絕大多數(shù)的錳含量約為0.5%。作為脫氧劑或固硫劑加入可防止鋼的熱裂。在低碳鋼中還有以下作用。

◆ 含碳量0.05%鋼，空冷或爐冷后有降低晶粒邊界滲碳體薄膜形成的趨勢。

◆ 可稍減小鐵素體晶粒尺寸。

◆ 可產(chǎn)生大量而細(xì)小的珠光體顆粒。

      前兩種作用說明NDT溫度隨著錳量的增加而降低，后兩種作用會引起夏比曲線峰值更尖。

      鋼含碳量較高時，錳能顯著降低約50%轉(zhuǎn)變溫度。其原因可能是因珠光體量多，而不是滲碳體在邊界的分布。必須注意的是，如果鋼的含碳量高于0.15%，高錳含量對正火鋼的沖擊性能影響起到了決定性作用。因?yàn)殇摰母叽阃感砸饖W氏體轉(zhuǎn)變成脆性的上貝氏體，而不是鐵素體或珠光體。

      2）鎳。

      加入鋼中的作用似錳，可改善鐵-碳合金韌性。其作用大小取決于含碳量和熱處理。在含碳量（約0.02%）很低的鋼中，加入量達(dá)到2%就能防止熱軋態(tài)和正火鋼晶界滲碳體的形成，同時實(shí)質(zhì)降低開始轉(zhuǎn)變溫度TS，升高夏比沖擊曲線峰值。

      進(jìn)一步增加鎳含量，改善沖擊韌性效果則降低。如果這時含碳量低至正火后無碳化物出現(xiàn)時，鎳對轉(zhuǎn)變溫度的影響將變得很有限。在含碳約0.10%的正火鋼中加入鎳，最大的好處是細(xì)化晶粒和降低游離氮含量，但其機(jī)理目前尚不清楚。可能是由于鎳作為奧氏體的穩(wěn)定劑從而降低了奧氏體分解的溫度。

      3）磷。

      在純凈的鐵-磷合金中，由于鐵素體晶界會發(fā)生磷偏析降低了抗拉強(qiáng)度Rm而使晶粒之間脆化。此外，由于磷還是鐵素體的穩(wěn)定劑。所以，加入鋼中將大大增加δi值和鐵素體晶粒尺寸。這些作用的綜合將使磷成為極其有害的脆化劑，發(fā)生穿晶斷裂。

      4）硅。

      鋼中加硅是為了脫氧，同時有益于提高沖擊性能。如果鋼中同時存在錳和鋁，大部分硅在鐵素體中溶解，同時通過固溶化硬化作用提高δi。這種作用與加入硅提高沖擊性能綜合的結(jié)果是，在穩(wěn)定晶粒尺寸的鐵-碳合金中按重量百分比加入硅，使50%轉(zhuǎn)變溫度升高約44℃。此外，硅與磷相似，是鐵素鐵的穩(wěn)定劑，能促進(jìn)鐵素體晶粒長大。按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，硅加入正火鋼中將提高平均能量轉(zhuǎn)換溫度約60℃。

      5）鋁。

      以合金和脫氧劑的作用加入鋼中有以下兩方面的原因：第一，與溶體中的氮生成AlN，去除游離氮；第二，AlN的形成細(xì)化了鐵素體晶粒。這兩種作用的結(jié)果是，每增加0.1%的鋁，將使轉(zhuǎn)變溫度降低約40℃。然而，當(dāng)鋁的加入量超過了需要，“固化”游離氮的作用將變?nèi)酢?/span>

      6）氧。

      鋼中的氧會在晶界產(chǎn)生偏析導(dǎo)致鐵合金晶間斷裂。鋼中氧含量高至0.01%，斷裂就會沿著脆化晶粒的晶界產(chǎn)生的連續(xù)通道發(fā)生。即使鋼中含氧量很低，也會使裂紋在晶界集中成核，然后穿晶擴(kuò)散。解決氧脆化問題的方法是，可加入脫氧劑碳、錳、硅、鋁和鋯，使其和氧結(jié)合生成氧化物顆粒，而將氧從晶界去除。氧化物顆粒也是延遲鐵素體生長和提高d-/2的有利物質(zhì)。

4. 含碳量在0.3%～0.8%的影響

      亞共析鋼的含碳量在0.3%～0.8%，先共析鐵素體是連續(xù)相并首先在奧氏體晶界形成。珠光體在奧氏體晶粒內(nèi)形成，同時占顯微組織的35%～100%。此外，還有多種聚集組織在每一個奧氏體晶粒內(nèi)形成，使珠光體成為多晶體。

      由于珠光體強(qiáng)度比先共析鐵素體高，所以限制了鐵素體的流動，從而使鋼的屈服強(qiáng)度和應(yīng)變硬化率隨著珠光體含碳量的增加而增加。限制作用隨硬化塊數(shù)量增加，珠光體對先共析晶粒尺寸的細(xì)化而增強(qiáng)。

鋼中有大量珠光體時，形變過程中會在低溫和/或高應(yīng)變率時形成微型解理裂紋。雖然也有某些內(nèi)部聚集組織斷面，但斷裂通道最初還是沿著解理面穿行。所以，在鐵素體片之間、相鄰聚集組織中的鐵素體晶粒內(nèi)有某些擇優(yōu)取向。

 5. 貝氏體鋼斷裂

      在含碳量為0.10%的低碳鋼中加入0.05%鉬和硼可優(yōu)化通常發(fā)生在700～850℃奧氏體-鐵素體轉(zhuǎn)變，且不影響其后在450℃和675℃時奧氏體-貝氏體轉(zhuǎn)變的動力學(xué)條件。

      在大約525～675℃之間形成的貝氏體，通常稱為“上貝氏體”；在450～525℃之間形成的稱為“下貝氏體”。兩種組織均由針狀鐵素體和分散的碳化物組成。當(dāng)轉(zhuǎn)變溫度從675℃降至450℃時，未回火貝氏體的抗拉強(qiáng)度會從585MPa升高至1170MPa。

      因?yàn)檗D(zhuǎn)變溫度由合金元素含量決定，并間接影響屈服和抗拉強(qiáng)度。這些鋼獲得的高強(qiáng)度是以下兩種作用的結(jié)果：

      1） 當(dāng)轉(zhuǎn)變溫度降低時，貝氏體鐵素體片尺寸不斷細(xì)化。

      2） 在下貝氏體內(nèi)精細(xì)的碳化物不斷分散。這些鋼的斷口特征在很大程度上取決于抗拉強(qiáng)度和轉(zhuǎn)變溫度。