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1. 鐵素體-珠光體鋼斷裂
鐵素體-珠光體鋼占鋼總產(chǎn)量的絕大多數(shù)。它們通常是含碳量在0.05%～0.20%之間的鐵-碳和為提高屈服強(qiáng)度及韌性而加入的其它少量合金元素的合金。鐵素體-珠光體的顯微組織由BBC鐵(鐵素體)、0.01%C、可溶合金和Fe3C組成。在碳含量很低的碳鋼中，滲碳體顆粒(碳化物)停留在鐵素體晶粒邊界和晶粒之中。但當(dāng)碳含量高于0.02%時(shí)，絕大多數(shù)的Fe3C形成具有某些鐵素體的片狀結(jié)構(gòu)，而稱為珠光體，同時(shí)趨向于作為“晶粒”和球結(jié)(晶界析出物)分散在鐵素體基體中。含碳量在0.10%～0.20%的低碳鋼顯微組織中，珠光體含量占10%～25%。盡管珠光體顆粒很堅(jiān)硬，但卻能非常廣泛地分散在鐵素體基體上，并且圍繞鐵素體輕松地變形。通常，鐵素體的晶粒尺寸會(huì)隨著珠光體含量的增加而減小。因?yàn)橹楣怏w球結(jié)的形成和轉(zhuǎn)化會(huì)妨礙鐵素體晶粒長大。因此，珠光體會(huì)通過升高d-1/2(d為晶粒平均直徑)而間接升高拉伸屈服應(yīng)力δy。從斷裂分析的觀點(diǎn)看，在低碳鋼中有兩種含碳量范圍的鋼，其性能令人關(guān)注。一是，含碳量在0.03%以下，碳以珠光體球結(jié)的形式存在，對鋼的韌性影響較小;二是，含碳量較高時(shí)，以球光體形式直接影響韌性和夏比曲線。
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)。許多不銹鋼護(hù)欄是在熱軋狀態(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(huì)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)，從而提高不銹鋼護(hù)欄韌性。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(gè)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(gè)合金元素對韌性影響的定性討論。
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(shí)占顯微組織的35%～100%。此外，還有多種聚集組織在每一個(gè)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(dòng)，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(shí)，形變過程中會(huì)在低溫和/或高應(yīng)變率時(shí)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。 |
