鋼材
用于各行業的(de)(de)鋼(gang)材品(pin)種(zhong)達數千種(zhong)之多。每(mei)種(zhong)鋼(gang)材都因(yin)不(bu)同的(de)(de)性能、化學成分或合(he)金種(zhong)類和含量而(er)具有(you)不(bu)同的(de)(de)商品(pin)名(ming)稱(cheng)。雖然斷裂韌(ren)性值(zhi)大大方(fang)便了每(mei)種(zhong)鋼(gang)的(de)(de)選(xuan)擇，然而(er)這(zhe)些參數很(hen)難適(shi)用于所有(you)鋼(gang)材。
主要原因有：
第一，因為在(zai)鋼的冶煉(lian)時需加(jia)入(ru)一定數量的某(mou)種(zhong)或多種(zhong)合金元素，成材(cai)后(hou)再經簡(jian)單(dan)熱(re)處理(li)便可獲得不同的顯(xian)微組織，從而改變了鋼的原有性能(neng)；
第二，因為煉(lian)鋼和(he)澆注過程中產生(sheng)的(de)(de)缺陷，特(te)別是集中缺陷（如氣(qi)孔、夾(jia)雜等(deng)）在軋制時極(ji)其敏感(gan)，并(bing)且(qie)在同(tong)一化學成分鋼的(de)(de)不同(tong)爐次之(zhi)間，甚至在同(tong)一鋼坯的(de)(de)不同(tong)部(bu)位發(fa)生(sheng)不同(tong)的(de)(de)改變(bian)，從而影(ying)響鋼材的(de)(de)質(zhi)量。
由(you)于(yu)鋼(gang)材(cai)韌性主要取(qu)決于(yu)顯微結構和缺(que)陷的分(fen)散(san)（嚴防集中缺(que)陷）度(du)，而不(bu)是化學成分(fen)。所以，經(jing)熱處理后韌性會發生很大變化。要深(shen)入(ru)探究鋼(gang)材(cai)性能及其斷裂(lie)原因(yin)，還需(xu)掌握物理冶金學和顯微組織與(yu)鋼(gang)材(cai)韌性的關系。
1.鐵素體-珠光體鋼斷裂
鐵素體(ti)(ti)-珠(zhu)光體(ti)(ti)鋼占(zhan)鋼總(zong)產量的絕(jue)大多數。它們通常是含碳量在0.05%～0.20%之間的鐵-碳和為提(ti)高(gao)屈服強度(du)及韌性而加入的其(qi)它少(shao)量合金元素的合金。
鐵素(su)(su)(su)體-珠(zhu)光(guang)體的顯微組(zu)織(zhi)由(you)BBC鐵（鐵素(su)(su)(su)體）、0.01%C、可溶合(he)金和(he)Fe3C組(zu)成。在碳含(han)量很低(di)的碳鋼中(zhong)，滲碳體顆粒（碳化物）停留在鐵素(su)(su)(su)體晶粒邊(bian)界和(he)晶粒之中(zhong)。但當碳含(han)量高于(yu)0.02%時(shi)，絕大多(duo)數的Fe3C形(xing)成具有某些鐵素(su)(su)(su)體的片狀(zhuang)結構，而稱(cheng)為(wei)珠(zhu)光(guang)體，同時(shi)趨向于(yu)作為(wei)“晶粒”和(he)球結（晶界析出物）分散在鐵素(su)(su)(su)體基體中(zhong)。含(han)碳量在0.10%～0.20%的低(di)碳鋼顯微組(zu)織(zhi)中(zhong)，珠(zhu)光(guang)體含(han)量占10%～25%。
盡管(guan)珠光(guang)(guang)體(ti)(ti)顆粒很堅硬，但(dan)卻(que)能非常(chang)廣泛地分(fen)散在鐵素體(ti)(ti)基體(ti)(ti)上，并(bing)且圍(wei)繞鐵素體(ti)(ti)輕松地變形(xing)(xing)。通(tong)(tong)常(chang)，鐵素體(ti)(ti)的(de)(de)(de)晶粒尺寸會(hui)隨著珠光(guang)(guang)體(ti)(ti)含量(liang)的(de)(de)(de)增加而(er)減(jian)小。因為珠光(guang)(guang)體(ti)(ti)球結的(de)(de)(de)形(xing)(xing)成(cheng)和(he)轉(zhuan)化會(hui)妨礙(ai)鐵素體(ti)(ti)晶粒長大。因此，珠光(guang)(guang)體(ti)(ti)會(hui)通(tong)(tong)過升高d-1/2（d為晶粒平均直徑）而(er)間接升高拉伸屈服(fu)應力δy。
從斷裂分析的觀點看，在低碳鋼(gang)中(zhong)有兩種含(han)(han)碳量(liang)范圍的鋼(gang)，其(qi)性能令(ling)人(ren)關注。一是含(han)(han)碳量(liang)在0.03%以下，碳以珠光體(ti)球(qiu)結的形(xing)式(shi)存在，對鋼(gang)的韌性影(ying)響(xiang)較(jiao)小；二是含(han)(han)碳量(liang)較(jiao)高(gao)時，以球(qiu)光體(ti)形(xing)式(shi)直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)韌性和(he)夏比(bi)曲線。
2.處理工藝的影響
實踐(jian)得知，水淬(cui)火鋼(gang)的(de)沖擊(ji)性能優于退火或正(zheng)火鋼(gang)的(de)沖擊(ji)性能，原(yuan)因在(zai)于快冷阻止了(le)滲(shen)碳體在(zai)晶界形成，并促使鐵素體晶粒變細。
許(xu)多鋼材是在熱(re)(re)軋狀態下銷售，軋制條(tiao)件對沖(chong)擊性能有很大(da)(da)影響(xiang)。較(jiao)低的終軋溫度會降低沖(chong)擊轉變溫度，增(zeng)大(da)(da)冷卻速度和促使鐵素(su)體晶粒(li)變細，從(cong)而提高鋼材韌性。厚板(ban)(ban)(ban)因(yin)冷卻速度比(bi)薄板(ban)(ban)(ban)慢，鐵素(su)體晶粒(li)比(bi)薄板(ban)(ban)(ban)粗(cu)大(da)(da)。所以，在同樣的熱(re)(re)處(chu)理(li)條(tiao)件下厚板(ban)(ban)(ban)比(bi)薄板(ban)(ban)(ban)更脆性。因(yin)此，熱(re)(re)軋后常用正火處(chu)理(li)以改(gai)善鋼板(ban)(ban)(ban)性能。
熱軋也可生產各向異性鋼和(he)各種混合組(zu)織、珠光(guang)體(ti)帶、夾雜晶界與軋制(zhi)方向一致的定(ding)向韌(ren)性鋼。珠光(guang)體(ti)帶和(he)拉長后的夾雜粗大分散(san)成鱗(lin)片狀(zhuang)，對夏比轉(zhuan)變溫度(du)范圍低溫處(chu)的缺口(kou)韌(ren)性有很大影響。
3.鐵素體-可溶合金元素的影響
絕大多數(shu)合(he)金元素加入低(di)碳鋼，是為(wei)(wei)了生產在某些環境溫(wen)度下(xia)的固(gu)溶體硬化鋼，提高晶格摩擦應(ying)力δi。但(dan)目前還不能僅(jin)用公式預測較低(di)屈(qu)服應(ying)力，除非(fei)已知晶粒尺寸。雖然屈(qu)服應(ying)力的決定(ding)因素是正火溫(wen)度和(he)冷卻速度，然而這種(zhong)研究(jiu)方法仍很重要(yao)，因為(wei)(wei)可以通過(guo)提高δi預測單個合(he)金元素可降低(di)韌性的范圍。
鐵(tie)素體(ti)鋼的(de)(de)無塑性轉變（NDT）溫(wen)度和夏比(bi)轉變溫(wen)度的(de)(de)回歸分析至今尚無報導，然而這些(xie)也僅限于加(jia)入單個合金元素對韌性影響(xiang)的(de)(de)定性討論。以下就幾種合金元素對鋼性能的(de)(de)影響(xiang)作(zuo)簡(jian)要介紹。
1）錳
絕大(da)多(duo)數的(de)錳含量約為0.5%。作為脫氧劑(ji)或固硫劑(ji)加入可防(fang)止(zhi)鋼的(de)熱裂(lie)。在低碳鋼中還有以下(xia)作用。
◆含碳(tan)量(liang)0.05%鋼，空冷或爐(lu)冷后有降低(di)晶粒邊界滲碳(tan)體薄膜形成(cheng)的趨勢。
◆可(ke)稍減(jian)小鐵(tie)素體晶粒(li)尺(chi)寸。
◆可產生(sheng)大量而細小的珠光體顆粒。
前兩(liang)種作(zuo)用說明NDT溫度隨著(zhu)錳量的(de)增加而(er)降低，后兩(liang)種作(zuo)用會引起夏比(bi)曲線峰值更尖。
鋼(gang)含碳量(liang)較高(gao)時，錳能(neng)顯著降低(di)約50%轉變溫度。其原因(yin)可能(neng)是(shi)因(yin)珠光(guang)體(ti)(ti)量(liang)多，而不是(shi)滲碳體(ti)(ti)在邊界(jie)的(de)分布。必須注意(yi)的(de)是(shi)，如果鋼(gang)的(de)含碳量(liang)高(gao)于0.15%，高(gao)錳含量(liang)對(dui)正火鋼(gang)的(de)沖(chong)擊(ji)性能(neng)影(ying)響起到了(le)決(jue)定(ding)性作用。因(yin)為(wei)鋼(gang)的(de)高(gao)淬透性引起奧氏體(ti)(ti)轉變成脆性的(de)上(shang)貝氏體(ti)(ti)，而不是(shi)鐵(tie)素體(ti)(ti)或珠光(guang)體(ti)(ti)。
2）鎳
加(jia)入鋼中的(de)作用似錳，可(ke)改善鐵(tie)-碳(tan)合金韌(ren)性。其作用大小取決于含碳(tan)量(liang)(liang)和(he)熱處理。在(zai)含碳(tan)量(liang)(liang)（約0.02%）很低的(de)鋼中，加(jia)入量(liang)(liang)達到2%就能防止熱軋態(tai)和(he)正火(huo)鋼晶界滲碳(tan)體的(de)形(xing)成，同時(shi)實質降(jiang)低開始轉變溫度TS，升(sheng)高夏(xia)比沖(chong)擊曲(qu)線峰(feng)值。
進一步(bu)增加鎳(nie)含(han)(han)量(liang)，改善沖擊韌性效果(guo)則降(jiang)(jiang)低。如(ru)果(guo)這時含(han)(han)碳量(liang)低至正(zheng)火(huo)(huo)后無碳化(hua)物出現時，鎳(nie)對轉變溫(wen)度的(de)影響(xiang)將變得很(hen)有限。在含(han)(han)碳約0.10%的(de)正(zheng)火(huo)(huo)鋼(gang)中加入鎳(nie)，最大的(de)好(hao)處是(shi)細化(hua)晶粒和降(jiang)(jiang)低游離氮含(han)(han)量(liang)，但其機理目前尚不清(qing)楚(chu)。可能是(shi)由于鎳(nie)作為奧氏體的(de)穩(wen)定劑從而降(jiang)(jiang)低了奧氏體分解的(de)溫(wen)度。
3）磷(lin)
在純凈的(de)鐵-磷(lin)合金中(zhong)，由于鐵素(su)體(ti)晶(jing)(jing)界會(hui)發生磷(lin)偏析(xi)降低(di)了抗拉(la)強度Rm而使晶(jing)(jing)粒之間脆(cui)化(hua)。此外(wai)，由于磷(lin)還是鐵素(su)體(ti)的(de)穩定劑(ji)。所以(yi)，加(jia)入鋼中(zhong)將大(da)大(da)增加(jia)δi值(zhi)和鐵素(su)體(ti)晶(jing)(jing)粒尺寸(cun)。這些作用(yong)的(de)綜合將使磷(lin)成為極其有害的(de)脆(cui)化(hua)劑(ji)，發生穿晶(jing)(jing)斷裂。
4）硅
鋼(gang)(gang)中(zhong)加硅是(shi)為了脫氧(yang)，同時(shi)有益(yi)于提(ti)(ti)高(gao)(gao)沖擊性(xing)能(neng)。如果鋼(gang)(gang)中(zhong)同時(shi)存在(zai)錳和鋁，大(da)部分硅在(zai)鐵素體中(zhong)溶解，同時(shi)通過固溶化(hua)硬化(hua)作(zuo)用(yong)提(ti)(ti)高(gao)(gao)δi。這種作(zuo)用(yong)與加入(ru)硅提(ti)(ti)高(gao)(gao)沖擊性(xing)能(neng)綜合的結果是(shi)，在(zai)穩(wen)定(ding)(ding)晶粒尺寸(cun)的鐵-碳合金中(zhong)按重量百(bai)分比加入(ru)硅，使50%轉(zhuan)變溫(wen)(wen)度升高(gao)(gao)約44℃。此外(wai)，硅與磷相似，是(shi)鐵素鐵的穩(wen)定(ding)(ding)劑，能(neng)促(cu)進(jin)鐵素體晶粒長大(da)。按重量百(bai)分數計，硅加入(ru)正火鋼(gang)(gang)中(zhong)將提(ti)(ti)高(gao)(gao)平均(jun)能(neng)量轉(zhuan)換溫(wen)(wen)度約60℃。
5）鋁
以合金和脫(tuo)氧劑的(de)(de)(de)作用加入鋼中(zhong)有以下兩方面的(de)(de)(de)原因：第一(yi)，與溶(rong)體(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)氮生成AlN，去除(chu)游(you)離(li)氮；第二，AlN的(de)(de)(de)形成細化(hua)了鐵素體(ti)晶粒。這(zhe)兩種作用的(de)(de)(de)結果是，每(mei)增加0.1%的(de)(de)(de)鋁，將(jiang)使轉(zhuan)變(bian)溫度(du)降低約40℃。然(ran)而，當鋁的(de)(de)(de)加入量(liang)超過(guo)了需要(yao)，“固化(hua)”游(you)離(li)氮的(de)(de)(de)作用將(jiang)變(bian)弱(ruo)。
6）氧(yang)
鋼中(zhong)的(de)氧(yang)(yang)會在(zai)晶(jing)(jing)(jing)界產生偏析導致(zhi)鐵合(he)金(jin)晶(jing)(jing)(jing)間斷裂。鋼中(zhong)氧(yang)(yang)含(han)量高至0.01%，斷裂就會沿著脆化(hua)晶(jing)(jing)(jing)粒的(de)晶(jing)(jing)(jing)界產生的(de)連續(xu)通道發生。即(ji)使(shi)鋼中(zhong)含(han)氧(yang)(yang)量很低，也會使(shi)裂紋在(zai)晶(jing)(jing)(jing)界集中(zhong)成核，然后穿晶(jing)(jing)(jing)擴(kuo)散。解決氧(yang)(yang)脆化(hua)問題(ti)的(de)方法(fa)是，可加入脫氧(yang)(yang)劑碳(tan)、錳、硅(gui)、鋁和(he)鋯，使(shi)其和(he)氧(yang)(yang)結合(he)生成氧(yang)(yang)化(hua)物顆(ke)粒，而將氧(yang)(yang)從晶(jing)(jing)(jing)界去除(chu)。氧(yang)(yang)化(hua)物顆(ke)粒也是延遲鐵素體(ti)生長和(he)提高d-/2的(de)有利物質(zhi)。
4.含碳量在0.3%～0.8%的影響
亞共(gong)析(xi)鋼的(de)含碳量在(zai)0.3%～0.8%，先(xian)共(gong)析(xi)鐵素體(ti)(ti)是連續相并首先(xian)在(zai)奧氏體(ti)(ti)晶(jing)界(jie)形成(cheng)。珠光體(ti)(ti)在(zai)奧氏體(ti)(ti)晶(jing)粒內(nei)形成(cheng)，同時(shi)占顯微組(zu)織(zhi)的(de)35%～100%。此外，還有多種聚集組(zu)織(zhi)在(zai)每一(yi)個奧氏體(ti)(ti)晶(jing)粒內(nei)形成(cheng)，使珠光體(ti)(ti)成(cheng)為多晶(jing)體(ti)(ti)。
由(you)于珠(zhu)(zhu)光(guang)體(ti)強度比先共析(xi)鐵素體(ti)高(gao)，所(suo)以限(xian)制了鐵素體(ti)的(de)(de)流動，從(cong)而使鋼的(de)(de)屈服強度和(he)應變硬化(hua)率隨著珠(zhu)(zhu)光(guang)體(ti)含碳(tan)量的(de)(de)增(zeng)(zeng)加而增(zeng)(zeng)加。限(xian)制作(zuo)用(yong)隨硬化(hua)塊(kuai)數量增(zeng)(zeng)加，珠(zhu)(zhu)光(guang)體(ti)對先共析(xi)晶粒(li)尺寸(cun)的(de)(de)細化(hua)而增(zeng)(zeng)強。
鋼中(zhong)有大量珠光(guang)體(ti)時(shi)，形變過程中(zhong)會在低(di)溫(wen)和(he)/或高(gao)應變率時(shi)形成(cheng)微型(xing)解理(li)(li)裂紋。雖然(ran)也有某(mou)些(xie)(xie)內部(bu)聚集組(zu)織(zhi)斷(duan)面，但斷(duan)裂通(tong)道最初還是沿著解理(li)(li)面穿行。所以(yi)，在鐵素(su)體(ti)片(pian)之間(jian)、相鄰聚集組(zu)織(zhi)中(zhong)的鐵素(su)體(ti)晶粒內有某(mou)些(xie)(xie)擇優取向。
隱石檢(jian)測(ce)擁有一批在業內取(qu)得顯著(zhu)成(cheng)就(jiu)的專(zhuan)業技(ji)術人員，在行(xing)業內有著(zhu)豐富的檢(jian)測(ce)經驗。秉承(cheng)著(zhu)專(zhuan)注、專(zhuan)業、高(gao)效、想(xiang)客戶(hu)所(suo)想(xiang)的理念，公(gong)司積極增加項目和(he)完善更先進的測(ce)試儀器設備，保(bao)障每一個(ge)檢(jian)測(ce)，分(fen)析，研發(fa)任(ren)務優(you)質高(gao)效的完成(cheng)。同(tong)時通過專(zhuan)業所(suo)長(chang),為全球數萬(wan)家(jia)優(you)質客戶(hu)提供最及時的行(xing)業技(ji)術標準信息，和(he)更高(gao)精尖的分(fen)析檢(jian)測(ce)解決方案(an)。
隱(yin)石(shi)檢測分別成立了(le)閥門實驗室，腐蝕實驗(yan)室，金相實驗室，力學實驗室，無損實驗室，耐(nai)候(hou)老化實(shi)驗(yan)室(shi)。從(cong)事常壓儲(chu)罐檢測(ce)，鍋(guo)爐能(neng)效檢測，金屬(shu)腐蝕檢測，SSC應力腐(fu)蝕檢測，HIC抗氫致(zhi)開裂檢測，閥(fa)門檢測，應(ying)力應(ying)變檢(jian)測，無(wu)損探傷檢測，機械(xie)設備檢(jian)測(ce)，金相分(fen)析，石(shi)墨烯(xi)納米材料檢測(ce)，水質檢(jian)測，油品(pin)檢(jian)測涉及(ji)的服(fu)務(wu)范圍已廣泛覆蓋(gai)到鋼鐵(tie)材(cai)(cai)(cai)料(liao)，有色金(jin)屬材(cai)(cai)(cai)料(liao)，石(shi)油化工設備，通用機械設備，冶金(jin)礦(kuang)石(shi)，建筑(zhu)工程材(cai)(cai)(cai)料(liao)、航空(kong)航天材(cai)(cai)(cai)料(liao)，高鐵(tie)船舶材(cai)(cai)(cai)料(liao)，汽車用零部件、非金(jin)屬材(cai)(cai)(cai)料(liao)，電子電工產品等各個領(ling)域，并獲得了(le)CMA和CNAS;雙(shuang)重認(ren)可。
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