鋼材的冶煉方法、淬透性、金相組織、晶粒大小、化學(xué)成分和強(qiáng)度性能… …等冶金因素都影響鋼材的低溫沖擊性能(脆性破壞傾向),上述各種因素會(huì)影響鋼材的室溫沖擊吸收功和鋼材的韌脆轉(zhuǎn)折溫度。 (1)鋼材冶煉時(shí)脫氧情況對(duì)低溫沖擊性能的影響
韌脆轉(zhuǎn)折溫度的影響
沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼和鎮(zhèn)靜鋼的低溫沖擊試驗(yàn)結(jié)果如右圖所示。沸騰鋼的碳(質(zhì)量分?jǐn)?shù))可以達(dá)到0.20%,半鎮(zhèn)靜鋼和鎮(zhèn)靜根據(jù)用途碳含量可以高一些。澆注后三種鋼凝固時(shí)的氧含量不同,沸騰鋼氧含量高,半鎮(zhèn)靜鋼次之,鎮(zhèn)靜鋼最低。氧含量低的鋼凝固后均勻性和致密性好,V形缺口試樣不同溫度 的沖擊試驗(yàn)表明,沸騰鋼的韌脆轉(zhuǎn)折溫度最高而鎮(zhèn)靜鋼最低,半鎮(zhèn)靜鋼處于中間。(2)鋼板終軋溫度的影響
用成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為C:0.20%、Mn:0.68%的半鎮(zhèn)靜鋼從101.6mm(4in)的板坯熱軋成厚度為20.32ram(0.8in)鋼板,熱終軋溫度對(duì)V形缺口試樣沖擊吸收功為20.34J和切斷斷口為50%的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定的韌脆轉(zhuǎn)折溫度的影響示如右圖所示。 從右圖看出:終軋溫度為787℃時(shí),其韌脆轉(zhuǎn)折溫度低于終軋溫度高的,終軋溫度高時(shí),為20.34J時(shí)測(cè)定的韌脆轉(zhuǎn)折溫度約為1.5℃,而在最后3個(gè)道次在低溫軋制時(shí),其韌性轉(zhuǎn)折溫度為-15℃。 (3)取樣方向的影響
取樣方向的影響
熱軋低碳鋼板取樣方向?qū)_擊性能的影響如右圖所示。平行于軋制方向的試 樣(縱向、橫向)在所有試驗(yàn)溫度的沖擊吸收功都高于垂直軋制方向樣品的。鋼板軋制時(shí)的軋制規(guī)程也影響其方向性,如果鋼板是往復(fù)軋制,在兩個(gè)方向有相同的壓下量,則縱向和垂直向兩個(gè)方向的沖擊性能將幾乎相等。
缺口平行于鋼板表面的試樣品(橫向)沖擊試驗(yàn)時(shí)吸收的能量大于缺口垂直于鋼板表面的試樣。韌脆轉(zhuǎn)折溫度似乎與樣品方向無關(guān),在試驗(yàn)溫度高時(shí),方向不同的試樣沖擊吸收功差別較大,而在溫度低時(shí),它們的沖擊吸收功相差很小,幾乎重合。
(4)加工硬化的影響
加工硬化的影響
有一些鋼材是經(jīng)過冷拉加工的,冷拉時(shí)的加工硬化也會(huì)對(duì)鋼材的脆性破 壞情況有影響。為此通過拉伸變形產(chǎn)生一定量的加工硬化后再進(jìn)行不同溫度的沖擊試驗(yàn)了解它對(duì)韌脆轉(zhuǎn)變溫度的影響,試驗(yàn)結(jié)果如右圖所示。(5)金相組織對(duì)鋼材脆性破壞傾向的影響
關(guān)于金相組織對(duì)鋼材脆性破壞傾向的影響,文獻(xiàn)上有很多數(shù)據(jù)。
用Cr-Mo鋼經(jīng)過熱處理得到粗珠光體、細(xì)珠光體、上貝氏體、下貝氏體和馬氏體組織,回火處理后,進(jìn)行低溫沖擊試驗(yàn),了解金相組織對(duì)低溫沖擊韌性的影響。試驗(yàn)用鋼的成分如右圖所示。試驗(yàn)結(jié)果列于下表。 爐號(hào) | C | Si | Mn | P | S | Cr | Mo | Al | N |
B657 | 0.27 | 0.16 | 0.56 | 0.011 | 0.025 | 1.99 | 0.49 | 0.004 | 0.007 |
B658 | 0.25 | 0.16 | 0.56 | 0.12 | 0.025 | 2.08 | 0.50 | 0.006 | 0.007 |
不同的強(qiáng)度水平比較韌脆轉(zhuǎn)折溫度
如右圖所示列出的結(jié)果是在不同的強(qiáng)度水平比較韌脆轉(zhuǎn) 折溫度,除了金相組織的影響外,還有強(qiáng)度的影響。為了在幾乎相同的抗拉強(qiáng)度下比較金相組織的影響,用Cr-Ni-Mo鋼進(jìn)行了試驗(yàn),試驗(yàn)時(shí)將試樣加熱到900%奧氏體化后通過等溫處理得到不同金相組織,調(diào)整回火溫度得到幾乎相同的抗拉強(qiáng)度(抗拉強(qiáng)度為700MPa左右),然后進(jìn)行低溫沖擊試驗(yàn),測(cè)得韌脆轉(zhuǎn)折溫度,試驗(yàn)用鋼的成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為:C:0.26%,Si:0.24%,Mn:0.50%,S:0.003%,P:0.013%,Cr:3.12%,Ni:0.26%,Mo:0.50%,N:0.015%。從上述試驗(yàn)結(jié)果看出:馬氏體經(jīng)高溫回火得到的索氏體組織其韌脆轉(zhuǎn)折溫度最低,脆性破壞傾向最小。細(xì)珠光體的韌脆轉(zhuǎn)折溫度比粗珠光體的低。上貝氏體的強(qiáng)度較高時(shí),其韌脆轉(zhuǎn)折溫度比珠光體的還高,但回火到與珠光體的抗拉強(qiáng)度相同時(shí),其韌脆轉(zhuǎn)折溫度比珠光體的低。 (6)晶粒大小的影響
鋼材熱處理時(shí)一般是先加熱得到奧氏體組織,然后以不同方式冷卻得到所需要的組織和性能,鋼材加熱到高溫時(shí)得到的奧氏體的晶粒大小對(duì)處理后的低溫沖擊性能有顯著的影響,硬度和強(qiáng)度相同時(shí),細(xì)晶粒比粗晶粒具有較高的室溫沖擊值和較低的韌脆轉(zhuǎn)折溫度。
(7)化學(xué)成分對(duì)脆性破壞傾向的影響
化學(xué)成分中以碳的影響最為顯著。碳是明顯促使鋼脆化的元素,隨著鋼中碳含量的增加,韌脆轉(zhuǎn)折溫度升高,沖擊性能隨溫度的變化趨于平緩。碳含量越高,鋼材的脆性破壞傾向越大。
(8)淬火后回火溫度對(duì)脆性破壞傾向的影響
回火溫度升高、硬度降低會(huì)使室溫的沖擊功增高、韌脆轉(zhuǎn)折溫度降低?;鼗饻囟鹊汀⒂捕雀邥r(shí),室溫和低溫的沖擊吸收功變化不大,數(shù)值都很低。