用于(yu)各行(xing)業(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)材(cai)(cai)品種達數千種之多。每(mei)種鋼(gang)材(cai)(cai)都(dou)因(yin)(yin)不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)性(xing)能(neng)(neng)、化(hua)學成(cheng)分或合金種類和(he)含量(liang)而具有(you)不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)商品名稱。雖然斷裂(lie)韌(ren)(ren)性(xing)值(zhi)大大方便了每(mei)種鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)選擇，然而這些參數很(hen)難適用于(yu)所有(you)鋼(gang)材(cai)(cai)。主(zhu)要原因(yin)(yin)有(you)：第一，因(yin)(yin)為在鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)冶煉時需加入一定(ding)數量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)某種或多種合金元(yuan)素(su)，成(cheng)材(cai)(cai)后再經(jing)簡單(dan)熱(re)處理便可獲(huo)得(de)不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)顯(xian)(xian)(xian)微組(zu)織(zhi)，從而改變了鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)原有(you)性(xing)能(neng)(neng)；第二，因(yin)(yin)為煉鋼(gang)和(he)澆注過(guo)程中(zhong)產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)缺(que)陷，特別是集(ji)中(zhong)缺(que)陷（如氣孔、夾雜等(deng)）在軋制時極其(qi)敏(min)感，并且在同(tong)一化(hua)學成(cheng)分鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)同(tong)爐次之間，甚至在同(tong)一鋼(gang)坯的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)同(tong)部位發生(sheng)不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)改變，從而影(ying)響鋼(gang)材(cai)(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)。由于(yu)鋼(gang)材(cai)(cai)韌(ren)(ren)性(xing)主(zhu)要取決于(yu)顯(xian)(xian)(xian)微結(jie)構和(he)缺(que)陷的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)分散（嚴防集(ji)中(zhong)缺(que)陷）度，而不(bu)是化(hua)學成(cheng)分。所以，經(jing)熱(re)處理后韌(ren)(ren)性(xing)會發生(sheng)很(hen)大變化(hua)。要深入探究鋼(gang)材(cai)(cai)性(xing)能(neng)(neng)及其(qi)斷裂(lie)原因(yin)(yin)，還需掌握物理冶金學和(he)顯(xian)(xian)(xian)微組(zu)織(zhi)與鋼(gang)材(cai)(cai)韌(ren)(ren)性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)關系。

1. 鐵素體-珠光體鋼斷裂

鐵(tie)素(su)體-珠光(guang)體鋼(gang)占鋼(gang)總產(chan)量的絕大多數。它(ta)們通常是(shi)含碳量在(zai)0.05%～0.20%之間的鐵(tie)-碳和為提高屈(qu)服強度及韌性而加入的其它(ta)少量合金元素(su)的合金。

鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)-珠(zhu)(zhu)光體(ti)(ti)(ti)的(de)顯微(wei)組(zu)織由BBC鐵(tie)(tie)（鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)）、0.01%C、可溶合金和(he)Fe3C組(zu)成。在(zai)(zai)碳(tan)含量(liang)很低的(de)碳(tan)鋼中，滲碳(tan)體(ti)(ti)(ti)顆粒（碳(tan)化物(wu)）停留在(zai)(zai)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)晶(jing)粒邊界和(he)晶(jing)粒之中。但當碳(tan)含量(liang)高于(yu)(yu)0.02%時(shi)，絕(jue)大(da)多數的(de)Fe3C形成具有某些鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)的(de)片(pian)狀(zhuang)結(jie)構，而稱(cheng)為(wei)珠(zhu)(zhu)光體(ti)(ti)(ti)，同時(shi)趨向于(yu)(yu)作(zuo)為(wei)“晶(jing)粒”和(he)球結(jie)（晶(jing)界析出物(wu)）分(fen)散(san)在(zai)(zai)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)基(ji)體(ti)(ti)(ti)中。含碳(tan)量(liang)在(zai)(zai)0.10%～0.20%的(de)低碳(tan)鋼顯微(wei)組(zu)織中，珠(zhu)(zhu)光體(ti)(ti)(ti)含量(liang)占10%～25%。

盡(jin)管珠(zhu)光(guang)(guang)體(ti)(ti)(ti)顆粒很堅硬，但卻能非(fei)常廣泛地分散在鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)基體(ti)(ti)(ti)上，并(bing)且(qie)圍繞鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)輕松地變(bian)形(xing)。通常，鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)的(de)晶粒尺寸(cun)會(hui)隨著珠(zhu)光(guang)(guang)體(ti)(ti)(ti)含量的(de)增加而(er)減小。因(yin)為(wei)珠(zhu)光(guang)(guang)體(ti)(ti)(ti)球(qiu)結(jie)的(de)形(xing)成和轉化會(hui)妨(fang)礙鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)晶粒長(chang)大。因(yin)此，珠(zhu)光(guang)(guang)體(ti)(ti)(ti)會(hui)通過(guo)升(sheng)高(gao)d-1/2（d為(wei)晶粒平均(jun)直徑）而(er)間接升(sheng)高(gao)拉伸屈(qu)服(fu)應力δy。

從斷(duan)裂(lie)分析的(de)觀點看，在低碳(tan)鋼(gang)(gang)中(zhong)有兩種含(han)(han)碳(tan)量(liang)范圍的(de)鋼(gang)(gang)，其(qi)性能令人關注。一(yi)是(shi)，含(han)(han)碳(tan)量(liang)在0.03%以下，碳(tan)以珠光(guang)體(ti)(ti)球(qiu)結的(de)形(xing)式存在，對鋼(gang)(gang)的(de)韌性影(ying)響較小；二是(shi)，含(han)(han)碳(tan)量(liang)較高時，以球(qiu)光(guang)體(ti)(ti)形(xing)式直接影(ying)響韌性和夏比曲線。

2. 處理工藝的影響

實踐得(de)知，水淬火(huo)鋼的(de)沖(chong)擊性能優于退火(huo)或正火(huo)鋼的(de)沖(chong)擊性能，原因在于快冷阻止了(le)滲碳體(ti)在晶界(jie)形成，并促使鐵素體(ti)晶粒(li)變細(xi)。

許多(duo)鋼(gang)材是(shi)在(zai)熱(re)軋(ya)(ya)狀態下銷售，軋(ya)(ya)制條件對沖擊性(xing)(xing)能有很大影響。較低(di)的終軋(ya)(ya)溫(wen)度會降(jiang)低(di)沖擊轉變(bian)溫(wen)度，增(zeng)大冷卻速度和促(cu)使鐵素(su)體(ti)晶粒(li)變(bian)細(xi)，從而提高(gao)鋼(gang)材韌性(xing)(xing)。厚(hou)板(ban)(ban)因(yin)(yin)冷卻速度比薄板(ban)(ban)慢，鐵素(su)體(ti)晶粒(li)比薄板(ban)(ban)粗大。所以，在(zai)同樣的熱(re)處(chu)理(li)條件下厚(hou)板(ban)(ban)比薄板(ban)(ban)更脆性(xing)(xing)。因(yin)(yin)此，熱(re)軋(ya)(ya)后(hou)常(chang)用正火處(chu)理(li)以改(gai)善鋼(gang)板(ban)(ban)性(xing)(xing)能。

熱軋(ya)也可生產各向(xiang)異性鋼和各種混合組織、珠(zhu)光(guang)體帶、夾雜(za)(za)晶界與軋(ya)制方向(xiang)一致的(de)定向(xiang)韌(ren)性鋼。珠(zhu)光(guang)體帶和拉長后的(de)夾雜(za)(za)粗大分散成鱗片狀，對夏比轉變溫度范圍低溫處的(de)缺口韌(ren)性有(you)很大影響。

3. 鐵素體-可溶合金元素的影響

絕大(da)多數合(he)金(jin)元素(su)加入低碳鋼，是為了生產在某(mou)些(xie)環境溫度下的(de)固溶體硬化鋼，提高(gao)晶格(ge)摩擦應(ying)力(li)δi。但目(mu)前還不能(neng)僅用公式預(yu)測較低屈(qu)服應(ying)力(li)，除(chu)非已(yi)知晶粒尺寸。雖(sui)然屈(qu)服應(ying)力(li)的(de)決定因(yin)素(su)是正火(huo)溫度和(he)冷卻速度，然而這種研(yan)究方法仍(reng)很(hen)重要，因(yin)為可(ke)以(yi)通過(guo)提高(gao)δi預(yu)測單個合(he)金(jin)元素(su)可(ke)降低韌(ren)性的(de)范(fan)圍。

鐵素體鋼的無塑(su)性(xing)轉(zhuan)(zhuan)變（NDT）溫度和夏比轉(zhuan)(zhuan)變溫度的回歸分析(xi)至今尚無報(bao)導，然而這(zhe)些(xie)也僅限于(yu)加入單個合金元素對韌性(xing)影(ying)響(xiang)的定性(xing)討論。以下就(jiu)幾種合金元素對鋼性(xing)能的影(ying)響(xiang)作簡要介紹。

1）錳。絕大多數的錳含量約為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。
　　◆ 可產生大量而細小的珠光體顆粒。

前兩種作(zuo)用說明NDT溫度隨著錳量的增加而降低，后兩種作(zuo)用會(hui)引起(qi)夏比曲線(xian)峰(feng)值更尖。

鋼含碳(tan)量較高時，錳能顯著(zhu)降(jiang)低(di)約50%轉變溫度(du)。其原因可(ke)能是因珠光(guang)體量多，而不是滲(shen)碳(tan)體在邊界的分布。必(bi)須注(zhu)意的是，如果鋼的含碳(tan)量高于0.15%，高錳含量對正火鋼的沖擊性(xing)能影響起到(dao)了(le)決定(ding)性(xing)作用。因為鋼的高淬透性(xing)引起奧氏體轉變成脆性(xing)的上貝(bei)氏體，而不是鐵素體或珠光(guang)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，加入量達到2%就能防止熱軋態和正火鋼晶界滲碳體的形成，同時實質降低開始轉變溫度TS，升高夏比沖擊曲線峰值。

進(jin)一步增加鎳(nie)含(han)(han)(han)量(liang)，改善(shan)沖(chong)擊韌性效果則降(jiang)低。如果這時(shi)含(han)(han)(han)碳(tan)量(liang)低至正火后無(wu)碳(tan)化物(wu)出現時(shi)，鎳(nie)對(dui)轉變溫(wen)度(du)的(de)影響將變得很有限。在含(han)(han)(han)碳(tan)約0.10%的(de)正火鋼中(zhong)加入(ru)鎳(nie)，最大(da)的(de)好處是細化晶粒和(he)降(jiang)低游離氮含(han)(han)(han)量(liang)，但其(qi)機理(li)目前尚不清楚。可能是由(you)于鎳(nie)作為奧氏體的(de)穩定劑(ji)從而降(jiang)低了奧氏體分(fen)解的(de)溫(wen)度(du)。

3）磷。在純凈的鐵-磷合金中，由于鐵素體晶界會發生磷偏析降低了抗拉強度Rm而使晶粒之間脆化。此外，由于磷還是鐵素體的穩定劑。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果是，在穩定晶粒尺寸的鐵-碳合金中按重量百分比加入硅，使50%轉變溫度升高約44℃。此外，硅與磷相似，是鐵素鐵的穩定劑，能促進鐵素體晶粒長大。按重量百分數計，硅加入正火鋼中將提高平均能量轉換溫度約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的形成細化了鐵素體晶粒。這兩種作用的結果是，每增加0.1%的鋁，將使轉變溫度降低約40℃。然而，當鋁的加入量超過了需要，“固化”游離氮的作用將變弱。

6）氧。鋼中的氧會在晶界產生偏析導致鐵合金晶間斷裂。鋼中氧含量高至0.01%，斷裂就會沿著脆化晶粒的晶界產生的連續通道發生。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。

4. 含碳量在0.3%～0.8%的影響

亞共析(xi)(xi)鋼的含碳量在0.3%～0.8%，先(xian)共析(xi)(xi)鐵素體(ti)(ti)(ti)是連續相并(bing)首先(xian)在奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)晶(jing)(jing)界(jie)形(xing)成(cheng)。珠光體(ti)(ti)(ti)在奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)晶(jing)(jing)粒內(nei)形(xing)成(cheng)，同時占顯微組織的35%～100%。此外，還有多種聚(ju)集組織在每(mei)一個奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)晶(jing)(jing)粒內(nei)形(xing)成(cheng)，使珠光體(ti)(ti)(ti)成(cheng)為多晶(jing)(jing)體(ti)(ti)(ti)。

由于珠光(guang)體(ti)強度比先(xian)共析(xi)鐵(tie)素體(ti)高，所以(yi)限(xian)制(zhi)了鐵(tie)素體(ti)的流動，從而(er)使鋼的屈(qu)服強度和應變(bian)硬化率(lv)隨著珠光(guang)體(ti)含碳(tan)量(liang)的增(zeng)加(jia)而(er)增(zeng)加(jia)。限(xian)制(zhi)作用隨硬化塊(kuai)數量(liang)增(zeng)加(jia)，珠光(guang)體(ti)對先(xian)共析(xi)晶(jing)粒尺寸的細化而(er)增(zeng)強。

鋼中有(you)大(da)量珠光體(ti)時(shi)(shi)，形變(bian)過程中會在低溫和(he)/或高應變(bian)率時(shi)(shi)形成微型解理裂(lie)紋。雖然也有(you)某些內部聚集(ji)組織斷面，但斷裂(lie)通道最初(chu)還是沿(yan)著解理面穿行。所以，在鐵素(su)體(ti)片(pian)之間、相(xiang)鄰(lin)聚集(ji)組織中的鐵素(su)體(ti)晶粒內有(you)某些擇優取向。

5. 貝氏體鋼斷裂

在含碳(tan)量為(wei)0.10%的低碳(tan)鋼中加入(ru)0.05%鉬和(he)硼(peng)可優化通常發生在700～850℃奧(ao)氏體(ti)-鐵素體(ti)轉(zhuan)變，且不影響其后在450℃和(he)675℃時奧(ao)氏體(ti)-貝氏體(ti)轉(zhuan)變的動力學條件。

在大約525～675℃之間形(xing)成的(de)貝(bei)(bei)氏(shi)體(ti)，通常(chang)稱為“上貝(bei)(bei)氏(shi)體(ti)”；在450～525℃之間形(xing)成的(de)稱為“下貝(bei)(bei)氏(shi)體(ti)”。兩(liang)種組織均由(you)針(zhen)狀鐵素體(ti)和分散的(de)碳化(hua)物(wu)組成。當轉(zhuan)變溫度(du)從675℃降至450℃時，未回(hui)火貝(bei)(bei)氏(shi)體(ti)的(de)抗拉(la)強度(du)會從585MPa升(sheng)高至1170MPa。

因為轉變(bian)溫度由合金元(yuan)素(su)含量決定，并間(jian)接(jie)影響屈服和抗拉強度。這些(xie)鋼(gang)獲(huo)得的高(gao)強度是以下兩種作用的結果：

1）當轉變(bian)溫度降低時，貝氏體鐵(tie)素體片尺寸不斷細化。

2）在下貝氏體內精細的碳化(hua)物(wu)不斷(duan)分散(san)。這些鋼的斷(duan)口(kou)特征在很大程度上取決于抗拉強度和(he)轉變溫度。

有兩種作(zuo)用要注(zhu)意：第(di)一，一定(ding)的抗拉強度級別，回火下貝氏(shi)體(ti)的夏比沖(chong)擊性能(neng)遠(yuan)遠(yuan)優于(yu)未回火的上(shang)貝氏(shi)體(ti)。原因是在上(shang)貝氏(shi)體(ti)中，球光體(ti)內的解理小平面切割了若干(gan)貝氏(shi)體(ti)晶粒，決定(ding)斷(duan)裂的主要尺寸是奧氏(shi)體(ti)晶粒尺寸。

在(zai)下貝(bei)氏體(ti)中，針(zhen)(zhen)狀(zhuang)鐵素(su)體(ti)內的(de)(de)解理(li)面未排成一直線，因(yin)此決定準(zhun)解理(li)斷裂面是(shi)(shi)否斷裂的(de)(de)主要(yao)特征是(shi)(shi)針(zhen)(zhen)狀(zhuang)鐵素(su)體(ti)晶(jing)(jing)粒(li)尺寸(cun)。因(yin)為這(zhe)里(li)的(de)(de)針(zhen)(zhen)狀(zhuang)鐵素(su)體(ti)晶(jing)(jing)粒(li)尺寸(cun)僅(jin)為上貝(bei)氏體(ti)中的(de)(de)奧氏體(ti)晶(jing)(jing)粒(li)尺寸(cun)的(de)(de)1/2。所(suo)以，在(zai)同一強度(du)級別，下貝(bei)氏體(ti)轉變(bian)溫度(du)比(bi)上貝(bei)氏體(ti)低許多。

除(chu)了上面的(de)原因之外是碳(tan)化(hua)物(wu)分(fen)布。在上貝氏體(ti)(ti)中(zhong)碳(tan)化(hua)物(wu)位(wei)于晶界(jie)沿線，并(bing)(bing)通(tong)過降低抗拉(la)強(qiang)度Rm增(zeng)加脆(cui)性。在回火的(de)下貝氏體(ti)(ti)中(zhong)，碳(tan)化(hua)物(wu)非常均(jun)勻(yun)地分(fen)布的(de)鐵(tie)素體(ti)(ti)中(zhong)，同時通(tong)過限制(zhi)解理裂紋以提高(gao)抗拉(la)強(qiang)度并(bing)(bing)促進球化(hua)珠光體(ti)(ti)細(xi)化(hua)。

第二，要注意的是未回火合金中轉變溫度與抗拉強度的變化。在上貝氏體中，轉變溫度的降低會使針狀鐵素體尺寸細化同時升高延伸強度R_p0.2。

在(zai)下(xia)貝氏體(ti)中，為獲得(de)830MPa或(huo)更高的(de)抗(kang)(kang)拉強(qiang)(qiang)度，也可通過降(jiang)低轉(zhuan)變(bian)溫度提高強(qiang)(qiang)度的(de)方法實現(xian)。然(ran)而，因(yin)為上貝氏體(ti)的(de)斷口應力取決于(yu)奧氏體(ti)晶(jing)粒(li)尺寸(cun)，而此(ci)時(shi)的(de)碳(tan)化物顆粒(li)尺寸(cun)已經很大，因(yin)此(ci)通過回(hui)火提高抗(kang)(kang)拉強(qiang)(qiang)度的(de)作用很小。

6. 馬氏體鋼斷裂

碳或其它元素(su)加(jia)入鋼中可延(yan)遲奧氏(shi)體(ti)(ti)轉變成鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)和(he)珠光體(ti)(ti)或貝(bei)氏(shi)體(ti)(ti)，同(tong)時奧氏(shi)體(ti)(ti)化后如(ru)果冷(leng)卻(que)速度(du)足(zu)夠快，通過剪切工(gong)藝(yi)奧氏(shi)體(ti)(ti)會變成馬氏(shi)體(ti)(ti)而不(bu)需進行原(yuan)子擴散。

理想的馬氏(shi)體(ti)斷裂應(ying)具有以下特征。

◆ 因為(wei)轉變溫(wen)度很低（200℃或(huo)更(geng)低），四面體(ti)鐵素體(ti)或(huo)針狀馬氏體(ti)非常細。

◆ 因為通過剪切發生轉變，奧氏體(ti)(ti)(ti)中(zhong)的(de)碳原子(zi)來不及擴散出晶體(ti)(ti)(ti)，使(shi)鐵素體(ti)(ti)(ti)中(zhong)的(de)碳原子(zi)飽和從而使(shi)馬氏體(ti)(ti)(ti)晶粒拉長導致(zhi)晶格(ge)膨(peng)脹。

◆ 發生(sheng)馬(ma)氏(shi)體(ti)轉(zhuan)變要超過一定(ding)的(de)溫度范(fan)圍，因為初始生(sheng)成的(de)馬(ma)氏(shi)體(ti)片給以后的(de)奧氏(shi)體(ti)轉(zhuan)變成馬(ma)氏(shi)體(ti)增加(jia)阻力。所以，轉(zhuan)變后的(de)結構是(shi)馬(ma)氏(shi)體(ti)和殘(can)余奧氏(shi)體(ti)的(de)混合結構。

為了保證鋼的性能穩定，必須(xu)進行回(hui)火。高(gao)碳（0.3%以(yi)上）馬氏(shi)體，在以(yi)下范(fan)圍內(nei)回(hui)火約1h，經歷以(yi)下三個(ge)階(jie)段。

1）溫度達到約100℃時，馬氏體某些過飽(bao)和碳沉淀(dian)并形成非常(chang)細小的(de)ε-碳化物顆粒，分散于馬氏體中而降低(di)碳含量。

2）溫度在(zai)100～300℃之間，任(ren)何殘余奧氏體都可(ke)能轉(zhuan)變成貝氏體和ε-碳化物。

3）在第(di)3階段回(hui)火中，大約200℃起(qi)取決于碳含(han)量和合金成(cheng)分。當回(hui)火溫度升至(zhi)共析溫度，碳化物(wu)沉淀變粗同(tong)時Rp0.2降低(di)。

7.中強度鋼（620MPa<R_p0.2<1240MPa）斷裂

除了(le)消除應力提高沖擊(ji)韌性之外，回火(huo)還有以下(xia)兩種作(zuo)用(yong)：第(di)(di)一，轉(zhuan)變(bian)殘余奧氏體。殘留(liu)奧氏體將(jiang)在(zai)低溫約30℃轉(zhuan)變(bian)成(cheng)韌性針(zhen)狀下(xia)貝氏體。在(zai)較(jiao)高的(de)溫度(du)如600℃，殘余奧氏體會(hui)轉(zhuan)變(bian)成(cheng)脆性的(de)珠(zhu)光(guang)體。因此，鋼在(zai)550～600℃進行第(di)(di)一次回火(huo)，在(zai)300℃進行第(di)(di)二(er)次回火(huo)，以避免形成(cheng)脆性珠(zhu)光(guang)體，稱(cheng)這(zhe)種回火(huo)制度(du)為“二(er)次回火(huo)”。

第二，增(zeng)加(jia)彌散性碳化物(wu)含量（抗拉(la)強度(du)(du)Rm增(zeng)加(jia)），降低(di)屈(qu)服強度(du)(du)。如果升(sheng)高回(hui)火溫度(du)(du)，兩者都將會引起沖(chong)擊(ji)，轉(zhuan)變回(hui)火范圍降低(di)。因為顯(xian)微組織(zhi)變精細，在同(tong)樣強度(du)(du)級別，將提高抗拉(la)塑性。

回火脆性是可逆的。如果回火溫度高到超過了臨界范圍而降低了轉變溫度，可將材料再加熱后在臨界范圍處理，回火溫度才可以再升高。如果出現微量元素，表明脆性將得到改善。最重要的微量元素是銻、磷、錫、砷，加上錳和硅都有去脆作用。如果其它合金元素存在，鉬也能降低回火脆性，同時鎳和鉻也有一定的作用。
　

8. 高強度鋼（R_p0.2>1240MPa）斷裂
　　高強鋼可通過以下方法進行生產：淬火和回火；淬火和回火前奧氏體變形；退火和時效生產沉淀硬化鋼。此外，還可通過應變和再回火或回火期應變，都可進一步提高鋼的強度。

9. 不銹鋼斷裂

不銹鋼主(zhu)要由鐵(tie)-鉻(ge)、鐵(tie)-鉻(ge)-鎳合金和其它(ta)改善力學性能(neng)與抗蝕能(neng)力的元(yuan)素組成(cheng)。不銹鋼防蝕是因為在金屬表面(mian)生(sheng)成(cheng)了可防止進一步氧化的鉻(ge)氧化物—不可滲透層(ceng)。

因此，不(bu)銹鋼在(zai)氧化(hua)氣氛(fen)中(zhong)能防(fang)止腐蝕并(bing)使鉻氧化(hua)物層(ceng)得(de)到強化(hua)。但在(zai)還原(yuan)氣氛(fen)中(zhong)，鉻氧化(hua)層(ceng)受(shou)到損害。抗蝕性隨(sui)著鉻、鎳含(han)量增加而增加。鎳可全(quan)面提升(sheng)鐵的鈍化(hua)性。

增加碳(tan)是為(wei)了改善力學性能和保證(zheng)奧氏體不銹鋼性能的(de)穩定(ding)。一般說來，不銹鋼利用顯微(wei)組織進行分類(lei)。

◆ 馬氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼。屬(shu)于(yu)鐵-鉻(ge)合(he)金，可進行奧氏(shi)體(ti)化(hua)和后序熱處理(li)生成馬氏(shi)體(ti)。通常含鉻(ge)12%，含碳0.15%。

◆ 鐵素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)。含鉻(ge)(ge)約(yue)14%～18%，碳0.12%。因為鉻(ge)(ge)是鐵素體(ti)的(de)穩定劑，奧氏體(ti)相被超(chao)過13%的(de)鉻(ge)(ge)徹底(di)抑制，因而是完(wan)全的(de)鐵素體(ti)相。

◆ 奧氏(shi)體(ti)不銹鋼。鎳是奧氏(shi)體(ti)的強(qiang)穩定劑，因此，在(zai)室溫(wen)(wen)、低(di)于室溫(wen)(wen)或(huo)高(gao)溫(wen)(wen)狀態(tai)下，鎳含量(liang)為8%，鉻含量(liang)為18%（300型）能使奧氏(shi)體(ti)相非常穩定。奧氏(shi)體(ti)不銹鋼類似于鐵(tie)素體(ti)型，不能通過(guo)馬氏(shi)體(ti)轉變而硬化。

鐵素體(ti)和馬(ma)氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)(gang)特征，如晶粒尺寸等與同級別(bie)的其它鐵素體(ti)鋼(gang)(gang)和馬(ma)氏(shi)體(ti)鋼(gang)(gang)相似(si)。

奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹系FCC結(jie)構，在冷(leng)凍(dong)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)下都(dou)不(bu)(bu)可能解理(li)斷裂(lie)。大(da)型件冷(leng)軋80%后(hou)，310型不(bu)(bu)銹鋼(gang)有極(ji)高(gao)的(de)(de)(de)屈服強度(du)(du)(du)和(he)缺口敏感性，甚至(zhi)在溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)低(di)至(zhi)-253℃還具(ju)有1.0的(de)(de)(de)缺口敏感性比。因此，可用于(yu)導彈系統的(de)(de)(de)液氫(qing)貯(zhu)存(cun)(cun)箱(xiang)。相似的(de)(de)(de)301型不(bu)(bu)銹鋼(gang)可用于(yu)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)低(di)至(zhi)183℃的(de)(de)(de)液氧(yang)貯(zhu)存(cun)(cun)箱(xiang)。但在這些溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)以下是不(bu)(bu)穩(wen)定(ding)的(de)(de)(de)，如發生任何塑性變(bian)形，不(bu)(bu)穩(wen)定(ding)的(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)都(dou)會(hui)變(bian)成脆(cui)性的(de)(de)(de)非(fei)回(hui)火馬氏(shi)體(ti)(ti)。絕大(da)多數奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)鋼(gang)用于(yu)防腐環境，被加(jia)熱至(zhi)500～900℃溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)范圍(wei)(wei)，鉻碳化物會(hui)沉淀在奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)晶(jing)界，結(jie)果使晶(jing)界附近范圍(wei)(wei)內(nei)的(de)(de)(de)鉻層被完全耗盡。該部位非(fei)常容易受到腐蝕和(he)局(ju)部腐蝕，如果存(cun)(cun)在應力，還可導致晶(jing)脆(cui)性斷裂(lie)。

為了減輕上述(shu)危害，可加(jia)入少(shao)量(liang)性能強(qiang)于鉻碳化(hua)(hua)物的(de)元素，例如(ru)鈦(tai)或鈮(ni)，與碳形成(cheng)合金碳化(hua)(hua)物，防止鉻被耗盡(jin)和隨之(zhi)而致的(de)應(ying)力(li)腐蝕裂紋(wen)。常稱(cheng)這種處(chu)理為“穩定(ding)化(hua)(hua)處(chu)理”。

奧氏體不銹(xiu)鋼也常用(yong)于高溫(wen)，如(ru)壓(ya)力容器(qi)，防止和滿足(zu)抗腐蝕和抗蠕變。某(mou)些(xie)鋼種因為(wei)在焊(han)后(hou)熱(re)處(chu)理和高溫(wen)環境下對熱(re)影(ying)響區及其附(fu)近的裂(lie)(lie)紋十(shi)分敏感。所(suo)以，當焊(han)接再加熱(re)時，受高溫(wen)作用(yong)，鈮(ni)或(huo)鈦碳化物(wu)會在晶(jing)(jing)粒內和晶(jing)(jing)界沉(chen)淀，導致裂(lie)(lie)紋產生而影(ying)響使用(yong)壽命，這必須給(gei)予高度重視。

文章源自公眾號：工業爐節(jie)能技術