用于各行業的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)材品種達(da)數千(qian)種之(zhi)多。每種鋼(gang)(gang)(gang)(gang)材都因(yin)不(bu)同的(de)(de)(de)性(xing)(xing)(xing)(xing)能、化(hua)學(xue)成分(fen)(fen)或合金種類和含量(liang)而(er)(er)具(ju)有不(bu)同的(de)(de)(de)商品名稱。雖(sui)然(ran)(ran)斷裂(lie)韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)值(zhi)大大方(fang)便了(le)每種鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)選擇，然(ran)(ran)而(er)(er)這些參(can)數很(hen)難適用于所有鋼(gang)(gang)(gang)(gang)材。主要(yao)原(yuan)因(yin)有：第一，因(yin)為在(zai)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)冶煉時(shi)需加入一定(ding)數量(liang)的(de)(de)(de)某種或多種合金元素，成材后再經(jing)簡單(dan)熱(re)處(chu)理(li)便可獲得不(bu)同的(de)(de)(de)顯微(wei)組織，從(cong)而(er)(er)改變(bian)了(le)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)原(yuan)有性(xing)(xing)(xing)(xing)能；第二，因(yin)為煉鋼(gang)(gang)(gang)(gang)和澆注過程中(zhong)產(chan)生的(de)(de)(de)缺陷(xian)，特別是(shi)集(ji)中(zhong)缺陷(xian)（如(ru)氣孔(kong)、夾(jia)雜等）在(zai)軋(ya)制時(shi)極其敏感，并且在(zai)同一化(hua)學(xue)成分(fen)(fen)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)不(bu)同爐次之(zhi)間，甚至在(zai)同一鋼(gang)(gang)(gang)(gang)坯的(de)(de)(de)不(bu)同部位發(fa)(fa)生不(bu)同的(de)(de)(de)改變(bian)，從(cong)而(er)(er)影響鋼(gang)(gang)(gang)(gang)材的(de)(de)(de)質量(liang)。由于鋼(gang)(gang)(gang)(gang)材韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)主要(yao)取決于顯微(wei)結構和缺陷(xian)的(de)(de)(de)分(fen)(fen)散（嚴防集(ji)中(zhong)缺陷(xian)）度，而(er)(er)不(bu)是(shi)化(hua)學(xue)成分(fen)(fen)。所以(yi)，經(jing)熱(re)處(chu)理(li)后韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)會發(fa)(fa)生很(hen)大變(bian)化(hua)。要(yao)深入探(tan)究(jiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)材性(xing)(xing)(xing)(xing)能及其斷裂(lie)原(yuan)因(yin)，還需掌握物(wu)理(li)冶金學(xue)和顯微(wei)組織與鋼(gang)(gang)(gang)(gang)材韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)關系(xi)。

1. 鐵素體-珠光體鋼斷裂

鐵(tie)素(su)體-珠光體鋼(gang)占鋼(gang)總產(chan)量的絕(jue)大多數。它們通常(chang)是含碳量在0.05%～0.20%之間的鐵(tie)-碳和為(wei)提高屈服強度及(ji)韌性而加入的其它少量合金元素(su)的合金。

鐵素(su)體(ti)(ti)-珠(zhu)光體(ti)(ti)的顯微(wei)(wei)組織由BBC鐵（鐵素(su)體(ti)(ti)）、0.01%C、可溶合金和(he)Fe3C組成(cheng)。在(zai)碳含量很低的碳鋼中，滲碳體(ti)(ti)顆粒（碳化物）停留在(zai)鐵素(su)體(ti)(ti)晶(jing)(jing)粒邊界和(he)晶(jing)(jing)粒之中。但(dan)當碳含量高于(yu)(yu)0.02%時(shi)，絕大(da)多數(shu)的Fe3C形成(cheng)具有某些鐵素(su)體(ti)(ti)的片狀結(jie)構，而(er)稱為(wei)珠(zhu)光體(ti)(ti)，同時(shi)趨(qu)向于(yu)(yu)作為(wei)“晶(jing)(jing)粒”和(he)球結(jie)（晶(jing)(jing)界析(xi)出(chu)物）分散在(zai)鐵素(su)體(ti)(ti)基(ji)體(ti)(ti)中。含碳量在(zai)0.10%～0.20%的低碳鋼顯微(wei)(wei)組織中，珠(zhu)光體(ti)(ti)含量占(zhan)10%～25%。

盡管珠(zhu)光(guang)體(ti)顆粒很堅(jian)硬，但卻(que)能(neng)非常廣泛(fan)地(di)分散在鐵(tie)素(su)體(ti)基體(ti)上，并(bing)且圍繞鐵(tie)素(su)體(ti)輕松地(di)變形(xing)。通常，鐵(tie)素(su)體(ti)的(de)晶粒尺寸會隨著珠(zhu)光(guang)體(ti)含量的(de)增(zeng)加而減小。因(yin)為珠(zhu)光(guang)體(ti)球結(jie)的(de)形(xing)成和轉化會妨礙鐵(tie)素(su)體(ti)晶粒長(chang)大。因(yin)此，珠(zhu)光(guang)體(ti)會通過升高(gao)(gao)d-1/2（d為晶粒平均(jun)直徑）而間接升高(gao)(gao)拉伸(shen)屈服應力δy。

從斷裂分析的(de)(de)觀點看，在低碳鋼中有兩種含(han)(han)碳量范(fan)圍的(de)(de)鋼，其性(xing)(xing)能令(ling)人(ren)關(guan)注。一是(shi)，含(han)(han)碳量在0.03%以下，碳以珠光體(ti)(ti)球結的(de)(de)形式(shi)存在，對(dui)鋼的(de)(de)韌(ren)性(xing)(xing)影響(xiang)較小；二是(shi)，含(han)(han)碳量較高時，以球光體(ti)(ti)形式(shi)直接影響(xiang)韌(ren)性(xing)(xing)和夏(xia)比曲線。

2. 處理工藝的影響

實踐得(de)知，水淬(cui)火(huo)鋼的(de)沖擊性能(neng)優于退火(huo)或正(zheng)火(huo)鋼的(de)沖擊性能(neng)，原因在于快冷(leng)阻(zu)止了滲碳體(ti)(ti)在晶界形成，并促使鐵素體(ti)(ti)晶粒(li)變(bian)細。

許(xu)多鋼材是在熱(re)軋狀態(tai)下銷售，軋制條件(jian)對沖擊(ji)性(xing)能有很大影(ying)響。較低的終軋溫度會降低沖擊(ji)轉變溫度，增大冷(leng)卻速度和促使鐵(tie)素(su)體(ti)晶(jing)粒變細，從而(er)提高鋼材韌(ren)性(xing)。厚(hou)板因冷(leng)卻速度比(bi)薄(bo)板慢(man)，鐵(tie)素(su)體(ti)晶(jing)粒比(bi)薄(bo)板粗大。所以，在同樣(yang)的熱(re)處理(li)(li)條件(jian)下厚(hou)板比(bi)薄(bo)板更脆(cui)性(xing)。因此，熱(re)軋后常(chang)用正(zheng)火處理(li)(li)以改善(shan)鋼板性(xing)能。

熱軋也可生(sheng)產各(ge)向異性(xing)鋼和各(ge)種混合組織(zhi)、珠光體帶(dai)、夾雜(za)晶界(jie)與軋制方向一致(zhi)的定向韌性(xing)鋼。珠光體帶(dai)和拉長后的夾雜(za)粗大(da)分散成鱗片狀，對夏比轉變溫度范圍低溫處的缺口韌性(xing)有很大(da)影響。

3. 鐵素體-可溶合金元素的影響

絕大多數合(he)(he)金(jin)元素加入低碳鋼，是為了生產在某些環境溫度下的固溶(rong)體硬化鋼，提(ti)高(gao)晶格摩(mo)擦應力(li)δi。但目前還不(bu)能僅(jin)用公式預(yu)測較低屈(qu)服應力(li)，除非已知晶粒(li)尺(chi)寸。雖然(ran)屈(qu)服應力(li)的決定因(yin)素是正火溫度和(he)冷卻速度，然(ran)而這種研究(jiu)方法(fa)仍很(hen)重要，因(yin)為可以(yi)通過(guo)提(ti)高(gao)δi預(yu)測單個合(he)(he)金(jin)元素可降(jiang)低韌性的范(fan)圍。

鐵(tie)素體鋼的(de)無塑性(xing)轉(zhuan)變（NDT）溫度和(he)夏(xia)比轉(zhuan)變溫度的(de)回歸分析(xi)至今尚無報(bao)導(dao)，然而(er)這些也僅限(xian)于(yu)加(jia)入單個(ge)合金(jin)(jin)元素對韌性(xing)影(ying)響的(de)定(ding)性(xing)討(tao)論。以下(xia)就(jiu)幾種合金(jin)(jin)元素對鋼性(xing)能的(de)影(ying)響作簡要介紹(shao)。

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(qian)兩(liang)種作(zuo)(zuo)用說明NDT溫度隨(sui)著錳量的增(zeng)加而降低(di)，后兩(liang)種作(zuo)(zuo)用會引起(qi)夏比曲(qu)線(xian)峰值更尖。

鋼(gang)含(han)碳(tan)量(liang)(liang)較高時，錳(meng)能(neng)顯(xian)著降(jiang)低約(yue)50%轉變溫度。其原因(yin)可能(neng)是(shi)因(yin)珠光體(ti)量(liang)(liang)多(duo)，而不是(shi)滲(shen)碳(tan)體(ti)在邊(bian)界的分布。必(bi)須注意的是(shi)，如果鋼(gang)的含(han)碳(tan)量(liang)(liang)高于(yu)0.15%，高錳(meng)含(han)量(liang)(liang)對正(zheng)火鋼(gang)的沖擊性能(neng)影(ying)響起(qi)到了決定性作用。因(yin)為鋼(gang)的高淬透性引起(qi)奧(ao)氏體(ti)轉變成脆性的上貝氏體(ti)，而不是(shi)鐵素(su)體(ti)或(huo)珠光體(ti)。

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。

進一步增加鎳含(han)(han)量，改善沖擊韌性(xing)效果則降低(di)。如果這(zhe)時含(han)(han)碳(tan)量低(di)至正(zheng)火(huo)后無(wu)碳(tan)化物出現時，鎳對轉變溫度(du)(du)的(de)影響將變得很有(you)限。在含(han)(han)碳(tan)約0.10%的(de)正(zheng)火(huo)鋼中加入鎳，最大的(de)好處(chu)是細化晶粒和降低(di)游離氮含(han)(han)量，但(dan)其機(ji)理目(mu)前尚不清(qing)楚。可能是由于(yu)鎳作(zuo)為奧氏(shi)體的(de)穩定劑從而降低(di)了(le)奧氏(shi)體分解的(de)溫度(du)(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

亞共析鋼的(de)含碳量在0.3%～0.8%，先(xian)共析鐵(tie)素體(ti)是連續相并(bing)首先(xian)在奧(ao)氏體(ti)晶(jing)(jing)界形(xing)(xing)成(cheng)。珠光(guang)體(ti)在奧(ao)氏體(ti)晶(jing)(jing)粒(li)內形(xing)(xing)成(cheng)，同時(shi)占顯微組(zu)織的(de)35%～100%。此外，還(huan)有(you)多種聚集組(zu)織在每一個奧(ao)氏體(ti)晶(jing)(jing)粒(li)內形(xing)(xing)成(cheng)，使珠光(guang)體(ti)成(cheng)為多晶(jing)(jing)體(ti)。

由于珠光體(ti)(ti)強度比先共析(xi)(xi)鐵(tie)素體(ti)(ti)高，所以限(xian)制了鐵(tie)素體(ti)(ti)的(de)流動，從而(er)使鋼的(de)屈服(fu)強度和應變硬化(hua)率(lv)隨著珠光體(ti)(ti)含碳量的(de)增(zeng)加(jia)而(er)增(zeng)加(jia)。限(xian)制作用隨硬化(hua)塊數量增(zeng)加(jia)，珠光體(ti)(ti)對(dui)先共析(xi)(xi)晶粒(li)尺寸(cun)的(de)細化(hua)而(er)增(zeng)強。

鋼(gang)中有大量珠光體時，形變過程中會在(zai)低溫和/或高(gao)應(ying)變率(lv)時形成微(wei)型(xing)解理裂紋。雖然也有某(mou)些(xie)內(nei)部聚集(ji)組(zu)(zu)織斷面(mian)(mian)，但斷裂通(tong)道最初還(huan)是(shi)沿著解理面(mian)(mian)穿行。所以，在(zai)鐵(tie)素(su)體片之間、相鄰聚集(ji)組(zu)(zu)織中的鐵(tie)素(su)體晶粒內(nei)有某(mou)些(xie)擇優取向。

5. 貝氏體鋼斷裂

在含(han)碳量為0.10%的低碳鋼中(zhong)加入0.05%鉬和硼(peng)可優化通常發生在700～850℃奧氏體(ti)-鐵素體(ti)轉變，且不影響其后在450℃和675℃時奧氏體(ti)-貝氏體(ti)轉變的動(dong)力(li)學條件。

在大約525～675℃之(zhi)間形(xing)(xing)成(cheng)的貝氏體(ti)，通常稱(cheng)為(wei)“上(shang)貝氏體(ti)”；在450～525℃之(zhi)間形(xing)(xing)成(cheng)的稱(cheng)為(wei)“下貝氏體(ti)”。兩(liang)種組織均由(you)針(zhen)狀鐵素體(ti)和分(fen)散的碳(tan)化物(wu)組成(cheng)。當轉變溫度(du)從(cong)675℃降至(zhi)450℃時，未回火貝氏體(ti)的抗(kang)拉強度(du)會從(cong)585MPa升(sheng)高至(zhi)1170MPa。

因為轉變溫(wen)度由合金元素(su)含量(liang)決(jue)定，并間接影響屈服和抗拉強度。這些鋼獲得的高強度是以(yi)下(xia)兩(liang)種作用的結果：

1）當(dang)轉變溫度降(jiang)低時，貝氏體鐵素體片尺寸不(bu)斷細(xi)化。

2）在下貝氏體內精細(xi)的碳(tan)化物(wu)不斷分(fen)散。這些鋼的斷口特征(zheng)在很大程度上取決(jue)于抗拉強(qiang)度和轉(zhuan)變(bian)溫度。

有兩種作用要注意：第一，一定的(de)抗拉強度級別(bie)，回火(huo)(huo)下貝(bei)(bei)氏體(ti)的(de)夏比沖(chong)擊性能(neng)遠(yuan)遠(yuan)優于(yu)未回火(huo)(huo)的(de)上貝(bei)(bei)氏體(ti)。原因是在上貝(bei)(bei)氏體(ti)中，球光體(ti)內的(de)解理小平面(mian)切(qie)割了若(ruo)干(gan)貝(bei)(bei)氏體(ti)晶(jing)粒，決定斷裂的(de)主(zhu)要尺寸是奧氏體(ti)晶(jing)粒尺寸。

在下貝(bei)氏體(ti)中，針(zhen)(zhen)狀鐵(tie)素體(ti)內(nei)的解理面(mian)未排成一(yi)直(zhi)線，因此決定準解理斷裂面(mian)是否斷裂的主要特(te)征(zheng)是針(zhen)(zhen)狀鐵(tie)素體(ti)晶(jing)粒尺寸。因為這里的針(zhen)(zhen)狀鐵(tie)素體(ti)晶(jing)粒尺寸僅(jin)為上貝(bei)氏體(ti)中的奧(ao)氏體(ti)晶(jing)粒尺寸的1/2。所以(yi)，在同(tong)一(yi)強度級別，下貝(bei)氏體(ti)轉變溫度比上貝(bei)氏體(ti)低許(xu)多。

除了上(shang)面的原因(yin)之(zhi)外是碳(tan)化(hua)物分(fen)布。在(zai)上(shang)貝(bei)氏體中(zhong)碳(tan)化(hua)物位于晶(jing)界沿線(xian)，并通(tong)(tong)過降低(di)抗拉強(qiang)度Rm增加脆性。在(zai)回火的下貝(bei)氏體中(zhong)，碳(tan)化(hua)物非常均勻地分(fen)布的鐵素體中(zhong)，同時通(tong)(tong)過限制(zhi)解(jie)理裂紋以提高(gao)抗拉強(qiang)度并促進球(qiu)化(hua)珠光體細(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。

在下貝氏體中，為獲得830MPa或更(geng)高的抗(kang)(kang)拉強度(du)，也可通過(guo)降低轉變溫(wen)度(du)提(ti)高強度(du)的方法實現。然而(er)，因為上貝氏體的斷(duan)口應力取(qu)決于奧(ao)氏體晶(jing)粒(li)尺寸，而(er)此(ci)時的碳化物(wu)顆粒(li)尺寸已經(jing)很(hen)大，因此(ci)通過(guo)回火提(ti)高抗(kang)(kang)拉強度(du)的作用(yong)很(hen)小。

6. 馬氏體鋼斷裂

碳或其它元素加入鋼中可延(yan)遲奧氏(shi)(shi)體(ti)轉變成(cheng)鐵素體(ti)和珠(zhu)光體(ti)或貝氏(shi)(shi)體(ti)，同時奧氏(shi)(shi)體(ti)化后如果冷卻速度足(zu)夠快，通(tong)過(guo)剪切工藝奧氏(shi)(shi)體(ti)會變成(cheng)馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)而不需進(jin)行(xing)原子擴散。

理想的馬氏體斷裂(lie)應具有(you)以(yi)下特征。

◆ 因為轉變(bian)溫度很低（200℃或更(geng)低），四面體鐵素體或針狀馬氏體非常細。

◆ 因為通過剪切發生(sheng)轉(zhuan)變，奧(ao)氏體中的(de)(de)碳(tan)原(yuan)子(zi)來(lai)不及擴散出晶體，使鐵素體中的(de)(de)碳(tan)原(yuan)子(zi)飽和(he)從而(er)使馬氏體晶粒拉(la)長(chang)導(dao)致(zhi)晶格膨脹。

◆ 發生馬氏體(ti)轉變要超過(guo)一(yi)定的溫(wen)度范圍，因為初始生成的馬氏體(ti)片給(gei)以(yi)后的奧氏體(ti)轉變成馬氏體(ti)增加阻力。所(suo)以(yi)，轉變后的結構(gou)是馬氏體(ti)和(he)殘余奧氏體(ti)的混(hun)合結構(gou)。

為(wei)了保證鋼(gang)的性(xing)能(neng)穩(wen)定(ding)，必須(xu)進行回(hui)火。高(gao)碳（0.3%以(yi)上）馬(ma)氏體，在以(yi)下(xia)范圍內(nei)回(hui)火約1h，經(jing)歷以(yi)下(xia)三個階段。

1）溫(wen)度達到(dao)約100℃時，馬(ma)氏(shi)體(ti)某些過飽和碳沉(chen)淀(dian)并形成非常細小的ε-碳化物顆粒，分散于馬(ma)氏(shi)體(ti)中而降低碳含(han)量。

2）溫(wen)度在100～300℃之間，任(ren)何殘余奧氏(shi)體(ti)都可能轉(zhuan)變成貝氏(shi)體(ti)和ε-碳(tan)化物。

3）在第(di)3階段回火(huo)中，大(da)約200℃起取決于碳(tan)含量和合(he)金(jin)成分。當回火(huo)溫(wen)度升至共析溫(wen)度，碳(tan)化物沉淀變粗同時Rp0.2降低(di)。

7.中強度鋼（620MPa<R_p0.2<1240MPa）斷裂

除(chu)了消除(chu)應力提高沖擊韌性之外，回(hui)火(huo)(huo)還有以(yi)下(xia)兩(liang)種作用：第一(yi)(yi)，轉變(bian)殘(can)(can)余奧氏(shi)(shi)體(ti)。殘(can)(can)留(liu)奧氏(shi)(shi)體(ti)將在(zai)(zai)低溫約30℃轉變(bian)成韌性針狀下(xia)貝(bei)氏(shi)(shi)體(ti)。在(zai)(zai)較高的溫度如600℃，殘(can)(can)余奧氏(shi)(shi)體(ti)會(hui)轉變(bian)成脆性的珠(zhu)(zhu)光(guang)體(ti)。因此，鋼在(zai)(zai)550～600℃進行第一(yi)(yi)次(ci)回(hui)火(huo)(huo)，在(zai)(zai)300℃進行第二次(ci)回(hui)火(huo)(huo)，以(yi)避(bi)免形成脆性珠(zhu)(zhu)光(guang)體(ti)，稱(cheng)這(zhe)種回(hui)火(huo)(huo)制度為“二次(ci)回(hui)火(huo)(huo)”。

第二，增加彌散性碳化物含量(liang)（抗拉強(qiang)度(du)Rm增加），降(jiang)低(di)屈服強(qiang)度(du)。如果升高回火溫度(du)，兩者都將(jiang)會引起沖(chong)擊，轉變(bian)回火范圍(wei)降(jiang)低(di)。因為顯微組織(zhi)變(bian)精細(xi)，在(zai)同樣強(qiang)度(du)級(ji)別，將(jiang)提高抗拉塑性。

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(bu)銹鋼主要(yao)由鐵-鉻、鐵-鉻-鎳(nie)合金和其它(ta)改善力學性能與(yu)抗蝕能力的元素組(zu)成。不(bu)銹鋼防蝕是因為(wei)在金屬(shu)表(biao)面生(sheng)成了可防止進一步氧(yang)化的鉻氧(yang)化物—不(bu)可滲透層。

因此，不銹鋼在(zai)氧化(hua)(hua)(hua)氣(qi)氛中(zhong)能防(fang)止(zhi)腐(fu)蝕(shi)并使鉻(ge)(ge)氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)層得到(dao)強(qiang)化(hua)(hua)(hua)。但在(zai)還(huan)原氣(qi)氛中(zhong)，鉻(ge)(ge)氧化(hua)(hua)(hua)層受到(dao)損害。抗蝕(shi)性隨著鉻(ge)(ge)、鎳(nie)含量增(zeng)加而增(zeng)加。鎳(nie)可全面提升鐵的鈍化(hua)(hua)(hua)性。

增加碳(tan)是為了改善力學性能和保證奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼性能的穩定。一般說來(lai)，不銹(xiu)鋼利用顯微組織(zhi)進行分類。

◆ 馬氏體(ti)不銹(xiu)鋼。屬于(yu)鐵-鉻(ge)(ge)合金，可(ke)進行奧氏體(ti)化和(he)后序(xu)熱處理生成馬氏體(ti)。通(tong)常含(han)鉻(ge)(ge)12%，含(han)碳0.15%。

◆ 鐵素(su)體不銹(xiu)鋼。含鉻約14%～18%，碳0.12%。因為鉻是(shi)鐵素(su)體的(de)穩定劑，奧氏體相(xiang)被超過13%的(de)鉻徹底抑制，因而是(shi)完全的(de)鐵素(su)體相(xiang)。

◆ 奧(ao)(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼。鎳是(shi)奧(ao)(ao)氏體(ti)的強穩(wen)定(ding)劑，因此，在(zai)室(shi)溫(wen)、低于室(shi)溫(wen)或高溫(wen)狀態下，鎳含(han)量為8%，鉻(ge)含(han)量為18%（300型）能(neng)使奧(ao)(ao)氏體(ti)相非常穩(wen)定(ding)。奧(ao)(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼類似于鐵(tie)素體(ti)型，不(bu)能(neng)通過馬氏體(ti)轉變而硬化。

鐵(tie)素體和馬氏體不銹鋼特征，如(ru)晶粒(li)尺寸等與同級別的其它鐵(tie)素體鋼和馬氏體鋼相似。

奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹系(xi)FCC結(jie)構，在(zai)冷凍溫度(du)(du)下都不(bu)可(ke)(ke)能解理斷裂(lie)。大型(xing)件冷軋(ya)80%后(hou)，310型(xing)不(bu)銹鋼(gang)有極高的(de)屈(qu)服強度(du)(du)和缺(que)(que)口(kou)(kou)敏(min)感(gan)性(xing)(xing)，甚至(zhi)(zhi)在(zai)溫度(du)(du)低至(zhi)(zhi)-253℃還(huan)具(ju)有1.0的(de)缺(que)(que)口(kou)(kou)敏(min)感(gan)性(xing)(xing)比。因(yin)此，可(ke)(ke)用(yong)(yong)于導彈系(xi)統的(de)液氫貯存(cun)(cun)箱(xiang)(xiang)。相似(si)的(de)301型(xing)不(bu)銹鋼(gang)可(ke)(ke)用(yong)(yong)于溫度(du)(du)低至(zhi)(zhi)183℃的(de)液氧貯存(cun)(cun)箱(xiang)(xiang)。但在(zai)這些溫度(du)(du)以下是不(bu)穩(wen)定(ding)的(de)，如發生任何(he)塑性(xing)(xing)變形，不(bu)穩(wen)定(ding)的(de)奧(ao)氏(shi)體都會(hui)變成脆(cui)性(xing)(xing)的(de)非回火馬氏(shi)體。絕大多數(shu)奧(ao)氏(shi)體鋼(gang)用(yong)(yong)于防腐(fu)環境，被加熱至(zhi)(zhi)500～900℃溫度(du)(du)范圍，鉻碳化物會(hui)沉(chen)淀在(zai)奧(ao)氏(shi)體晶(jing)界，結(jie)果使(shi)晶(jing)界附近范圍內的(de)鉻層(ceng)被完全耗盡。該部位非常容易受(shou)到腐(fu)蝕和局部腐(fu)蝕，如果存(cun)(cun)在(zai)應力，還(huan)可(ke)(ke)導致晶(jing)脆(cui)性(xing)(xing)斷裂(lie)。

為了減輕上述危害(hai)，可加入少量性能強于鉻碳(tan)化物(wu)的(de)元(yuan)素，例如鈦或鈮，與(yu)碳(tan)形成(cheng)合(he)金碳(tan)化物(wu)，防止鉻被(bei)耗盡和隨之而致的(de)應(ying)力腐蝕裂紋(wen)。常稱這種處(chu)理為“穩定化處(chu)理”。

奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼也(ye)常用(yong)(yong)于高(gao)(gao)溫(wen)，如壓力容器(qi)，防(fang)止和(he)滿足(zu)抗(kang)腐蝕(shi)和(he)抗(kang)蠕變。某些鋼種因為(wei)在(zai)焊(han)后熱(re)處理和(he)高(gao)(gao)溫(wen)環境下對熱(re)影響區及其附(fu)近的裂(lie)紋十分(fen)敏感。所以(yi)，當(dang)焊(han)接(jie)再(zai)加(jia)熱(re)時，受高(gao)(gao)溫(wen)作用(yong)(yong)，鈮或鈦(tai)碳(tan)化物會在(zai)晶粒內(nei)和(he)晶界沉淀，導致裂(lie)紋產生而影響使用(yong)(yong)壽命(ming)，這必須給(gei)予(yu)高(gao)(gao)度重視。

文章源自：公眾號 工業(ye)爐節(jie)能技(ji)術