热处理制度对马氏体时效不锈钢韧性和断裂特征的影响_图文

1、 金 属 热 , 处 理 学 报 , 第 卷 。 作 用 下 微 孔 在碳 化 物 质点 处 优 先 生 核 长 大 时效过程 中 , 并 沿 晶 扩展 连 接 , 表 现 为 沿 晶 迭 波 方 式 断裂 照片 在 , , 钢 中有 明 显 的 时 效析 出相 沉 淀 , 如照片 # 、 所示 。 在 外力 作 用下 , 一 方 面 是 沉 淀 质 点 易 于 诱 发形 成 裂纹 源 另 一 方 面 由 于 大 量 细 小 时 效 相 的 析 出 引 起 基 体硬 化 位 错 受 到 束缚 , 滑移 过程受 阻 。 , 基 体 无 法 借 助 于 位 错 的进 一 步 滑 移 来 吸 收 能

2、 量 , 因 而 在 裂纹 , 尖 端产 生 很 大 的应 力 集 中 照片 同时 在; , 227 。 面 上 析 出 的 时 效 质点会 使 面 间 结合 力 降低 227 。 当应 力集 中 的 程 度 达 到 临 界 解 理 断 裂 应 力 时 显 示 了 一 个 有趣 的 结 果 , , 裂 纹 将 以解理 方 式 沿 ; 面 扩展 。 0 它 表 明撕 裂 大都产 生 在 马 氏 体 束 界 或晶 界 。 。 由于 裂 纹 在 晶 内解 理 扩 展 时 同 一 束 内 的 马 氏体 板 条 是 以 小 角 度边 界 相 邻 的 束 界 或 晶 界 则 往 往 阻 止 了裂 照 片

3、的特征很 , , 纹 的解 理 传 播 在 未 产 生 析 出 脆 化 的 束 界 或 晶 界 则大 都 以 撕 裂 的 形 式 相 连 马 氏 体 板 条 束 是 最 小 的破 断 单 位 。 好 地 说 明 了在 低碳 马 氏 体 钢 中 当 钢 经 中 间 等温 处 理 后 , 有 些 马 氏 体 板 条 边 界 或 束 界 因 质 点 的 非 均 匀 析 出而 脆 化 , 相 邻 板 条中 传 播 的 解 理 裂纹 易 于 在 这 些 板条 边 界 和 束 界 交 汇 形 成 台 阶 它 不像 照 片 那 样 形成 撕裂 岭 对应 应 , 。 , 而 是 导致 了 照 片 , 所 示

4、的羽毛状断 口 花样 。 花 样 特 征 与 板条 马 氏 体 结构特 征 完 全相 舌状 , ” 在 0 断 口 图 象 中 还 常能 看 到 照 片 22 7 。 所 示的 , 。 “ 花样 , 这 是 与; 57 。 57 。 , 微 孪 晶相 对 沿; , , 面 传 播 的 裂纹 与孪 晶交 截 时 , 改变方 向 , 继之 沿; 。 传播 “ , 从而 形 成 一 ” 个斜 面 当 通 过 孪 晶后 裂 纹 又 继 续沿 ; 22 7 扩展 , 形成 照 片 227 。 所示 的 舌状 花 样 这种 。 花 样 的 存 在 也 从另 一 个 侧 面 证 明 了 钢 中 准 解理 面

5、 是 ; 一 些 工 作 认 为 微 孪 晶 的 存在 可 以 导 致 解 理 断 裂 后 , 例如 文献 ! 认 为 。 # 2 钢 分 级 淬 火处 5 22 1 “ 理 后 韧性 的 变 化 和 准 解 理 方 式 的发 生 与 钢 中 孪 晶 数 量 增 加 有关 我 们 发 现 经 高 温 不 论 < 钢或 处理 钢 中微 孪 晶 数 量 均 增 加 , “ , 但 它 并 不 导 致 准 解 理 方 式断裂 。 , 钢 时效处 理后 。 有大 量 弥 散 质 点 析 出 综 上所 述 , 才导 致断 裂 方 式 向 准 解 理 转换 准解 理 ” 我们认 为将 归 为 较复

6、杂 的 一 类 “ 解理 ” 可 能 是 恰 当的 准 解理 往 八 内时 效&黄点 = 淆 品 迭波 断 裂 沿 , 8 迭波 断 裂 9 处理 丈 氏 体 板条 间 出质 点 品内时 效 质点 洽 品迭 波 十 穿 =770 迭 波 相 间断 裂 准 解 理断 裂 图 < 、 两 钢 在 不 同 热 处理 条 件 下自 彼微 组 织 及断 裂 特 征 训 第 期 热 处 理 制 度 对 马 氏体 时 效 不 锈 钢韧 性 和断 裂特征 的 影 响 , 往 形 成 于 基 体 组 织变 形能 力 不 均 匀 的 材 料 中 和 不变 形 的 “ 在裂纹 扩展 时 交 替形 成

7、一 些 变 形 的 , “ 塑性区 0 ” 脆性区 ” 。 按 照 断 裂 力学 的观 点 。 , 裂 纹 传 播过 程 中所做 的 断 裂功 包括两 部 分 , 破 坏 原 子 结合 键 所 消 耗 的 能 即 断裂 界 面 能 和 产 生 塑 性 变 形 的塑 性 功 是 用 以 评 定 材 料 断 裂性 质 的依 据 功 主 要 表 现 为 破坏 原 子 面 键 合 %解 理 & 的 表 面 能 . 这 两 部 分 功 的 相对 比 例就 断裂 塑性 , 在 解 理裂 纹 传 播 过 程 中材 料 基 本 上 不 发 生 塑 性变 形 而 在 韧 性断 裂 中 由 于 基体产 生

8、 变 形 , 功 大 为 增加 在着 “ 常常 要 比 表 面 能 高 出 几 倍 至 十 几 倍 在 某 些 变 形 不 均 匀的基 体 组 织 中 则 同 时 存 ” “ ” 性 区 %如 本 研究 中 钢 内 受到 时 效 脆 化 影 响 的 马 氏 体本 身 & 和 塑 性 区 %如 钢 中 脆 , , 未发 生 明显 脆 化 的 束 界 & 因 而 在裂纹 扩展 中交 替地 进 行 着解 理 和 变形 两 个 过 程 准解 理花样 # = , 形 成了 所 谓 示 。 综 上所 述 可将 0 < 、 两 钢 在 不 同 热 处 理 条件 下 显 微 组 织 及

9、断 裂 特 征 表 化 可 用 图 意表 示 六 = 、 结 2 22 1 “ 论 , ? 1 “ # / + , ( + 和 ? ? 1 , / + , ( 马 氏 体时 效不 锈 钢 均 存在 高温 缓 冷 脆 性 在 热 加 / 22 1 2 工 及 热 处 理 过 程 中 必 须 加 以 注 意 要 避免 ( 1 以 上 高 温 缓 冷 或 是 经 高温 处 理 后 在 , = !22 范 围 内 长 期等 温 停 留 22 1 ? 。 5 # 高温 缓 冷 脆性 的 本 质 在 于 重 新 加热 至 3 %对 + 1, ? 1 粒 子 沿 原 奥 氏体 晶界 析 出 , 。 导 致

10、沿 晶破 断 , 。 = 一 , 522 1 保温 一 小 时 水 淬 可 使 晶 界 碳 化 物粒 子 重 新溶 解 25 2 “ 随 后 的 快 冷 处 理 可 抑止 它 们 析 出 (2 1 ? 从而 消 除 脆 性 ( ( 进 一 步采 用 , , 3 % 对 含 + 钢& 或 。 , 含 钢 & 水淬 %反 复 三 次 & 的 热处 理 工 艺 可 细 化 组 织 / 进一 步 提 高 韧 性 = 晶 内 的 沉 淀 析 出是 导 致 2 27 。 2 2 1 / + , ( / 钢时 效脆化 的 原 因 材 料 以 准 解 理方 式 破 断 , , 解理 沿

11、 ; = 面进 行 。 ; 57 。 微 孪 晶 的 存在 不 对 , ( / + , / 钢 准 解 理 断 裂 发 生 重 要影 响 。 本文 承蒙 徐 祖 耀 教 授 审 阅 谨 此 表 示 谢意 > 考 = 参 5 2 # 8 峨 = = 文 献 , 6 < 工 上 王否 < 1 9 又 = = = , 入 3 汇 。 = 。 0 5 入 % !5& , = 5 = = 于 只 只6 工 子 气 月 于 = = = = 、 二二 。 , , 。9 = “ ? , % ! & = = = = = 1 = ? + ? + , = = = , = + +3。

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13、。 7 = 。 ,。 艺 3 、 = ! 人 ! %二 & , = ! 2 金 属 热 处 理 学 报 第 卷 9 ( 9 下 9 4 9 ( ( 9 9 / , / 9 / 3 / / 3 9 3 / % / ( 9 3 9/ 9 3 & < <1 ,/ ( 9 9 , 4 / / 3 / ( 9 / 9 ( ( /( ( ?1 / # + , / 9 ( ( ( + ? ?1 ( + / , ( / , 9 3 9 3 / / 9( 9 3( 3/ = ( 9 4 3/ 9 9 , 4 94 1 9 / 9/ 9 ( 39 / 9 3 9 4 / 9 / / ( / / 9 /( + %1 , + & / / % ( + & 3( /( 9 /9 ( / 9 3 ( ( 3 3( 3 ( 4 / / 9 4 9 9 , ( 9 9 / 9 ( / 9 3 9 / 9 9 9 3