史上最全鋼材斷裂的基本分析，強烈推薦

　　4. 含碳量在0.3%～0.8%的影響

　　亞共析鋼的含碳量在0.3%～0.8%，先共析鐵素體是連續(xù)相并首先在奧氏體晶界形成。珠光體在奧氏體晶粒內(nèi)形成，同時占顯微組織的35%～100%。此外，還有多種聚集組織在每一個奧氏體晶粒內(nèi)形成，使珠光體成為多晶體。

　　由于珠光體強度比先共析鐵素體高，所以限制了鐵素體的流動，從而使鋼的屈服強度和應(yīng)變硬化率隨著珠光體含碳量的增加而增加。限制作用隨硬化塊數(shù)量增加，珠光體對先共析晶粒尺寸的細(xì)化而增強。

　　鋼中有大量珠光體時，形變過程中會在低溫和/或高應(yīng)變率時形成微型解理裂紋。雖然也有某些內(nèi)部聚集組織斷面，但斷裂通道最初還是沿著解理面穿行。所以，在鐵素體片之間、相鄰聚集組織中的鐵素體晶粒內(nèi)有某些擇優(yōu)取向。

　　5. 貝氏體鋼斷裂

　　在含碳量為0.10%的低碳鋼中加入0.05%鉬和硼可優(yōu)化通常發(fā)生在700～850℃奧氏體-鐵素體轉(zhuǎn)變，且不影響其后在450℃和675℃時奧氏體-貝氏體轉(zhuǎn)變的動力學(xué)條件。

　　在大約525～675℃之間形成的貝氏體，通常稱為“上貝氏體”;在450～525℃之間形成的稱為“下貝氏體”。兩種組織均由針狀鐵素體和分散的碳化物組成。當(dāng)轉(zhuǎn)變溫度從675℃降至450℃時，未回火貝氏體的抗拉強度會從585MPa升高至1170MPa。

　　因為轉(zhuǎn)變溫度由合金元素含量決定，并間接影響屈服和抗拉強度。這些鋼獲得的高強度是以下兩種作用的結(jié)果：

　　1)當(dāng)轉(zhuǎn)變溫度降低時，貝氏體鐵素體片尺寸不斷細(xì)化。

　　2)在下貝氏體內(nèi)精細(xì)的碳化物不斷分散。這些鋼的斷口特征在很大程度上取決于抗拉強度和轉(zhuǎn)變溫度。

　　有兩種作用要注意：第一，一定的抗拉強度級別，回火下貝氏體的夏比沖擊性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于未回火的上貝氏體。原因是在上貝氏體中，球光體內(nèi)的解理小平面切割了若干貝氏體晶粒，決定斷裂的主要尺寸是奧氏體晶粒尺寸。

　　在下貝氏體中，針狀鐵素體內(nèi)的解理面未排成一直線，因此決定準(zhǔn)解理斷裂面是否斷裂的主要特征是針狀鐵素體晶粒尺寸。因為這里的針狀鐵素體晶粒尺寸僅為上貝氏體中的奧氏體晶粒尺寸的1/2。所以，在同一強度級別，下貝氏體轉(zhuǎn)變溫度比上貝氏體低許多。

　　除了上面的原因之外是碳化物分布。在上貝氏體中碳化物位于晶界沿線，并通過降低抗拉強度Rm增加脆性。在回火的下貝氏體中，碳化物非常均勻地分布的鐵素體中，同時通過限制解理裂紋以提高抗拉強度并促進球化珠光體細(xì)化。

　　第二，要注意的是未回火合金中轉(zhuǎn)變溫度與抗拉強度的變化。在上貝氏體中，轉(zhuǎn)變溫度的降低會使針狀鐵素體尺寸細(xì)化同時升高延伸強度Rp0.2。

　　在下貝氏體中，為獲得830MPa或更高的抗拉強度，也可通過降低轉(zhuǎn)變溫度提高強度的方法實現(xiàn)。然而，因為上貝氏體的斷口應(yīng)力取決于奧氏體晶粒尺寸，而此時的碳化物顆粒尺寸已經(jīng)很大，因此通過回火提高抗拉強度的作用很小。

　　6. 馬氏體鋼斷裂

　　碳或其它元素加入鋼中可延遲奧氏體轉(zhuǎn)變成鐵素體和珠光體或貝氏體，同時奧氏體化后如果冷卻速度足夠快，通過剪切工藝奧氏體會變成馬氏體而不需進行原子擴散。

　　理想的馬氏體斷裂應(yīng)具有以下特征。

　　◆ 因為轉(zhuǎn)變溫度很低(200℃或更低)，四面體鐵素體或針狀馬氏體非常細(xì)。

　　◆ 因為通過剪切發(fā)生轉(zhuǎn)變，奧氏體中的碳原子來不及擴散出晶體，使鐵素體中的碳原子飽和從而使馬氏體晶粒拉長導(dǎo)致晶格膨脹。

　　◆ 發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變要超過一定的溫度范圍，因為初始生成的馬氏體片給以后的奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體增加阻力。所以，轉(zhuǎn)變后的結(jié)構(gòu)是馬氏體和殘余奧氏體的混合結(jié)構(gòu)。

　　為了保證鋼的性能穩(wěn)定，必須進行回火。高碳(0.3%以上)馬氏體，在以下范圍內(nèi)回火約1h，經(jīng)歷以下三個階段。

　　1)溫度達到約100℃時，馬氏體某些過飽和碳沉淀并形成非常細(xì)小的ε-碳化物顆粒，分散于馬氏體中而降低碳含量。

　　2)溫度在100～300℃之間，任何殘余奧氏體都可能轉(zhuǎn)變成貝氏體和ε-碳化物。

　　3)在第3階段回火中，大約200℃起取決于碳含量和合金成分。當(dāng)回火溫度升至共析溫度，碳化物沉淀變粗同時Rp0.2降低。

　　7.中強度鋼(620MPa

　　除了消除應(yīng)力提高沖擊韌性之外，回火還有以下兩種作用：第一，轉(zhuǎn)變殘余奧氏體。殘留奧氏體將在低溫約30℃轉(zhuǎn)變成韌性針狀下貝氏體。在較高的溫度如600℃，殘余奧氏體會轉(zhuǎn)變成脆性的珠光體。因此，鋼在550～600℃進行第一次回火，在300℃進行第二次回火，以避免形成脆性珠光體，稱這種回火制度為“二次回火”。

　　第二，增加彌散性碳化物含量(抗拉強度Rm增加)，降低屈服強度。如果升高回火溫度，兩者都將會引起沖擊，轉(zhuǎn)變回火范圍降低。因為顯微組織變精細(xì)，在同樣強度級別，將提高抗拉塑性。

　　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(zhuǎn)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(xiàn)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(Rp0.2>1240MPa)斷裂

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

　　9. 不銹鋼斷裂

　　不銹鋼主要由鐵-鉻、鐵-鉻-鎳合金和其它改善力學(xué)性能與抗蝕能力的元素組成。不銹鋼防蝕是因為在金屬表面生成了可防止進一步氧化的鉻氧化物—不可滲透層。

　　因此，不銹鋼在氧化氣氛中能防止腐蝕并使鉻氧化物層得到強化。但在還原氣氛中，鉻氧化層受到損害�？刮g性隨著鉻、鎳含量增加而增加。鎳可全面提升鐵的鈍化性。

　　增加碳是為了改善力學(xué)性能和保證奧氏體不銹鋼性能的穩(wěn)定。一般說來，不銹鋼利用顯微組織進行分類。