板条马氏体钢中的韧脆性转变.pdfVIP

12 现 代 冶 金 2015年第4期 板条马氏体钢中的韧脆性转变 (美国)JohnWilliam等 摘 要：在位错板条马氏体钢中固有的脆性模式是显微组织中的{100}解理面，冷却时 {100}解理断裂决定韧脆性 转变温度的最小值，对板条马氏体钢显微组织和韧性半个世纪的研究只做到了对从脆性到解理转变的半定量理 解 ，结果表明板条马氏体的金相 “块”是控制解理的有效晶粒尺寸，阐明了为什么块的内部结构有与之相适应的显 微组织，块状组织尺寸对韧脆性转变温度影响很大，不用额外强化，现行的几种冶金工艺就可细化块状组织尺寸， 得到具有高强度和好的低温韧性相结合的马氏体钢。 关键词：马氏体钢；韧性；韧脆性转变；马氏体显微组织 所有这些脆性断裂现象都十分有趣和重要，本 1 前言 文主要探讨位错板条马氏体钢中从脆性转变到解理 人们对结构材料的韧脆性转变问题进行某种形 断裂，主要原因有两点： 式的了解已经有几个世纪了，从科学上讲可追溯到 首先，板条马氏体钢的韧脆性转变有重要的工 十九世纪，作为科技前沿问题是第二次世界大战中 艺应用，现在应用的大多数高强钢或低温钢是马 氏 几百艘 “自由航行的轮船”产生裂纹或在北部海 中 体钢，从传统的4340到9Ni合金低温钢，从低成本 突然产生裂纹，这些水难激发了对钢中韧脆性转变 的Fe—Mn钢到高强度、高韧性合金，如 Aermetl00 的研究，促使断裂力学发展成为一门科学。有关寒 和AF1410，其替代品为相似微观结构的贝氏体钢。 冷气候、北极和低温学组织等技术不断发展，对于由 第二，对板条马氏体钢显微组织和韧性40多年 韧脆性转变引发的灾难也受到人们的关心，这一切 的研究表明，从脆性转变到解理的半定量认识已被 促使韧脆性转变课题成为最活跃的项 目。 广泛接受，这推动了高强钢冶金技术的提高。此外， 韧脆性转变是一个广泛的课题，摘要论文虽短， 能反映出板条马氏体中复杂的金相关系的研究检测 但有其科技重要性。认为至少有三种不同的断裂模 工具可以让即使非专业人员高校研究板条马氏体的 式通常涉及到脆性断裂：(1)穿晶解理断裂，在一定 结构，原先难于弄清显微组织间的关系现在可以直 载荷下原子面分离，这是离子和共价键固溶体及大 接弄清楚，现在可以有信心讨论位错马氏体中韧脆 多数象铁一样的金属的固有脆性断裂模式；(2)晶 性转变的基本原理，了解其特性。 间或界面断裂，沿晶界或界面处发生分离，金属问化 2 理解韧脆性转变 合物和高锰钢就是晶间断裂的明显例子，这种断裂 模式 由有害表面活性剂、析出物或沿界面分布的膜 2．1 Yoffee图和韧脆性转变 造成，这种脆性与环境有关，即使如Al一样的韧性 一 个非常有用的用于理解韧脆性转变的原因和 材料可以导致韧脆性转变；(3)局部塑性不稳定导 控制这一过程的简单图是 “Yoffee图”，见图1，这是 致 “滑移面分离”产生的断裂，其实这不是完全的脆 在裂纹产生前尖端处发生韧性断裂或脆性断裂相对 性断裂，因为包括了剧烈的局部塑性形变，但是断裂 可能性的理想表示 ，对于多晶粒金属类裂纹Yoffee 韧性和微刻度上由平面及小平面组成的花瓣状断裂 图十分有用。人们提出了许多基本断裂机理模式， 面的减少是引人注 目的，一般情况下归为脆性断裂， 但只是对单个晶体中的解理分析非常有用，常规情 有相对韧性的金属的氢脆常以这种模式失效。此