① 鋼材的三脆指的是什麼
鋼材的三脆現象是指鋼在特定條件下表現出的三種脆性特徵,分別是熱脆、冷脆和藍脆。
熱脆現象發生在鋼材熱加工過程中,當加熱溫度超過1000攝氏度時,晶界上的FeS和Fe共晶會熔化,導致鋼材在加工過程中容易開裂。這種由於高溫引起的脆性現象被稱為鋼的熱脆或紅脆。
冷脆性是指鋼材在低溫環境下的行為變化,當鋼的溫度降至一定程度時,其韌性會轉變為脆性,從而導致材料破壞。這種低溫引起的脆性被稱為冷脆。
藍脆現象則是在250攝氏度左右的一個溫度區間內發生的。在這個溫度范圍內,鋼材的抗拉強度會有所提高,而屈服強度會有所回升。盡管強度有所增強,但塑性卻會降低,材料表現出脆性特徵。此外,由於截面在藍脆現象中會呈現藍色,因此得名藍脆。
② 名詞解釋——藍脆現象(鋼結構)
藍脆:blue
brittle
某些鋼材在200~300℃時顏色發藍而
脆性
增加的現象。在此溫度區間
強度
達最大值而
塑性
較低脆性增大。藍脆傾向較大的鋼材應變時效傾向也較明顯。鋼中含氨量多使其藍脆傾向增大。但在
沖擊載荷
下鋼的藍脆溫度區間上升到450~500℃。
常溫下,
刃位錯
由於被C、N(或第二相質點)釘扎,形成Cottrell氣團,表現出較低的塑性及韌性。在溫度升高的過程中,由於
變形作用
和溫度升高提供的驅動能,使位錯可以掙拖間隙溶質原子的釘扎而滑移,鋼材表現出塑性和韌性升高,當升高到一定的溫度范圍(藍脆溫度)時,C、N原子的擴散速度增加較快,趕上了位錯的滑移速度,在該溫度做
拉伸試驗
,發生了C、N原子對位錯的反復釘扎——脫釘——釘扎,因而位錯始終難以滑移,形成了所謂的
藍脆現象
。
③ 鋼中氮元素對鋼材性能的影響
鋼中氮元素對鋼材性能的影響是,
(1)氮含量高的鋼長時間放置,性能將變脆,這一現象稱為「老化」或「時效」。鋼中氮含量高,會增加鋼的時效性。鋼中氮化物擴散析出速度很慢,是逐漸改變著鋼的性能。氮化物析出還會引起金屬晶格扭曲而產生很大的內應力,從而惡化了鋼的塑性和沖擊韌性,使鋼變脆;氮使低碳鋼產生的脆性與磷的危害相似,但比磷嚴重;磷造成鋼的冷脆性,不產生時效性,若鋼中磷含量高會加劇氮的危害。
(2)鋼中氮含量高時,在加熱至250~450℃的溫度范圍時,其表面發藍,鋼的強度升高,沖擊韌性降低,稱為「藍脆」。
(3)鋼中氮含量的增加,鋼的焊接性能變壞。
(4)鋼中加入適量的Al,可生成穩定的AlN,能夠限制Fe4N的生成和析出,不僅改善了鋼的時效性,還可以阻止奧氏體晶粒的長大。
(5)氮可以作為合金元素起到細化晶粒的作用。在冶煉鉻鋼、鎳鉻系鋼或鉻錳系等高合金鋼時,加入適量的氮,能夠改善鋼的塑性和高溫可加工性。氮還可以提高鋼的奧氏體的穩定性,w[N]=0.15%~0.20%,可使lCrl8Ni9型不銹鋼完全形成奧氏體組織。