① 钢材的三脆指的是什么
钢材的三脆现象是指钢在特定条件下表现出的三种脆性特征,分别是热脆、冷脆和蓝脆。
热脆现象发生在钢材热加工过程中,当加热温度超过1000摄氏度时,晶界上的FeS和Fe共晶会熔化,导致钢材在加工过程中容易开裂。这种由于高温引起的脆性现象被称为钢的热脆或红脆。
冷脆性是指钢材在低温环境下的行为变化,当钢的温度降至一定程度时,其韧性会转变为脆性,从而导致材料破坏。这种低温引起的脆性被称为冷脆。
蓝脆现象则是在250摄氏度左右的一个温度区间内发生的。在这个温度范围内,钢材的抗拉强度会有所提高,而屈服强度会有所回升。尽管强度有所增强,但塑性却会降低,材料表现出脆性特征。此外,由于截面在蓝脆现象中会呈现蓝色,因此得名蓝脆。
② 名词解释——蓝脆现象(钢结构)
蓝脆:blue
brittle
某些钢材在200~300℃时颜色发蓝而
脆性
增加的现象。在此温度区间
强度
达最大值而
塑性
较低脆性增大。蓝脆倾向较大的钢材应变时效倾向也较明显。钢中含氨量多使其蓝脆倾向增大。但在
冲击载荷
下钢的蓝脆温度区间上升到450~500℃。
常温下,
刃位错
由于被C、N(或第二相质点)钉扎,形成Cottrell气团,表现出较低的塑性及韧性。在温度升高的过程中,由于
变形作用
和温度升高提供的驱动能,使位错可以挣拖间隙溶质原子的钉扎而滑移,钢材表现出塑性和韧性升高,当升高到一定的温度范围(蓝脆温度)时,C、N原子的扩散速度增加较快,赶上了位错的滑移速度,在该温度做
拉伸试验
,发生了C、N原子对位错的反复钉扎——脱钉——钉扎,因而位错始终难以滑移,形成了所谓的
蓝脆现象
。
③ 钢中氮元素对钢材性能的影响
钢中氮元素对钢材性能的影响是,
(1)氮含量高的钢长时间放置,性能将变脆,这一现象称为“老化”或“时效”。钢中氮含量高,会增加钢的时效性。钢中氮化物扩散析出速度很慢,是逐渐改变着钢的性能。氮化物析出还会引起金属晶格扭曲而产生很大的内应力,从而恶化了钢的塑性和冲击韧性,使钢变脆;氮使低碳钢产生的脆性与磷的危害相似,但比磷严重;磷造成钢的冷脆性,不产生时效性,若钢中磷含量高会加剧氮的危害。
(2)钢中氮含量高时,在加热至250~450℃的温度范围时,其表面发蓝,钢的强度升高,冲击韧性降低,称为“蓝脆”。
(3)钢中氮含量的增加,钢的焊接性能变坏。
(4)钢中加入适量的Al,可生成稳定的AlN,能够限制Fe4N的生成和析出,不仅改善了钢的时效性,还可以阻止奥氏体晶粒的长大。
(5)氮可以作为合金元素起到细化晶粒的作用。在冶炼铬钢、镍铬系钢或铬锰系等高合金钢时,加入适量的氮,能够改善钢的塑性和高温可加工性。氮还可以提高钢的奥氏体的稳定性,w[N]=0.15%~0.20%,可使lCrl8Ni9型不锈钢完全形成奥氏体组织。