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物理测试
2002年第3期
45号钢拉伸断口形貌分析
彭伟康青云
造源钢铁有限公司技术中心,类底417009)
摘要用H-800型透射电子显徽镜观察45母钢ψ值不合格的拉伸试样,并对断口中亮斑、亮点区域分
别进行了宏观和敬观观察。试验结果表明:断口的亮斑、亮点区域是准解理的性断裂,是钢中氢含量过高所
致,断口的纤维区是正常的韧性断裂,韧窝内有颗粒硫化物。
关键词45号钢,拉伸试样,断?,分折
The Tensile Sample Fracture of 45 Steel Studied
Peng Wei Kang Qi
(The echnology center of Lian Yuan iron steel Co, Ltd Loudi 417009)
Abstract This text has studied the tensile sample of 45 steel value on the low side and to the bright spot in the
tracture with H 800 transmi on eectron mice. Light spot area and fibre area carry on macro cpic and
micrscopic watch result of the test ruptures to be in steel hydrogen content too high to send to. The fibre district of
the fracture is the normal toughness to rupture. There are forms sulphide of small and roundish thing in the toug
Key words 45 steel, tensile sample, fracture, study
引言
45号钢是优质碳素钢,要求钢材有较好的综合力学性能,涟钢在生产检验45号钢中曾发
现个别炉号的断面收缩率达不到标准要求,其拉伸试样的断口上出现异常的亮斑亮点。本工作
试图对45号钢的拉伸断口进行观察分析,揭示其亮斑亮点区的机理。
2实验方法
2.1试样取材
试样取用自$50mm热轧一火成材大头部位,断口试样取自生产检验中ψ値不合格的试
样,其化学成分和力学性能如表1。
]试样的化学成分与力学性能
试样号
化学成分/%
力学性能
st
Mn
P
/Mipa ow/MIPA
%
0.015
0.43
0.020.015
716
33.7
0.017
740
31,2
3021
0.42
0.27
0.017
42
21,2
31,2
稿件收到日期:O1-11-12
伟,男,36岁,程师
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物理试
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2.2断口的电镜试样制备方法
断口试样制备方法采用二次复型:其过程是制膜一复型一真空镀膜机喷碳一取出剪成2
mm×2mm方块一放入丙酮溶液一放人水加丙酮展开捞上支持网一电镜观察。
3实验结果
3.1低倍观察结果
肉眼或用三倍的放大镜观察,发现①整个断口是不规则的,有明显凹凸不平几何形状;②
亮斑亮点区周固的金属以亮斑为中心向外呈放射状;③出现亮斑的部位不在试样断口的中心
区,而是靠近断口的边缘区;④①亮斑亮点異白色和灰色(图1〉。
阳1低倍组织
(b)
深
图2拉伸试样断口
Ka302Iー]纤维区:韧高加颗拉流化物;(b3015~1纤维区:切加颖粒硫化物
c)3021-2亮斑区:混合新口;氢隐加颗粒硫化物;(d)3015-2亮斑区:氢断口沿晶界新;边缘有小撕裂岭
电镜观察结果
断口纤维区都是初性断口,如图2(a)、(b);亮斑亮点区为准解理的脆性断裂,如图2(c)、
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物试
2002年第3期
实验结果分析
由表1可见,试样的化学成分合格,但ψ值不合格,而且不同断口的亮亮点氢脆形貌也
不完全相同,如图2(c)、(d)。
3012-1、3015-1、图2(a)、(b)纤维区,韧窝断口,其中图2(b)韧窝较深,是正常的韧性断
裂
从图2分析;亮斑亮点本质相同,只是脆性断發的形貌条纹有粗有细,亮斑部分为晶界胞
性断裂,条纹显得细小,亮点部分全为晶界断裂,条纹显得粗大。
45号钢拉伸断口出现的亮斑亮点经宏观和微观的分析12与应力腐蚀断口形貌不一样,
应力腐蚀宏观形貌与疲劳断口颇为相似,其断面上可见到体育馆产物及氧化物现象,微观特
征:腐蚀坑,腐蚀产物及泥状花样等,而45号钢拉伸断口出现亮斑亮点均未发现体育馆形貌。
改变热处理方法,降低钢中的氢含量,对提高大规格45号钢材的ψ值有良好的效果。
通过不同的实验手段,从理论上分析,笔者认为:①试样在拉伸过程中,试样大量变形,并
有加工硬化。而在产生亮斑亮点的地方受力更为复杂,在亮班亮点附近的金属,受到来自试样
表层金属的收缩压力,使这部分金属受拉カ;同时还受到试样心部金属的作用而受压应力;再
加上轴向拉应力]。在三向应力的作用下,加速了氢的聚集和微隙的靠拢。氢的富集又増加了
内应力。这些多元应力的叠加,超过了钢的强度,引起亮点附近的金属早期断裂。这种现象表现
在试样缩颈时间较塑性断口缩颈时间短得多。②取样50mm45号钢材的拉力试样毛坯恰好
取在钢材中心部位,这个部位的钢水最后凝固其琉松等缺陷比其他部位严重,给氢聚集提供了
条件。
综上所述,拉伸断口出现亮斑亮点准解理脆性断裂是氢脆引起的
5结论
50mm45号钢材拉伸断口出现亮斑亮点,是由于钢中氢含量过高,引起准解理的脆性断
袈是氢脆斷口。
为了降低钢中氢含量,冶炼时应注意原材科的烘烤。氧化期去气(H2)做到高温激烈沸腾
保证一定的脱碳量和脱碳速度,尽量避免在一些不允许的条件下使用新钢包,新出钢槽等冶炼
45号钢。
参考资料
上海交通大学,金属断口分析.北京:国防工业出版社、1979.7
2合金刺断口分折金相谱,治金工业部钢铁研究完、北京钢厂、齐齐哈尔钢』合
3盒属力学性能,北京:机工业出版社