Cr17铁素体不锈钢的应变速率脆性

研究了Cr17铁素体不锈钢在高温拉伸试验过程中应变速率对合金断面收缩率的影响,并对其发生机制进行了分析。合金在500℃下以不同应变速率(1.43×10-6~1.33s-1)拉伸至断裂,测试断面收缩率,并利用电子探针对晶界成分进行了观察测试。结果表明:应变速率从1.43×10-6 s-1升高至1.43×10-2 s-1,断面收缩率降低,约在1.43×10-2 s-1时达到最低值。然后,随着应变速率增加至1.33s-1,断面收缩率升高。经电子探针测试证实,断面收缩率达到最低值的样品,硫在晶界上偏聚,其他应变速率拉伸的样品没有观察到硫的晶界偏聚。基于多晶金属弹性变形的微观理论,分析这些试验结果,证实了此合金在拉伸试验中具有应变速率脆性的基本特征——临界应变速率。     

金属拉伸试验引起的应变速率脆性

弹性变形会引起杂质元素在晶界处浓度的改变,这将导致晶界脆性的发生。基于多晶金属弹性变形的微观理论,研究了拉伸试验弹性变形过程中金属材料的脆性,探讨了应变速率对材料力学性能的影响,提出了临界应变速率和应变速率脆性的概念。应变速率脆性是一种应变速率改变引起的晶界脆性,在临界应变速率下,应变速率脆性达到极大值。随着测试温度的降低,临界应变速率向低应变速率移动,这是应变速率脆性的一个基本特征。临界应变速率的存在及应变速率脆性的特征已从大量文献的试验结果得到证实。     

杂质在晶界的非平衡偏聚使C-Mn钢的热塑性恶化

C-Mn钢的热塑性一直是材料学界的研究热点之一,但是产生热塑性恶化的机制一直不清楚。为了认识C-Mn钢热塑性恶化的产生机制,根据热循环引起的非平衡偏聚理论,分析了大量国内外关于C-Mn钢的热塑性试验数据,包括塑性槽的产生,塑性回复现象,高温拉伸试验过程中固溶处理温度与试验温度之间的温差效应,冷却速率对热塑性的影响以及孔洞的形成。数据分析和计算结果表明:C-Mn钢的热塑性恶化是由于杂质元素的非平衡偏聚引起的。     

不锈钢热塑性降低的非平衡偏聚机理

Mintz于1997年报道了一个有趣的试验现象:随着拉伸应变速率的增加,奥氏体钢韧性降低,铁素体钢韧性反而提高。其机制未得到解释。通过计算试验钢中P原子的非平衡晶界偏聚临界时间,结果发现奥氏体钢拉伸前热过程的等效时间短于其临界时间,而铁素体钢的等效时间长于其临界时间。由于奥氏体钢和铁素体钢分别在850和800℃等效时间最接近临界时间,韧性最低,即试验钢的热塑性降低都是由于非平衡晶界偏聚的临界时间造成的。应变速率降低,弹性应力作用时间增加。晶界偏聚量改变,热塑性降低的程度也随之改变。即热塑性降低的程度随应变速率的改变是由应力引起的非平衡晶界偏聚决定。