The influence of manganese on the fracture toughness of nickel steels

The effect of manganese content on the fracture toughness of a high-purity martensitic 0.6% C, 5% Ni steel has been determined after tempering below 350°C. The intergranular mode, characteristic of the brittle fracture of material with only trace manganese content, was eliminated by the addition of between 0.1% and 0.6% of that element. However, the purposeful addition of manganese introduced slow crack growth along an intergranular path prior to fast fracture which could in turn, be eliminated by testing in a dry environment. Although this environmental sensitivity prevented the full potential toughness of the material being realised in normal atmospheres the manganese addition effectively improved the toughness, and it is suggested that this is consequential to a change in the fracture criterion.

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Résumé L'effet de la teneur en manganèse sur la ténacité à la rupture d'un acier martensitique de haute pureté à 0,6% C et 5% Ni a été déterminé après revenu à 350°C.En procédant à des additions de manganèse de 0,1% à 0,6%, on a pu éliminer le mode intergranulaire qui caractérisait la rupture fragile de l'acier ne comportant que des traces de cet élément.Toutefois, ces additions intentionnelles de manganèse provoquent une tendance à la croissance lente de fissures le long d'un parcours intergranulaire, suivie d'une rupture brutale, qui peut, à son tour, être éliminée en travaillant dans une atmosphère sèche.En dépit du fait que la sensibilité à l'environnement pénalise la ténacité potentielle du matériau en atmosphère normale, des additions de manganèse améliorent effectivement la ténacité, et l'on suggère que ceci est dû à une modification du critère de rupture.