金属失效分析测试,合肥盐雾试验
引起失效的常见缺陷
夹杂物及其对钢性能的影响
(1)夹杂物的分类
钢在加工变形中,各类夹杂物变形性不同,按其变形能力分为三类:
脆性夹杂物
一般指那些不具有塑性变形能力的简单氧化物(Al2O3、Cr2O3、ZrO2等)、双氧化物(如FeO·Al2O3、MgO·Al2O3、CaO·6Al2O3)、碳化物(TiC)、氮化物(TiN、Ti(CN)AlN、VN等)和不变形的球状或点状夹杂物(如球状铝酸钙和含SiO2较高的硅酸盐等)。
钢中铝硅钙夹杂物具有较高的熔点和硬度,当压力加工变形量增大时,铝硅钙被压碎并沿着加工方向而呈串链状分布,严重破坏了钢基体均匀的连续性。
塑性夹杂物
这类夹杂物在钢经受加工变形时具有良好的塑性,沿着钢的流变方向延伸成条带状,属于这类的夹杂物含SiO2量较低的铁锰硅酸盐、硫化锰(MnS)、(Fe,Mn)S等。夹杂物与钢基体之间的交界面处结合很好,产生裂纹的倾向性较小。
半塑性变形的夹杂物
一般指各种复合的铝硅酸盐夹杂物,复合夹杂物中的基体,在热加工变形过程中产生塑性变形,但分布在基体中的夹杂物(如CaO·Al2O3、尖晶石型的双氧化物等)不变形,基体夹杂物随着钢基体的变形而延伸,而脆性夹杂物不变形,仍保持原来的几何形状,将阻碍邻近的塑性夹杂物自由延伸,而远离脆性夹杂物的部分沿着钢基体的变形方向自由延伸。
(2)夹杂物对钢性能的影响
大量试验事实说明夹杂物对钢的强度影响较小,对钢的韧性危害较大,其危害程度又随钢的强度的增高而增加。
夹杂物变形性对钢性能的影响
钢中非金属夹杂物的变形行为与钢基休之间的关系,可用夹杂物与钢基体之间的相对变形量来表示,即夹杂物的变形率v,夹杂物的变形率可在v=0~1这个范围受化,若变形率低,钢经加工变形后.由于钢产生塑性变形,而夹杂物基本不变形,便在夹杂物和钢基体的交界处产生应力集中,导致在钢与夹杂物的交界处产生微裂纹,这些微裂纹便成为零件在使用过程中引起疲劳破坏的隐患。
夹杂物引起应力集中
夹杂物的热膨胀系数越小,形成的拉应力越大,对钢的危害越大。在高温下加工变形时,夹杂物与钢基体热收缩的差别,使裂纹在交界面处产生。它很可能成为留住基体中潜在的疲劳破坏源。危害性大的夹杂物是来源于炉渣和耐火材料的外来氧化物。
夹杂物与钢的韧性
超高强度钢和碳钢中MnS夹杂物的含量对强度无明显影响,但可使韧性降低。其中断裂韧性随硫含量增加而降低,具有明显的规律性。
从夹杂物类型比较,硫化物对韧性的影响大于氮化物,在氮化物中ZrN对韧性的危害较小,夹杂物类型不同而含量相近的情况下,变形成长条状的MnS对断裂韧性影响大于不变形的硫化物(Ti-S , Zr-S)。
串状或球状硫化物对ψ和A kV 均不利,就对短横试样的危害而言,串状比球状危害更严重。