材料加工原理

1、材料加工原理之材料液态成形原理冶金缺陷冶金缺陷8 8、冷裂纹、冷裂纹材料在材料在较低温度下脆化较低温度下脆化引起的裂纹，引起的裂纹，危险危险性更大性更大。 （因为产生的温度区间就是其工作温度（因为产生的温度区间就是其工作温度范围）范围）两类：两类： a 氢致裂纹：氢致裂纹：具有延迟性，又称氢致延迟裂具有延迟性，又称氢致延迟裂纹，延迟裂纹纹，延迟裂纹 b 与氢无关冷裂纹：与氢无关冷裂纹：仅与材料脆性有关仅与材料脆性有关材料加工原理之材料液态成形原理冶金缺陷冶金缺陷(1).(1).氢致裂纹氢致裂纹1）形成条件及影响）形成条件及影响 根本原因根本原因： 氢脆氢脆 （1）氢化物所致：氢的扩散聚集与析出

2、）氢化物所致：氢的扩散聚集与析出脆性氢化物。脆性氢化物。 （2）非氢化物：拉应力，）非氢化物：拉应力，H，对氢脆敏感，对氢脆敏感组织。组织。材料加工原理之材料液态成形原理冶金缺陷冶金缺陷 A）H的扩散聚集的扩散聚集高温溶入冷却后过饱和高温溶入冷却后过饱和 1）金属）金属晶格中晶格中自由扩散。自由扩散。扩散氢扩散氢具有流动能力，可引具有流动能力，可引起冷裂纹。起冷裂纹。 2）进入）进入缺陷缺陷成为分子氢，失去流动能力，又叫成为分子氢，失去流动能力，又叫残余氢残余氢，不能引起冷裂纹。不能引起冷裂纹。扩散氢：扩散氢：1）扩散快，迅速达表面而逸出，无冷裂纹）扩散快，迅速达表面而逸出，无冷裂纹 2）扩散

3、慢，延迟时间极长，无冷裂纹）扩散慢，延迟时间极长，无冷裂纹扩散机制：扩散机制：1）相变诱导扩散：相变不同步，不同组织溶）相变诱导扩散：相变不同步，不同组织溶H与扩与扩H能力不同导致偏聚。能力不同导致偏聚。 2）应力诱导扩散：向高速应力区聚集。）应力诱导扩散：向高速应力区聚集。材料加工原理之材料液态成形原理冶金缺陷冶金缺陷B) 组织影响组织影响： 取决于材料组织与塑性。取决于材料组织与塑性。硬度一定程度反应了塑性硬度一定程度反应了塑性 HV取决于化学成分，尤其是含取决于化学成分，尤其是含C量，量， 可用碳当量反映材料的淬硬倾向、氢脆倾可用碳当量反映材料的淬硬倾向、氢脆倾向、氢致裂纹敏感性。向、氢

4、致裂纹敏感性。材料加工原理之材料液态成形原理冶金缺陷冶金缺陷析出相、非金属夹杂：与尺寸、形状、数量、析出相、非金属夹杂：与尺寸、形状、数量、分布有关。分布有关。 析出相：析出相： 弥散弥散吸氢陷阱吸氢陷阱降低氢脆敏感性降低氢脆敏感性 晶界、相界晶界、相界脆化脆化+聚聚H增加氢脆敏感性增加氢脆敏感性材料加工原理之材料液态成形原理冶金缺陷冶金缺陷C) 应力的影响应力的影响VC VC 上临界应力上临界应力 VC VC 立即断裂，无延迟立即断裂，无延迟LC LC 下临界应力下临界应力 LC LC 不发生断裂不发生断裂 VCVC 0.2%片状孪晶马氏体片状孪晶马氏体体心立方，晶体心立方，晶格畸变大，且有

5、显微裂纹和大的淬火应力格畸变大，且有显微裂纹和大的淬火应力材料加工原理之材料液态成形原理冶金缺陷冶金缺陷B. M-A组元组元：在贝氏体转变时，当贝氏体铁素体间：在贝氏体转变时，当贝氏体铁素体间无碳化物形成时，剩余一部分富碳奥氏体小岛，无碳化物形成时，剩余一部分富碳奥氏体小岛，随后冷却过程中形成随后冷却过程中形成M-A混合物。混合物。C. 上贝氏体上贝氏体，连续杆状碳化物分布于铁素体板条，连续杆状碳化物分布于铁素体板条间间韧性下降韧性下降D. 双向淬火区双向淬火区，形成高，形成高C马氏体与未转变的铁素体。马氏体与未转变的铁素体。E. 晶间析出晶间析出：晶界处硬脆粗大化合物的析出。：晶界处硬脆粗大化合物的析出。F. 金属间化合物金属间化合物：硬脆相：硬脆相材料加工原理之材料液态成形原理冶金缺陷冶金缺陷3. 杂质：杂质： N，O，H，S，P 除除H外（特例为氢脆