冷脆具有體心立方點(diǎn)陣的合金鋼，當(dāng)試驗(yàn)溫度降低時，將由韌性斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈詳嗔?。許多工業(yè)用鋼在室溫到零下溫度范圍將發(fā)生脆化，稱為冷脆性。
圖1 滑移過程形成的裂紋
a--位錯塞積；b--兩個{110)滑移帶相交
合金鋼的冷脆性(或低溫脆化傾向)用韌性一脆性轉(zhuǎn)化溫度Tc表示。高純鐵(0.01％C)的Tc在一100。C，低于此溫度則完全處于脆化狀態(tài)。鋼中大多數(shù)合金元素都升高鋼的韌性一脆性轉(zhuǎn)化溫度，增加冷脆傾向。在室溫以上韌性斷裂時，合金鋼的斷口為韌窩型斷口，而在低溫下脆性斷裂時為解理斷口。合金鋼的低溫脆化的原因是：(1)形變時位錯源產(chǎn)生的位錯被障礙物(如晶界、第二相等)阻塞時，局部應(yīng)力超過鋼的理論強(qiáng)度而產(chǎn)生微裂紋(見圖1a)。(2)幾個塞積的位錯在晶界合成一個微裂紋。(3)兩個{110)滑移帶相交處反應(yīng)，引起不動位錯%26lt;010%26gt;，呈楔形微裂紋，它可沿{100}解理面裂開(見圖1b)。
增加鋼冷脆的因素有：(1)固溶強(qiáng)化元素。磷升高韌性一脆性轉(zhuǎn)化溫度最強(qiáng)烈；還有鉬、鈦和釩；含量低時影響不大而含量高時升高韌性一脆性轉(zhuǎn)化溫度的元素有，硅、鉻和銅；降低韌性一脆性轉(zhuǎn)化溫度的有鎳，先降低后升高韌性一脆性轉(zhuǎn)化溫度的有錳。(2)形成第二相的元素。以第二相增加鋼冷脆最重要的元素為碳，隨鋼中碳含量增加，鋼中珠光體含量增加，平均每增加1％珠光體體積，韌性一脆性轉(zhuǎn)化溫度平均升高2．2℃。圖2為鐵素體一珠光體鋼中碳含量對脆性的影響。加入鈦、鈮和釩等微合金化元素，形成彌散分布的氮化物或碳氮化物，引起鋼的韌性一脆性轉(zhuǎn)化溫度上升。(3)晶粒尺寸影響韌性一脆性轉(zhuǎn)化溫度，隨晶粒粗化，韌性一脆性轉(zhuǎn)化溫度升高。細(xì)化晶粒則降低鋼的冷脆傾向，這是廣為應(yīng)用的方法。
圖2 鐵素體-珠光體鋼中碳含量對脆性的彰響
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