山西航晟和锻造大多数晶体金属拉伸实验的韧性断裂有三个明显的阶段,首先工件出现明显的“颈缩”现象,然后在“颈缩”区域产生微小分散的空洞,由于应变的增大微空洞开始长大聚合并逐渐发展为裂纹,裂纹沿剪切面扩展至工件表面,导致工件断裂。目前,虽然韧性断裂形式在塑性加工中比较常见,但是相关理论还有待完善。在金属材料的塑性变形过程中,由于加工方式与工艺参数不同,会导致材料发生不同形式的韧性断裂。
一般常见的韧性断裂均具有如下几个特征:在工件开裂之前由于经历了较大的塑性变形,因此整个断裂过程是一种能量吸收过程,需要消耗较高的能量;在微空洞及微裂纹长大与聚合过程中,会有新的空洞产生与长大,故韧性断裂一般表现为多处断裂;随着应变量的增加,空洞与裂纹不断生成并聚合,但是当变形量不再增加时,裂纹的扩展会立即停止。
不可改善的组织缺陷:奥氏体和铁素体耐热不锈钢、高温合金、铝合金、镁合金等材质的山西航晟和锻造锻件在加热和冷却过程中,没有同素异构转变的材料,以及一些铜合金和钛合金等,在锻造过程中产生的组织缺陷用热处理的办法不能改善。
可以得到改善的组织缺陷:在一般过热的结构钢锻件中的粗晶和魏氏组织,过共析钢和轴承钢由于冷却不当引起的轻微的网状碳化物等在锻后热处理时,锻件终热处理后仍可获得满意的组织和性能。
正常的热处理较难消除的组织缺陷:比如低倍粗晶、9Cr18不锈钢、H13的孪晶碳化物等需用高温正火、反复正火、低温分解、高温扩散退火等措施才能得到改善。
用一般热处理工艺不能消除的组织缺陷:锻件表面严重的石状断口和棱面断口、过烧、不锈钢中的铁素体带、莱氏体合金工具钢中的碳化物网和带等使终热处理后的锻件性能下降,甚至不合格。
在终热处理时将会进一步发展的组织缺陷:例如,合金结构钢锻件中的粗晶组织,如果锻后热处理时未得到改善,在碳、氮共渗和淬火后常引起马氏体针粗大和性能不合格;高速钢中的粗大带状碳化物,淬火时常引起开裂。
如果加热不当,例如加热温度过高和加热时间过长,将会引起脱碳、过热、过烧等缺陷。锻后冷却过程中,如果工艺不当可能引起冷却裂纹、白点等,在热处理过程中开裂。