14MnMoVN钢层状撕裂敏感性研究

文章编号:1004-9762(2001)01-0040-03

14MnM oVN钢层状撕裂敏感性研究Ξ

戴丽娟

(包头职业技术学院,内蒙古包头　014030)

关键词:夹杂物;层状撕裂;时效脆化

中图分类号:T M71412 文献标识码:A

摘　要:通过14MnM oVN钢板的Z向拉伸试验,研究了夹杂物对该钢层状撕裂形成过程的影响1试验结果表明,该钢虽含硫量及夹杂物较多,但基体金属有较好的塑性和韧性,故仍具有一定的抗层状撕裂能力1

R esearch on the layer tearing sensitivity of14MnMoVN steel

DAI Li2juan

(Baotou V ocational T echnical C ollege,Baotou014030,China)

K ey w ords:inclusion;layer tearing;time effect brittle

Abstract:The effect of inclusion on the layer tearing process was studied according to the Z2axis tension test of14MnM oVN steel sheet.The result shows that the steel has better ductility and toughness,s o it is able to bear s ome layer tearing,though there is much sulphur and inclusion in it.

涡壳是水轮机的重要部件,其工作时承受巨大的水压和冲击负荷,大型涡壳的体积很大,要求在电站现场组焊,因而要求涡壳钢板要有良好的综合性能和可焊性1对于涡壳来说,由于在钢板的厚度方向也承受负荷,并有Z向的焊接应力,因此层状撕裂敏感性就成了这种钢板可焊性当中的1个重要问题1

层状撕裂实质上就是焊接时基体金属在Z向应力的作用下沿夹杂物开裂和扩展的过程,因此着重研究了夹杂物和基体金属性能两方面在形成层状撕裂过程中所起的作用1考虑到高拘束度下焊接时,热影响区将发生应变时效而可能脆化的情况,模拟焊接时的条件,进行了应变时效脆化的研究1

1　实验方法

111　Z向拉伸试验

钢板选用40,80mm2种厚度1用焊接接长的方法做成长120mm的拉伸试棒1112　L向缺口拉伸试验

用来测定夹杂物造成的各向性能差异1

113　应变时效试验

用直径6mm的Z向拉伸试棒进行不同变形量的应变模拟,测其各种应变后未时效和时效的硬度的变化值1

2　试验结果及讨论

211　L向缺口拉伸试验结果

拉伸试验条件如表1所示1

表1　拉伸试验条件

T able1　Condition of tensile test

条件

试 样

LC L Z P b/N152500,161000,162000143000,146500,148000 P b/N161800145800

2001年3月第20卷第1期

包头钢铁学院学报

Journal of Baotou University of Iron and S teel T echnology

March,2001

V ol.20,N o.1

Ξ收稿日期:2000-11-06

作者简介:戴丽娟(1963-),女,辽宁丹东人,包头职业技术学院讲师,主要从事金属材料及热处理研究1

按公式α=

P LC (S =12)-P L Z (S =12)

σb ×A

×100%计算,得应变量α=1013%1式中,P L Z 为L Z 方

向拉断力(N );P LC 为L C 方向拉断力(N )1按L 向缺

口拉伸评定结果α≤11%,该钢抗层状撕裂性能属于B 级[1]1

212　夹杂物的影响

本文着重研究了夹杂物的形状、尺寸、分布及板厚对层状撕裂敏感性的影响1对40和80mm 厚度的14MnM oVN 钢的Z 向拉伸断口进行了大量的扫描电子显微镜观察及用能谱进行微区成分分析,发现存在大量的球状、片状及长条状夹杂物(图1),夹杂物的成分为(Mn ,Fe )S 1同时在断口的观察及能谱分析中发现有钙铝硅酸盐(图2),个别局部还有球状的Al 2O 3群带

(图3)1

图1　层状撕裂断口表面　1200×

Fig.1　Surface of layer tear fracture

图2　层状撕裂断口局部的钙铝酸盐夹杂物　1200×

Fig.2　I nclusion of C a ,Al acid salt in fracture surface

对40,80mm 厚度的钢板进行Z 向拉伸试验的

结果示于表21由表2可以看出,随着板厚的减小,ΨZ 也明显的下降1经同一热处理工艺(980℃正火+680℃回火)处理的不同厚度钢板的基体组织大

体相同,主要差别在于夹杂物的形状、尺寸和数量的

不同1在扫描电子显微镜下观察到,板厚80mm 的

图3　Al 2O 3群带　1200×

Fig.3　Al 2O 3group striation

断口上具有较多的球状和长条状夹杂物(图4),同

时还有呈群带分布的氧化物(图3),而板厚为40mm 的断口上则有较多的长条状、大片状硫化物和局部有如图3那样分布的氧化物,这种夹杂物的形状、尺寸及分布的变化影响平行于板表面的截面上夹杂物所占的面积大小,其结果(见表3)是较薄的钢板中夹杂物所占面积较大1由于轧制厚度不同,使夹杂物的形状、单个尺寸及分布密度产生差异,对ΨZ 会有明显的影响1随钢板厚度的减小,夹杂物变薄变长,端部更加尖锐,在Z 向受拉时更易于与基体脱离而开裂,形成微裂纹1由于夹杂物这种形状、尺寸的变化使同一平面内相邻夹杂物间距变小,继续加

载时,同一平面内的微裂纹也更易于扩展连通而形成平台1另外,钢板厚度减薄时,厚度方向上的夹杂物的数量没有变化,而夹杂物间的层间距相对减小,这就有利于连接不同平面间裂纹的剪切壁的形成,因此,不难理解钢板厚度变小ΨZ 随之降低的现象,这说明经同一热处理的同种钢板中,较薄的钢板将比厚板层状撕裂敏感性大,另外,在断口上发现有钙铝酸盐和呈群带状分布的Al 2O 3夹杂1显然这类非硫化物的夹杂物对钢板的层状撕裂均会产生影响1因此看来,目前那种多倾向于以钢材含硫量的多少

去进行考核1种材料的层状撕裂敏感性是不够全面的,应该考虑到硫化物的形状、大小、分布以及其它

夹杂物的存在等,因为这些因素都会对ΨZ 有较大的影响1

表2　不同厚度钢板的ΨZ 平均值

T able 2　ΨZ average value of different thickness steel sheets

板厚/mm

ΨZ /%

802010040

14104

1

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