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改善冷轧精密无缝钢管延性断裂的途径

柔韧性是表征冷轧精密无缝钢管断裂抗力的一种力学参量。一般用冲击韧性、断裂韧度和脆性转折温度等表示。伴随着外部情况的转变,冷轧精密钢管一般能够体现出3种基础的断裂类型:延展性断裂、解理断裂和沿晶断裂。由于其断裂体制不同,所以改进和提升柔韧性的方式也不同。

改进冷轧精密无缝钢管延展性断裂的方式

冷轧精密无缝钢管延展性断裂的微观体制是细孔坑的产生、汇聚和成长的过程。在宏观上有两种表现形式:一种是宏观可塑性断裂,在断裂前有较大的塑性形变,在中低強度冷轧精密无缝钢管中较为多见;另一种是宏观脆性断裂(或称低应力断裂),从宏观上看,在断裂之前不产生塑性形变;但从微观上看,在部分范围仍具有相应的塑性形变,这类断裂在高強度精密无缝管中比较突出。两种表现形式断裂的断口均为孔坑型,根据这类断裂的微观体制,可知提升断裂抗力的关键方式如下。

减少冷轧精密无缝钢管中第2相的数目。为了更好地避免细孔坑的产生,尽量减少钢中第2相的数目,如氧化物质、硫化物、硅酸盐、碳化物、氮化物等。

有研究信息表示,尽量减少第2相的数目,尤其是参杂物的数目,是广泛用来提升断裂韧性的有效方法。细化第2相颗粒尺寸,也有利于改进钢的断裂韧性。对于强化相而言,当数目过少时,会使強度损失过大。

因此为改进冷轧精密无缝钢管的柔韧性又不减少強度,可采用细微且与基材结合好的析出相作为强化相,或者细化强化相的颗粒。另外,第2相的形状对钢的柔韧性也有影响。第2相呈球形时对钢的柔韧性有好处,而呈棱角状时对无缝精密光亮管的柔韧性不好。沿竖向分散的长条形参杂物使冷轧精密无缝钢管的横向柔韧性明显降低,因此,为改进钢的柔韧性,宜加入稀土、Zr等元素,以使硫化物呈球形。

提升基材结构的可塑性。通常情况下,冷轧精密无缝钢管的強度越高,断裂韧性就越低。这是由于裂痕关键在基材中拓展。基材结构中裂痕尖部的可塑性区宽度与冷轧精密无缝钢管的屈服极限有相应关联。

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