制造汽轮机零件钢和合金结构的微小变化需电子显微镜

制造汽轮机零件钢和合金结构的微小变化需电子显微镜

对于塑性金属材料来说，延伸率不能足够精确表征金属的展性，收缩率能很精确表征该
金属材料的展性程度。但是，对于脆性金属材料来说，延伸率比收缩率更能精确表征金属的
塑性。

  金属的韧性是指当逐渐增加塑性变形直至金属破坏为止时的金属吸收机械能的能力。冲
击弯曲载荷试验时，在有削弱切口的试样横截面单位面积上使试样破坏所耗费的功，叫做比冲
击韧性。这个特性对金属结构状态的微小变化很敏感，如果金属内部晶间或晶粒内表面有
脆性夹层、或者存在脆性片状杂质(例如石墨)和晶粒界面有易熔成分的极少量熔化的话，
那么冲击韧性就会减少(有时会减少好几倍)。

  一些在2000倍的光学显微镜中都不能观察到(有时甚至在电子显微镜内才能勉强观察
到)的合金结构的微小变化，也会对冲击韧性的数值产生影响。

  如果用来制造汽轮机基本零件的钢和合金，经过不同程度挤压轧制变形，然后用被挤压
的金属制造试样，那么我们可得到如下的规律性：屈服极限、强度极限和硬度都会增加；而
延伸率、收缩率和韧性都会减少。上述现象是因为个别晶粒的规则结构受到破坏和晶粒细化
使金属大大强化而产生的。

韧性破坏的特点是它的整个过程可分为两个阶段：塑性变形和本身的破坏。试验结果指
出，对于同一种钢材来说，当试样和试验条件(温度和介质等)一样时，有
较高冲击韧性的试样和有较低冲击韧性的试样，有相同的断口颗粒尺寸和颜色光泽。电子显
微镜的研究指出，这两类的试样都有塑性和脆性的破坏区域。但是，在有较低冲击韧性数值
的试样的断口处，脆性破坏区将占50％以上的面积。晶粒的不均匀性也会降低冲击韧性的数
值。

  现在，我们已广泛采用“脆性转变温度”这个术语来估计合金的脆性破坏倾向(这个温
度也可叫做合金从韧性状态过渡到脆性状态的临界温度)。转变温度的降低会大大加剧金属
脆性破坏程度(与转变点下降程度有关)。这个温度可用冲击试样断口存在50％纤维结构(亦
即50％的纤维)来确定。

  转变温度与真实晶粒尺寸、晶粒微结构、碳(硫、磷)的局部偏析和其他一些因素关；
特别危险的是硫的偏析线存在。真实晶粒尺寸愈大，硫的偏析愈加厉害，这会提高
从韧性状态过渡到脆性的临界温度。在其他条件相同的情况下，对于每一种牌号的钢材的临
界转变温度，都会随大型锻件(转子、轴)的外部到中心的方向增加；

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