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铁素体对凝固初期的促进作用

时间:2023-06-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:历史上曾用很多理由来解释铁素体或者凝固析出铁素体对奥氏体不锈钢抗裂性的有利作用,表6-10总结了这些有利作用,后来发现其中有很多对于裂纹敏感性只有很小作用,或者没有作用,对此在表中右侧的一列中注了“N”(译者注:表中原文实际注的是“Negligible”,译为“可忽略”。然而最重要的因素还是由于在凝固终了阶段同时出现铁素体和奥氏体,产生了凹凸不平的晶界而改变了晶界浸润性质。

铁素体对凝固初期的促进作用

历史上曾用很多理由来解释铁素体或者凝固析出铁素体对奥氏体不锈钢抗裂性的有利作用,表6-10总结了这些有利作用,后来发现其中有很多对于裂纹敏感性只有很小作用,或者没有作用,对此在表中右侧的一列中注了“N”(译者注:表中原文实际注的是“Negligible”,译为“可忽略”。)由于铁素体确实对硫、磷等杂质有较高的溶解度,这样在以铁素体为初始相的凝固过程中就能限制这些杂质元素在枝晶间的偏聚。然而最重要的因素还是由于在凝固终了阶段同时出现铁素体和奥氏体,产生了凹凸不平的晶界而改变了晶界浸润性质。以FA模式凝固,在其终了阶段出现铁素体-奥氏体边界,液态薄膜很难浸润这个边界。这个边界使裂纹必须在一个非常不平直的路径上扩展。裂纹一旦起裂就很难在这个凹凸不平的边界上扩展。然而无论是奥氏体-奥氏体边界(A模式),还是铁素体-铁素体边界(F模式),由于凝固时未生成二次相组分,因而都平直得多,这使裂纹扩展容易得多。而在AF模式凝固时,沿相对光滑的奥氏体晶界生成了铁素体,结果相对全奥氏体凝固(A模式),在抗凝固裂纹能力上有所改进。

图6-22用示意图表示了凹凸不平边界的作用。焊接凝固裂纹优先沿凝固晶粒边界(SGB)产生,而如图6-22所示,在A模式凝固时,凝固晶粒边界很直,没有残留铁素体,如果液体薄膜浸润了边界,则对裂纹传播的阻力就很小了;而相反以FA模式凝固的SGB由铁素体和奥氏体混合相组分组成,这就减弱了液体薄膜的浸润,并使裂纹扩展困难了,因为裂纹必须沿着一条非常凹凸不平的奥氏体-铁素体边界扩展。

表6-10 历来提出的铁素体对防止焊接凝固裂纹的有利作用

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图6-22 凝固模式对晶界不平整度的影响

a)A模式凝固 b)FA模式凝固生成骨架状铁素体(引自Brooks等[12],美国焊接学会授权)

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