萘状断口

合金结构钢和高速工具钢过热时出现脆性穿晶断口

萘状断口合金结构钢和高速工具钢过热时出现脆性穿晶断口。用肉眼观察，当改变入射光倾角时，可看到断口上呈现出许多具有弱金属光泽的粗大颗粒平面，类似萘晶，故名。

基本介绍

萘状断口的微观形貌是解理或准解理的。即各断裂小平面上存在着精细的河流状花样、舌状花样、撕裂痕等。肉眼看到的粗大颗粒由众多高低不同的同位向断裂小平面构成。在高速工具钢的萘状断口上还可观察到有碳化物和韧窝存在。

萘状断口的特征是晶粒粗大，说明了钢的质量欠佳。萘状断口的出现，表明钢已过热，致使奥氏体晶粒粗化。用具有萘状断口的高速工具钢制成工具，常在达到允许的磨损限度前发生断裂。具有萘状断口的合金结构钢的冲击韧性降低，是由于奥氏体晶粒粗化后，钢的韧性一脆性转化温度升高。钢在室温进行冲击时得到脆性穿晶断口和低的冲击值。

具有萘状断口钢呈现在断口上的奥氏体晶粒比在显微镜下所测定的奥氏体晶粒大得多。

萘状断口的产生与钢中晶内织构的形成有关。在过冷奥氏体转变为马氏体或贝氏体的场合下，新、旧相之间有严格的位向关系。在再次加热过程中，新形成的奥氏体同旧相α之间也要满足取向对应关系，因此，在第2次加热时，在原粗大奥氏体晶粒范围内形成了有择优取向的若干亚晶。冷却后，奥氏体再次转变为与旧相奥氏体有一定位向关系的马氏体或贝氏体。由于在冷却和加热相变时存在新、旧相之间的位向关系，这就使经再次加热淬火后在原粗大奥氏体范围内组织的位向不是任意的，而是具有特定的位向，这些位向与原粗大奥氏体的位向有继承关系。在这种情况下，原始的粗大奥氏体晶粒得以在脆性穿晶断口上反映出来，而在显微镜下所看到的奥氏体晶粒可以是在二次加热时所形成的具有较小晶粒直径的亚晶。

结构分析

在任何一种结构钢中都能形成萘状断口。这是钢在1250～1350℃或更高温度加热后奥氏体晶粒长大导致的后果。热加工时，加热温度过高，或者形变终止温度过高，或者形变程度太小(接近临界形变程度)，均容易引起萘状断口。

萘状断口常在高速工具钢中出现。这同高速工具钢的淬火温度很高有关。高速工具钢出现萘状断口原因有二：(1)热加工时形变终止温度太高(1050～1100℃)，而且形变终止前所积累的冷变形程度太小。(2)未经中间退火就进行第2次淬火。有人认为，高速工具钢的第1次淬火相当于对钢进行了相变加工硬化，其所折合的形变程度不大，与临界形变程度相近，从而促进了第2次加热淬火时奥氏体发生再结晶，并使所形成的奥氏体晶粒特别粗大。

改正萘状断口的关键在于切断相变过程中晶体学位向遗传：(1)采取重复退火或重复正火，此时新旧相之间虽有位向关系，但不像淬火那样严格。退火或正火时，加热并冷却的每一次循环都将引起新相实际取向相对于给定关系的某种程度破坏，使最后组织与原始粗大奥氏体晶粒之间不存在位向联系，从而消除了萘状断口。(2)通过奥氏体再结晶来切断晶体学位向遗传。例如，对40Cr钢，可将钢加热到稍超过奥氏体再结晶温度，如1000℃。上述改正萘状断口的热处理方法仅对合金结构钢有效，而高速工具钢的萘状断口无法挽救。

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