·558. 北京科技大学学报 1999年第6期 2超低碳钢韧性断裂中内部孔洞形 为探讨F钢中孔洞形成的主要原因，有必 成机理分析 要先弄清楚F钢中夹杂物及第2相粒子的分布 情况.F钢由于经过铁水预处理和H真空脱 2.1断口分析 气，钢质纯净，钢中的夹杂物已很少.一般认为， F钢的断裂属典型的韧性断裂，断口韧窝 IF钢中的第2相粒子(TC,TiN,NbC,AIN等)在 呈抛物线状（图4），这是由于受切应力作用的 退火前已完全析出，故其都呈粗大且稀疏分布， 缘故，而且大小不均匀.韧窝断口的形成，大多 文献[8]对BF钢在退火过程中2相粒子的演变 都经过这样几个步骤，即范性形变、形成空洞、 进行了研究，给出了TF钢中存在的4种常见 空洞扩展、空洞凝聚贯通而成裂纹、裂纹扩展而 粒子TiN,TiS,Ti(CS,TiC的基本形貌和尺寸 导致断裂.金属断口理论认为，材料内部的微孔 范围，经罩式退火，粒子的尺寸范围见表3， 是逐渐形成的，可以认为，这些韧窝的大小不 表3录式退火后TF铜中常见第2相触子尺寸m 一，正是由于微孔形成的时间不同，并逐步长大 TiN Ti(CS) Tic 所致， 180-140040500 80-600 10-30 因此，对于本实验中所用T-F钢中第2相 粒子的分布可描述为：在铁素体基体上稀疏分 布着一些粗大的TiN,TiS,Ti.(CS):第2相粒子， 另外还弥散分布着一些细小的TC粒子， Break在70年代提出了夹杂物在塑性断裂 中所起作用的物理模型，并提出了冲压过程中 钢板内的孔洞形成物理模型.他们认为，在单向 拉伸状态下孔洞的成因有3种： (1)金属中最先出现的是简单滑移，滑移面 图4IF钢断口SEM照片 的间距为1μm左右，这种滑移使那些粗大的夹 2.2超低碳钢内部孔洞形成机理分析 杂物质点成为位错运动的障碍，质点前塞积了 前人的研究认为，孔洞大多起源于夹杂物 大量的位错，当应力足够大时，位错挤入质点和 或第二相粒子，塑性变形过程中，夹杂物或第二 基体金属的交界面形成孔隙，产生孔洞，而尺寸 相粒子成为位错运动的障碍：位错在它]之前 远远小于滑移面间距，并位于一滑移面之间的 大量塞积，产生高的应力集中：应力集中达到 质点对位错没有塞积作用： 一定程度，金属与这些粒子的界面产生分离，或 (2)随变形量增加，位错密度增加，金属发 者一些硬脆性粒子本身脆性断裂而形成了微细 生交滞移，交滑移和高的位错密度使微小的质 裂缝：裂缝端部又引起了应力集中，因为基休 点也处在障碍位错运动的位置，因而在这些质 本身的塑性变形能力较好，必然在：袋缝尖端的 点处也形成孔洞： 应力集中处形成一·个集中的剪切变形区，同部 (3)由于交滑移使位错在某些滑移面上合 大量的剪切变形就使得孔剂（裂缝）长大，当孔 并消失，形成大的缺陷，这些缺陷集聚连片也能 洞扩展到一定程度后，相邻孔洞之间的金属犹 形成微孔，使金属内部的微孔数量大大增加，第 如宏观试样产生颈缩时的情况~样，将会引起 “一种类型的孔洞在拉伸变形早期已出现，随拉 应力集中，而加速形变，直到细缩至一线而被撕 伸过程的进行，逐渐长大，就得到了断口上那些 断，使形成一个月刃状的切窝边缘，如此连续不 尺寸较大的韧窝，而第2和第3种类型的孔洞 断，就形成了韧窝断口.由于韧窝大多起源于夹 在拉伸后期才出现，因此长大不充分，在断口上 杂物或第2相质点，所以在断口上这些质点大 的韧窝就较小， 多分布在韧窝的底部.在扫描电镜下观察F钢 作者认为，对于普通碳钢，甚至低碳钢，这 的断口，在大部分韧窝底部未发现夹杂物或第 些孔洞的成因都是成立的，即孔洞主要由夹杂 二相质点，这说明1F钢中的孔洞不是主要由夹 物、第2相粒子导致，但对于超低碳钢，由于其 杂物或第2相粒子处形成，而是另有成因. 中夹杂物和第2相粒子极少，孔洞的产生将主