與熱鍍工藝相關的脆性：氫脆、應變時效脆性和液態(tài)金屬脆性。上一篇我們已經(jīng)大概了解了氫脆，今天我們聊聊應變時效脆性。

應變時效脆性開裂案例

熱度工藝時常發(fā)生各種各樣問題，比如焊縫開裂、材料開裂等，很多人都不知道怎么回事，其實熱度工藝也會導致開裂，因為熱度時材料變得“脆弱”了。最典型的一種情況，就打孔的構件，在熱鍍鋅時，鋼材順著打孔位置發(fā)生開裂：

這種順著打孔位置或者鋼材邊緣部位，一到熱鍍鋅時就開裂的情況就屬于應變時效脆性開裂。

應變時效開裂成因

在鍍鋅過程中，發(fā)生應變時效斷裂有兩種可能的情況：

一、鍍鋅之前，必須“引入”應力。沖孔、開槽、剪切、劇烈彎曲等冷加工操作，都可能導致鋼內(nèi)部產(chǎn)生“應力“。如果在鍍鋅之前不進行應力釋放處理，在鍍鋅的過程中，這些冷加工引入材料內(nèi)部的應力，會轉變成高的局部殘余應力，并會導致應變時效脆性。

二，應變時效脆性也可能由鋼中的夾雜物引起，例如在某些用于鋼筋的品質(zhì)較差的鋼（例如地條鋼），在加工現(xiàn)場折彎時發(fā)生的脆性斷裂。

在較厚截面上的沖孔加工，對材料進行彎芯半徑較小的彎曲或反復彎曲，都會導致鋼的冷加工應力增加。如果一個部件由于應變時效脆性而開裂，這種開裂通常會直接在熱鍍后發(fā)生了，但對于鋼筋，也可能會在施工現(xiàn)場發(fā)生，即使只是簡單得搬運產(chǎn)生的應力，也足以使其發(fā)生應變時效脆性開裂。

鋼在熱鍍完成后短時間即發(fā)生開裂現(xiàn)象，是應變時效脆性與氫脆的最大區(qū)別。

解決方案

有多種方法可以降低應變時效脆性的發(fā)生概率，但所有的方法實際是都是歸結為：在熱鍍之前，降低鋼中的殘余應力。相關的方法包括：

1)彎曲半徑應在截面厚度的3倍以上；

2)如果規(guī)定彎曲半徑不得大于截面厚度的3倍，盡可能采用熱彎曲；

3)在熱鍍之前，在 650-815°C之間退火。

當然還有其他方法也可以降低應變時效脆性。

應變時效脆性的原理

實際上，此處涉及兩個概念，即應變時效，應變時效脆性。

應變時效：所謂“應變時效”，就是金屬和合金在塑性變形時或塑性變形后所發(fā)生的時效過程。最常見的是變形后的時效，叫做“靜態(tài)應變時效”(Static Strain Ageing,簡稱SSA)；而變形和時效同時發(fā)生的過程，則叫做“動態(tài)應變時效”(DynamicStrainAging，簡稱DSA)。

應變時效與冷加工過程中塑性變形導致的應變相關。

現(xiàn)在一般認為，應變時效，主要是由于金屬固溶體中的間隙溶質(zhì)原子(如鋼中的C、N)向位錯偏聚并使之釘扎而造成的。由于在應變時效時并無第二相的析出，也不會有C、N化合物的聚集長大，所以隨著時效時間的延長，強化效應不會消失，這是應變時效與淬火時效的本質(zhì)區(qū)別。

注：淬火時效是指金屬材料在淬火時，由于快速冷卻而形成過飽和固溶體，且該固溶體處于不平衡狀態(tài)，溶質(zhì)原子有自發(fā)析出的傾向，時效時，第二相的脫溶符合固態(tài)相變的階次規(guī)則，即在平衡脫溶相出現(xiàn)之前，會出現(xiàn)一種或多種亞穩(wěn)定結構。平衡脫溶相出現(xiàn)后彌散分布的第二相質(zhì)點，起強化的作用從而導致材料力學性能強化，塑性韌性下降。

應變時效脆性：一般而言，應變時效在室溫下進展十分緩慢，但是在溫度為450-460℃之間時，時效會進行得特別快，而這個溫度正好是熱鍍鋅工藝的加熱溫度。這種在高溫狀態(tài)下，時效加速所導致的材料快速變脆效應，就是所謂的熱鍍應變時效脆性。

需要指出的是，鍍鋅工藝本身并非是導致鋼應變時效加速的原因，但是鍍鋅工藝的加熱過程，導致了經(jīng)受過劇烈冷變形的鋼的應變時效脆性。

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