Page 137 - 机械工程材料2025年第三期
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张泽晨，等： S355NL钢风电法兰锻件低温冲击韧性不良的原因
图 1 合格试样与不合格试样的非金属夹杂物形貌
Fig. 1 Morphology of non-metallic inclusions of qualified (a) and unqualified (b) samples
布于晶界处；不合格试样的晶粒尺寸较大，珠光体尺 形过程中不均匀分布的珠光体处可能会产生应力集
［9］
寸不均匀，粗大珠光体呈网状分布于晶界处，细小珠 中，从而危害其韧性 。合格试样和不合格试样的珠
光体则呈岛状分布于晶内。珠光体中的渗碳体为硬 光体体积分数分别为32.7%和31.3%，含量相近。由
脆相，对变形的抗力较大，因此弥散分布的珠光体可 上述组织推测，晶粒的尺寸和分布可能是影响试样
以提高铁素体-珠光体钢的强度和硬度；而在塑性变 冲击性能的关键因素。
图 2 合格试样与不合格试样的显微组织
Fig. 2 Microstructures of qualified (a, c) and unqualified (b, d) samples: (a‒b) at low magnification and (c‒d) at high magnification
采用IT800-SHL型高分辨场发射扫描电子显微 晶粒尺寸不大于22.1 µm）。合格试样的晶粒尺寸绝
镜附带的电子背散射衍射仪（EBSD） 对不同试样的 大部分分布在22 µm以下（占比97.2%），但是不合格
微观结构进行观察，测试电压为20 kV，扫描步长为 试样中尺寸在22 µm以上的晶粒占比较高（15.8%），
0.5 µm，测试数据由Aztec-Crystal软件进行分析处 最大晶粒尺寸超过50 µm。
理。由图3可知， 不合格试样的晶粒尺寸分布范围较 体心立方金属及合金存在低温脆性，当温度降
宽，合格试样的晶粒尺寸分布更为集中。经统计，不 低至某一临界点后，材料的冲击韧性会在一个特别
合格试样和合格试样的平均晶粒尺寸分别为12.1， 小的温度范围内迅速降低，断裂模式由韧性断裂转
7.3 µm，二者均满足EN10025-3∶2019 标准要求 （平 为脆性断裂，该温度即为材料的韧脆转变温度 ［10］ 。
均晶粒尺寸不大于44.2 µm）和产品质量要求（平均 晶粒尺寸与钢的韧脆转变温度之间存在一定关
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