45号钢拉伸断口形貌分析
45#钢管断裂原因分析
45#钢管断裂原因分析目录1.引言 (1)1.1 45#钢简介 (1)1.1.1 物理参数 (1)1.1.2 化学成分 (1)1.1.4 钢的热处理简介 (1)1.1.5 热处理后力学性能标准 (3)1.2 钢管主要生产工艺 (3)1.3材料的断裂失效 (4)1.3.1 断裂简介 (4)1.3.2 断裂的类型及断口特征 (4)1.3.3 韧性断裂与脆性断裂 (4)1.3.4穿晶（晶界）断裂与沿晶断裂 (5)1.3.5剪切断裂和解理断裂 (5)2 .实验内容 (7)2.1试验样品及仪器 (7)2.1.1试验样品 (7)2.1.2试剂及药品 (7)2.1.3 实验仪器 (8)2.2 实验过程 (8)2.2.1 金相及硬度检测 (8)2.2.1.1金相试样的线切割制备 (8)2.2.1.2金相试样的粗磨及抛光 (9)2.2.1.3腐蚀 (9)2.2.1.4金相检测 (9)2.2.1.5硬度检测 (9)2.2.2 断裂试样的扫描检测 (10)2.2.2.1断面预处理 (10)2.2.2.2试样断口扫描 (10)3实验结果分析与讨论 (11)3.1断口形貌分析 (11)3.2金相组织分析 (12)3.3硬度分析 (13)结论 (15)参考文献 .................................................................... 错误!未定义书签。
45#钢管断裂原因分析1.引言1.1 45#钢简介45号钢，是GB中的叫法，JIS中称为：S45C,ASTM中称为1045,080M46,DIN 称为：C45 。
国内常叫45号钢，也有叫“油钢”。
一般，市场现货热轧居多。
冷轧规格1.0至4.0mm之间1.1.1 物理参数1.1.2 化学成分除Fe之外，其他元素及含量如下1.1.4 钢的热处理简介45#钢为优质碳素结构钢，含C量为0.45%，属中碳钢，其优点是硬度不高但易于切削加工，缺点是淬火性能不好，所以如果需要表面硬度较高，又希望发挥45#刚优越的机械性能，常将45#钢作调质（先850℃正火，再840℃淬火加600℃回火处理）加表面淬火（加热温度视情况而定，约860℃左右进行淬火）处理，而不是渗碳加淬火，这样虽然前者获得的表面耐磨性比后者稍低，但保证了其芯部耐冲击的性能。
碳钢拉伸实验及断口分析（断口形貌观察部分）
碳钢拉伸实验及断口分析（断口形貌观察部分）计划学时：2学时工程构件或机械零件的尺寸、形状或材料性能都会在某种外界因素的作用下发生变化，甚至发生局部或整体的破断，产生机械失效现象，正确地辨认和评价可能影响设计和产品生产的全部潜在失效形式，才能成功地设计并生产出能够防止过早出现失效现象的产品，本实验通过对含钒碳钢金属材料拉伸实验后进行断口的宏观及微观分析，探讨了断裂的物理本质与规律、断裂的基本类型、金属断裂的微观机制以及裂纹扩展机理。
【实验目的】(1) 了解断裂及断口的分类。
(2) 理解断口的形貌特点。
(3) 掌握断口形貌观察。
【实验原理及内容】断裂是指物体在外力作用下发生分离的现象。
断裂按不同的角度进行分类：服役条件、断裂应变、断裂面的取向、断口形貌及断裂路径等。
其中按断口形貌可分为沿晶断裂（对应沿晶断口）、解理断裂（解理断口）、准解理断裂（准解理断口），纯剪切断裂及微孔聚集型断裂（对应韧窝断口）。
其中前三类属于脆性断裂，后两者属于韧性断裂。
而在很多情况下断裂面显示混合断口，有可能存在沿晶和解理（或准解理），也可能韧窝或准解理（或沿晶）共存。
有时宏观断口的不同区域显示不同的微观断口。
脆性断裂就是指没有宏观塑性应变的断裂。
它是由位于一般弹性范围内并超过晶面中材料的结合力的载荷所造成的。
所对应的断口属于脆性断口。
宏观脆性断口看不到纤维区和剪切唇，只存在放射区，放射线发源于断裂源。
而解理裂纹沿解理面扩展就导致解理断裂。
典型的解理断口是由河流花样，扇形花样或羽毛状花样构成。
而当脆性裂纹沿确定的低指数晶面扩展时就能获得解理断口，但是如果脆性裂纹沿不能确定的晶面扩展时，断口上看不到明显的河流花样或扇形花样，则称为准解理断口。
另外对于多晶体，如果晶粒边界的结合强度远比晶内要低时，脆性裂纹就会择优在晶界形核，并沿晶界扩展，从而导致沿晶断口，在断面上可看到晶粒轮廓或多边体晶粒的截面图。
韧性断裂是指材料断裂前的宏观塑性变形（延伸率或断裂应变）或断裂前所吸收的能量较大，则称为韧性断裂。
优质碳素结构钢45号钢的详细解析
优碳钢45#钢45钢是GB中的叫法，也叫"油钢"。
市场现货热轧居多;冷轧规格1.0~4.0mm 之间。
中文名称：45号钢JIS名称：S45CASTM名称：1045别称：油钢冷轧规格：1.0~4.0mm碳含量;0.42~0.50%化学成分含碳(C)量是0.42~0.50%，Si(硅)含量为0.17~0.37%，Mn(锰)含量0.50~0.80%，Cr(铬)含量≤0.25%，Ni(镍)含量≤0.30%，Cu(铜)含量≤0.25%。
密度7.85g/cm3，弹性模量210GPa，泊松比0.31。
处理方法热处理推荐热处理温度：正火850，淬火840，回火600.45号钢为优质碳素结构用钢，硬度不高易切削加工，模具中常用来做模板，梢子，导柱等，但须热处理。
1. 45号钢淬火后没有回火之前，硬度大于HRC55（最高可达HRC62)为合格。
实际应用的最高硬度为HRC55（高频淬火HRC58)。
2.45号钢不要采用渗碳淬火的热处理工艺。
调质处理后零件具有良好的综合机械性能，广泛应用于摩托车、汽车上，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等，在工作中要承受巨大的摩擦力，通常采用淬火的方法来提高自身的硬度、耐磨性和使用寿命。
45号钢淬火常用的设备如下：渗碳处理一般用于表面耐磨、芯部耐冲击的重载零件，其耐磨性比调质+表面淬火高。
其表面含碳量0.8－－1.2%，芯部一般在0.1－－0.25%（特殊情况下采用0.35%）。
经热处理后，表面可以获得很高的硬度(HRC58－－62)，芯部硬度低，耐冲击。
如果用45号钢渗碳，淬火后芯部会出现硬脆的马氏体，失去渗碳处理的优点。
现在采用渗碳工艺的材料，含碳量都不高，到0.30%芯部强度已经可以达到很高，应用上不多见。
0.35%从来没见过实例，只在教科书里有介绍。
可以采用调质+高频表面淬火的工艺，耐磨性较渗碳略差。
处理要求45钢调质硬度在HRC20~HRC30之间；45钢淬火硬度在HRC55~58之间，极限值可达HRC62；45号钢淬火后，内部会产生不均应力，导致零件变形。
45钢拉伸试样氢脆断裂分析
45钢拉伸试样氢脆断裂分析朱伟华（莱钢品质保证部特钢物理室）摘要：对45钢力学拉伸试验后试样的内部组织结构及断口的全面分析，认为钢中存在较高含量的氢是造成钢材脆性断裂的主要原因。
关键词：45钢；拉伸试验；氢脆；氢含量The Research on The Fracture of HydrogenEmbrittlement in Samples of the 45 SteelPhysical laboratory of special steel Weihua ZhuAbstract: The internal organization structure and fracture feature on the samples of 45 steel after tensile testing is perfectly analyzed in this paper. The hydrogen that thinks to exist a higher content in the steel is the main reason that results in The fragile Fracture in tensile testing.Keywords: 45 steel; tensile testing; the fracture of hydrogen embrittlemen; hydrogen content经转炉冶炼－LF炉精炼－连铸－热装热送轧制成材后的45钢，取样进行力学性能试验。
经过普通的正火处理后的拉伸试样在力学拉伸试验后拉伸试样断面几乎没有收缩，长度方向上的延伸率也很小。
这种现象呈批量性并且是断续出现的，但该钢材在低倍检验过程中，并没有发现异常的缺陷。
为此，技术人员从冶炼、连铸、轧制等工艺参数上进行了比较和研究，没有找到引起这种力学塑性指标偏低现象的确切原因。
笔者通过对45钢力学拉伸试验后的试样断口进行高倍观察和能谱分析，认为钢材内部含有较大量的氢是引起这种现象的主要原因。
45号钢的性能
1强度强度指金属在外力作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力1)抗拉强度ób 金属试样拉伸时，在拉断前所承受的最大负荷与试样原横截面面积之比称为抗拉强度ób=Pb/Fo式中Pb——试样拉断前的最大负荷(N)Fo——试样原横截面积(mm2)2)抗弯强度óbb MPa 试样在位于两支承中间的集中负荷作用下，使其折断时，折断截面所承受的最大正压力对圆试样：óbb=8PL/Лd³;对矩形试样：óbb=3PL/2bh²式中P——试样所受最大集中载荷(N)L——两支承点间的跨距(mm)d——圆试样截面之外径(mm)b——矩形截面试样之宽度(mm)h——矩形截面试样之高度(mm)3)抗压强度óbc MPa 材料在压力作用下不发生碎、裂所能承受的最大正压力，称为抗压强度óbc=Pbc/Fo式中Pbc—试样所受最大集中载荷（N）Fo—试样原截面积（mm²）4)抗剪强度てMPa 试样剪断前，所承受的最大负荷下的受剪截面具有的平均剪应力双剪：óて=P/2F;单剪：óて=P/Fo式中P—剪切时的最大负荷（N）Fo—受检部位的原横截面积(mm²)5)抗扭强度MPa 指外力是扭转力的强度极限てb≈3Mb/4Wp(适用于钢材)てb≈Mb/Wp(适用于铸铁)式中Mb—扭转力矩（N•mm）Wp—扭转时试样截面的极断面系数（mm²）6)屈服点ós MPa 金属试样在拉伸过程中，负荷不再增加，而试样仍继续发生变形的现象称为“屈服”。
发生屈服现象时的应力，称为屈服点或屈服极限Ós=Ps/Fo式中Ps——屈服载荷(N)Fo——试样原横截面积(mm2)7)屈服强度ó0.2 MPa 对某些屈服现象不明显的金属材料，测定屈服点比较困难，常把产生O．2％永久变形的应力定为屈服点，称为屈服强度或条件屈服极限ó0.2=P0.2/Fo式中P0. 2——试样产生永久变形为0.2％时的载荷(N)Fo——试样原横截面积(mm2)8)持久强度ób/时间（h）MPa 金属材料在高温条件下。
45号钢拉伸断口形貌分析
45号钢拉伸断口形貌分析
钢的拉伸断口形貌分析可以提供关于钢材的力学性能、疲劳性能和断裂机制的重要信息。
一般来说，钢的拉伸断口形貌可以分为几种类型：
1. 齿状断口：断口表面呈现出一系列凹凸不平的齿状结构，这种形貌表明钢材在断裂时存在着较大的应力集中和应力集中的突变。
这种形貌常见于具有较高硬度和较低韧性的钢材。
2. 铁球状断口：断口表面呈现出类似铁球的球形结构，这种形貌表明钢材在断裂时存在着相对较低的应力集中和应力集中的平滑过渡。
这种形貌常见于具有较高韧性的钢材。
3. 断裂韧窝：断裂韧窝是在钢材断裂过程中形成的一种类似蜂窝状的结构，它表示钢材在拉伸断裂过程中的能量吸收能力。
断裂韧窝的深度和面积可以提供关于钢材的韧性和能量吸收能力的重要信息。
通过对钢材的拉伸断口形貌进行详细的分析和观察，可以进一步了解钢材的断裂机制、韧性、疲劳性能和力学性能。
这些信息对于钢材的设计、选择和应用都具有重要的指导作用。
45钢金相实验报告
通过这个实验，对45钢的了解那可真是深入了不少。以前就只知道它是一种钢材，现在知道了它内部的这些小秘密。这就好比认识一个人，以前只知道他的名字，现在连他心里怎么想的都知道一点了呢。这种感觉特别奇妙。
45钢金相实验报告
45钢是一种很常见的钢材呢，咱们今天就来说说它的金相实验。
做这个实验啊，那可真是充满了各种惊喜和小挑战。从准备材料开始，就像是在为一场奇妙的探险做准备。要把45钢的试样处理好，这个过程得小心翼翼的，就像对待一个小宝贝一样。稍微不注意，可能试样就不美啦。
在显微镜下观察45钢的金相组织的时候，哇，那感觉就像是发现了一个微观的小世界。那些组织的形态就像一幅幅独特的小画。铁素体和珠光体的分布，看起来特别有趣。铁素体就像一个温柔的小胖子，白白净净的，分布在周围。而珠光体呢，像是一群紧紧挨在一起的小伙伴，它们有着独特的层片状结构，看起来可精致了。
而且呀，做这个实验的时候，还能和同学们互相交流。大家你看看我的试样，我看看你的，然后一起讨论哪里做得好，哪里还需要改进。这种氛围特别温馨，就像一群小伙伴围在一起分享小秘密一样。
这个45钢金相实验虽然有点小麻烦，但是真的特别有意义。它让我对材料科学有了更深的热爱，也让我在这个探索微观世界的过程中收获了很多快乐。每一次在显微镜下看到那些独特的金相组织，心里就有一种小小的成就感。我觉得这个实验就像一个小窗口，让我看到了材料世界里的另一片天地，而且这个天地还充满了无限的乐趣和惊喜呢。
45号钢厚板表面边裂原因分析与控制
表2不同产线保护渣性能对比
指标项目
现保护渣 LC
保护 XB
对比保护渣 对比 保护
1
2
碱度/R 熔点/@ 粘度/ Pa - s
0.95 1137 0.239
0.97
1110 0.22$
1.01 1020 0.129
0.93 1054 0.171
表2 可
，
生 $5
时，所使用的两种保护渣熔点和粘度均较同类产线
*通讯作者：杨治争（1981〜），男，博士，高级工程师.E-mail：yzzai@sina. com
15
武汉工程职业技术学院学报
2021 2
图2钢板角部缺陷宏观形貌
图5 250mm
形貌
图3
中部的扩展特征
图4钢板裂纹周围密布的氧化圆点
征，无明显方向性，总体严重程度较强、裂纹尺寸较
。从图3〜图4可
，裂 部有连续性的
第33卷第2期 2021 年 6 月
武汉工程职业技术学院学报 Journal of Wuhan Engineering Institute
VO1.33NO.2
June 2021
45号钢厚板表面边裂原因分析与控制
黄道昌1严敏1杨治争2*黄大军1
（1.宝武集团鄂城钢铁公司 湖北 鄂州"30080； 2.宝钢股份中央研究院（武钢有限技术中心） 湖北 武汉$30080）
$5号钢属于优质中碳结构钢，具备良好的冷热 加工性能和综合机械性能，应用领域十分广泛。鄂 钢4300mm宽厚板产线是国内重要的宽厚板生产 基地，也是$5号钢厚板主要产线之一，主要规格集 中于30〜120mm厚板，主要应用于机械、模具制造 等行业。
表面边部裂纹是厚板常见表面缺陷之一&—2'， 鄂钢基于130t转炉冶炼一炉外精炼一RH处理一 板坯连铸一4300mm轧机轧制流程生产$5号钢，过 程可控、性能良好。但是，45号钢表面质量问题并 未完全解决，特别是钢板表面边部裂纹缺陷比较明 显且有多发性特点，需要切边交货，对钢板的成材率 和生产效率均造成显著影响。针对$5号钢表面边 部裂纹缺陷开展了系列取样检测和针对性的优化工 作。