38CrMnMo钢异常断口的分析

太原理工大学材料科学与工程学院郭丽娜1)

摘  要  用扫描电镜KYKY—1000、能谱仪观察分析了38CrMnMo钢(调质热处理)拉伸实验后的异常断口，结

果表明：钢中冶金夹杂物是导致38CrMnMo钢异常脆性断裂的主要原因。

关键词  断口 材料 冶金

某厂有一批用于制造石油钻机接头的38CrMnMo钢，经热处理后，进行拉伸实验，发现断口异常，为此进行断口分析以了解断口异常的原因。

1 实验结果

在扫描电镜下观察断口形貌如图1所示，断口呈星花状杯形，其纤维区F和剪切唇区S较小、较平，而放射区R较大，并有明显的放射状径向撕裂型二型深裂纹。

图1拉伸断裂星花状杯形断口形貌

              图2 纤维区F 韧窝及冶金夹杂物              图3   韧窝区R 准解理+夹杂物+二次裂纹形貌

纤维区F微观断口形貌如图2所示，主要呈韧窝状，韧窝较小、较浅，并有一些夹杂物与其相连。

放射区R微观断口形貌如图3所示，主要为准解理断口特征，并有二次裂纹和夹杂物存在。用能谱仪分析夹杂物成分表明:夹杂物多含Si、Al、Ca、S等元素，显然为冶金缺陷。夹杂物能谱分析结果见表1。

2 分析讨论

38CrMnMo钢经调质热处理后为回火索氏体，该组织具有良好的综合性能，拉伸断裂应为韧性断裂，断口呈暗灰色，主要为韧窝形貌。但实验结果表明，该材料断口主要由放区组成，即为脆性断裂，且断口各区中都不同程度地存在夹杂物。夹杂物本身的塑性很差，在拉伸时易在其存在区域造成应力集中，降低材料的韧性，影响拉伸断裂时韧窝的形成，使材料在高内应力作用下产生放射状径向撕裂，并产生二次深裂纹，是材料产生解理脆性断裂的主要因素。原材料的缺陷会降低石油钻机接头疲劳寿命，所以要尽量控制原材料的冶金缺陷，提高产品的使用寿命[1]。

3 结论

38CrMnMo钢调质后拉伸断裂为星花状杯形异常断口，其中F区和S区较小、较平，而R区较大，并伴有放射状径向撕裂二次深裂纹，这主要是由于钢中冶金夹杂物增加材料的脆性所造成的。