碳化物尺寸对低合金超高强钢断裂韧性的影响

本文针对低合金超高强钢G50拉伸实验结果异常,利用SEM和EDS手段观察分析了异常试样的断口形貌和组织,发现实验结果异常是由于钢中存在大尺寸的碳化铌相。利用第一性原理计算了碳化铌的结构参数和弹性性质。计算结果表明,通过广义梯度近似方法求解结构参数结果十分准确,碳化铌的晶格常数相对误差仅为0.669%。碳化铌为可压缩性差、结合能低的脆性碳化物,与基体材料的弹性性质差异较大。故造成试样钢力学性能异常的原因是材料受到拉伸后,由于大尺寸NbC受到基体钢组织的挤压先产生应力集中后发生破碎,最终断裂。同时热力学计算结果表明,低合金超高强钢在生产过程中容易生成NbC析出相,并且其析出温度高。对于G50中Nb元素的添加应调整合适的加入时机和控制加入量,尽量避免形成大尺寸NbC,影响力学性能。