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316因添加 Mo， 故其耐蚀性、 耐大气腐蚀性和高温强度特别好， 可在苛酷的条件下使用； 加工硬化性优（无磁性）

　　316 和 316L 不锈钢常识

　　钢号：316（18Cr-12Ni-2. 5Mo）

　　特性：因添加 Mo， 故其耐蚀性、 耐大气腐蚀性和高温强度特别好， 可在苛酷的条件下使用； 加工硬化性优（无磁性） 。

　　用途：海水里用设备、 化学、 染料、 造纸、 草酸、 肥料等生产设备； 照像、 食品工业、 沿海地区设施、 绳索、CD 杆、 螺栓、 螺母

　　钢号：316L（18Cr-12Ni-2. 5Mo 低碳）

　　特性：作为 316 钢种的低 C 系列， 除与 316 钢有相同的特界腐蚀性有特别要求的特性外， 其抗晶界腐蚀性优

　　用途：316 钢的用途中， 对抗晶界腐蚀性有特别要求的产品

　　316 和 317 不锈钢（317 不锈钢的性能见后） 是含钼不锈钢种。 317 不锈钢中的钼含量略高明于 316

　　不锈钢.由于钢中钼， 该钢种总的性能优于 310 和 304 不锈钢， 高温条件下， 当硫酸的浓度低于 15％和高

　　于 85％时， 316 不锈钢具有广泛的用途。 316 不锈钢还具有良好的而氯化物侵蚀的性能， 所以通常用于

　　海洋环境。

　　316L 不锈钢的最大碳含量 0.03,可用于焊接后不能进行退火和需要最大耐腐蚀性的用途中。

　　耐腐蚀性

　　耐腐蚀性能优于 304 不锈钢， 在浆和造纸的生产过程中具有良好的耐腐蚀的性能。 而且 316 不锈钢还

　　耐海洋和侵蚀性工业大气的侵蚀。

　　耐热性

　　在1600度以下的间断使用和在1700度以下的连续使用中， 316不锈钢具有好的耐氧化性能。在800-1575

　　度的范围内， 最好不要连续作用 316 不锈钢， 但在该温度范围以外连续使用 316 不锈钢时， 该不锈钢具

　　有良好的耐热性。 316L 不锈钢的耐碳化物析出的性能比 316 不锈钢更好， 可用上述温度范围。

　　热处理

　　在 1850-2050 度的温度范围内进行退火， 然后迅速退火， 然后迅速冷却。 316 不锈钢不能过热处理进

　　行硬化。

　　焊接

　　316 不锈钢具有良好的焊接性能。 可采用所有标准的焊接方法进行焊接。 焊接时可根据用途， 分别采

　　用 316Cb、 316L 或 309Cb 不锈钢填料棒或焊条进行焊接。 为获得最佳的耐腐蚀性能， 316 不锈钢钢的焊

　　接断面需要进行焊后退火处理。 如果使用 316L 不锈钢， 不需要进行焊后退火处理。

　　典型用途

　　纸浆和造纸用设备热交换器、 染色设备、 胶片冲洗设备、 管道、 沿海区域建筑物外部用材料。

裂纹源逐步展开断裂分析，分析产生断裂的原因和断裂性质

　　进行弹簧断裂分析时首要工作是从断裂碎片中查清最初断裂部分，然后在其上找出裂纹源逐步展开断裂分析，分析产生断裂的原因和断裂性质。可根据下列特征进行弹簧裂纹源位置的判别。

　　(1)T型法:如果在一个弹簧上有两条相交的裂纹构成“T”型，如图2-1，在通常情况下横穿裂纹A为首先开裂。因为在同一弹簧上后产生的裂纹不可能穿越原有裂纹扩展，裂纹扩展方向平行于A裂纹。裂源位置在a或b,裂源区的裂纹较宽、较深。图中A为主裂纹，B为二次裂纹，a或b为裂纹源。

　　(2)分叉法:弹簧断裂过程中常常产生许多分叉，通常情况下裂纹分叉的方向为裂纹扩展方向，T型法判别主裂纹示意用展的反方向指向裂源位置。裂源在主裂纹上，一般情况下主裂纹宽而长如图2-2。T型法与分叉法通常用于判别脆性断裂的主裂纹及裂纹源。

　　(3)变形法:延性断裂的弹簧在断裂过程中发生变形后碎成几块，将碎片拼合后变形盆大的部份为主裂纹，裂纹源在主裂纹所形成的断口上，如图2-3：图中A为主裂纹，B,C为二次裂纹。

　　(4)由环境因素而引起断裂的弹簧例如应力腐蚀、氢脆、腐蚀疲劳、蠕变等由于断口氧化或腐蚀产生氧化膜或腐蚀层。裂纹源位于腐蚀或氧化最严重部位的表面或次表面。原因是这个部位开裂时间长受环境因素影响大。

　　(5)按断口拼合后缝隙大小确定裂纹源:将断裂的两部分拼合，缝隙大的部位为裂纹源如图2-4。

　　(6)如断口上有放射条纹则放射条纹的收敛处为裂纹源如图2-5。如在断口上有人字纹，无应力集中时人字纹尖端指向裂纹源。有应力集中时人字纹尖端逆指向裂纹源。如图2-6和图2-7

　　(7)如断口上有粗橄的纤维状区城，裂纹源一般位于纤维区中央。

　　(8)若断口上有应劳弧线，裂源位于疲劳弧线收教处平借区内。若有台阶则为多源疲劳断裂，如图2-8。

　　(9)高压容器爆炸时，最后断裂区为锯齿状，如图2-9。

局部发生明显的宏观塑性变形后弹簧断裂称为延性弹簧断裂

　　弹簧材料在过载负荷的作用下，局部发生明显的宏观塑性变形后弹簧断裂称为延性弹簧断裂。延性弹簧断裂有两种类型，一种是韧窝一微孔聚集型’弹簧断裂，另一种是滑移分离弹簧断裂:在工程结构材料中延性弹簧断裂反映为过载弹簧断裂，即零件所承受的真实应力超过了危险截面处材料的强度所发生的弹簧断裂。过载的原因可能来自设计失误、工艺失误或使用不当。使用中有时会遇到带裂缝的构件产生延性弹簧断裂事故，特别是一些高强度材料其裂缝扩展阻力都较小，对裂缝十分敏感，较小的裂缝即可使其产生宏观脆性的低应力弹簧断裂，其微观断口为韧窝状，弹簧断裂机制是微孔聚集型，零件成型的冷变形工艺如冷弯、冷锹、冷拨、冷冲、冷挤压等也经常发生延性弹簧断裂。

在打开裂纹之前，要对零件的断裂部位进行拍照。照片要包括零件全貌及宏观细节放大

　　一、断口试样的截取

　　为了进行零件的断裂分析需要从未完全断开的零件上截取试样。在截取过程中不得损伤断口和裂纹源。在打开裂纹之前，要对零件的断裂部位进行拍照。照片要包括零件全貌及宏观细节放大。要求所拍照片主题明确、轮廓清楚、立体感强、没有多余的阴影。

　　在分析判断裂源位置及裂纹扩展方向后，一般都是沿着裂纹扩展方向将裂纹打开形成断口。如果已知零件开裂原因可用同类型更大应力打开裂纹。若不清楚引起开裂的应力可采用三点弯曲打开裂纹，如图2-10所示。打开时裂源位置在二个支点一侧，受力支点在另一侧。

　　A.B:支承点

　　C:受力作用点

　　D:裂源

　　若在宏观外形上无法确定裂纹源或裂纹扩展方向时，通常在破断部位背后刨削或车削，监视进刀深度就能准确的发现裂纹前缘。

　　从较大尺寸零件上切取断口时，切口与断口应保持一定距离以防加工热量影响断口显微组织与断门形貌:,切口缝隙要小，选择的冷却剂不应污染或腐蚀断口。

　　如果原始断口损伤或腐蚀影响分析时，最好是在液氮温度下用冲击方法打开次生裂缝，因为次生裂缝没遭腐蚀或浸蚀较轻微。次生裂缝上常保存有形貌的精细结构可供断口分析。

　　二、断口的清洗

　　如果断口由于各种原因被污染、损伤、腐蚀会给分析带来困难为此必须清洗断口。不同污染情况的断口应用不同方法清洗.

　　1)对油污染的断口先用汽油洗去油腻，再把断日枚入盛有丙酮、石油醚或三氯甲烷等有棍溶液的玻璃lilt中，将玻璃皿放人超声波振荡器中进行超声清洗。如果没有超声波清洗机可用软毛刷蘸上有机溶剂清洗。

　　2)对在潮湿空气中暴露时间比较长锈蚀比较严重的断口，去除氧化膜后才能观察。可先用有机溶液、超声波或复型法清洗。如果效果不好的话就要用化学方法清洗，见表2-1。

　　如果断口表面锈层很厚用化学溶液不能去除时，可采用电解方法除锈见表2-2。

　　经化学清洗后的断口应立即放入稀Na2CO3或NaHCO3溶液中清洗，然后再用蒸馏水、酒精清洗、吹干保存。

　　(3)在腐蚀环境下发生断裂的断口，一般先用X射线、电子探针或能谱仪分析腐蚀产物成份、结构后再观察分析断口。因为这些腐蚀产物对分析断裂原因是有利的。

　　无沦化学或电化学清洗断川都或多或少损坏断口形貌，一般只能最后使用。

　　事故断口分析中不急于清除表面覆盖物，必须认真分析复盖物确认对分析无价值后再清洗。

　　三、断口的保存

　　拿到断口后最好立即观察，如因为时间、条件的限制来不及观察的话，为保持断日的产鲜要妥善存断口。不同情况可采取不同方法。

　　1.在大气中的新鲜断口应立即放入干燥器内或置于其它干燥、无尘的场所保存以避免断口受潮氧化。

　　2，不要用手触摸断口表面或匹配对接断面以免产生少人为的损伤。

　　3.为防止断口生锈或腐蚀可在其表面涂抹一层保护材料如酷酸纤维素丙酮熔液、环氧树脂或防锈漆，但涂抹材料不能腐蚀断口。

　　4.清洗后的断口要浸泡在无水酒精溶液中或存放在干燥器中。

　　5.从大块断口上取试样要采取保护措施。如用醋酸纤维素丙酮溶液涂在断口上待干后切剖。用钢锯割时要避免锯屑或其它赃物落在断口表面。

　　6.如发现断口上有细小外来物，为防止丢失可以用A4纸将其固定。

最突出最常见的特征是河流花样，另外还有舌状花样、扇形花样、鱼骨状花样、瓦纳线及二次裂纹

　　在实际使用的金属弹簧材料中晶体取向是无序的，解理弹簧裂缝沿不同取向解理面扩展过程中弹簧裂缝会相交成具有不同特征的花样，其中最突出最常见的特征是河流花样，另外还有舌状花样、扇形花样、鱼骨状花样、瓦纳线及二次裂纹。　　

　　一、河流花样

　　解理裂纹沿晶粒内许多个互相平行的解理面扩展时相互平行的裂纹通过二次解理；与螺位错相交；撕裂或通过基体和孪晶的界。

　　面发生开裂而相互连接，由此产生的条纹花样类似河流称为河流花样；见图4-3解理裂纹扩展过程中为减少能量的消耗，河流花样会趋于小河流合并成大河流。根据河流的流向可以判断裂纹扩展方向及由此找出裂纹源，见图4-4。

　　1、解理台阶产生机制

　　①两个不在同一个平面上的解理裂纹通过与主解理面相垂直的二次解理形成解理台阶，如图4-5，4-6，4-7所示。

　　②解理裂纹与螺位错相交截形成台阶。解理裂纹与螺位错相交产生一个布氏矢量大小的台阶。裂纹扩展过程中如与多个同号螺位错相交，矢量不断迭加，达到一定程度便产生一个能够观察到的台阶:.裂纹与异号螺位错相交，台阶就抵消或减少，见图4-8。

　　③解理裂纹之间产生较大的塑性变形，通过撕裂方式连接形成台阶，如图4-9，4-10，4-11所示。

　　实际解理断裂中二次解理与撕裂方式可能同时存在。二次解理台阶的高度也随着裂纹扩展不断降低，也可能逐渐被撕裂代替。

　　④通过基体和孪晶的界面发生开裂连接形成台阶，见图4-12，4-13所示。

　　2、河流花样的起源及在扩展中的形态变化

　　①加河流花样起源于有界面存在的地方：晶界、亚晶界、孪晶界，见图4-14、4-15。

　　②河流花样起源于夹杂物或析出相，见图4-16，4-17。

　　③河流花样起源于晶粒内部，这是由于解理面一与螺型位错交截所致，图4-18。

　　河流花样在扩展过程中遇到倾斜晶界、扭转晶界和普通大角度晶界时河流形态发生变化。

　　裂纹与小角度倾斜晶界相交时，河流连续地穿过晶界。小角度倾斜晶界是由刃型位错组成。晶界两侧晶体取向差小，两侧品体的解理面也只倾斜一个小角度。因此裂纹穿过时河流花样顺延到下一个晶粒。图4-19为示意图，图4-20为弹簧断口照片。

　　河流花样穿过扭转晶界时将发生河流的激增。扭转晶界又称孪晶界，两侧晶体以晶界为公共界面旋转了一个角度:因此解理裂纹不能简单的穿过晶界，必须重新形核后才能沿新的解理面扩展。由此造成晶界处河流花样激增。见图4-21示意图，图4-22为弹簧断口照片。

　　裂纹穿过普通大角度晶界时，山于品界位错密度高、位向差大、会产生大量的河流，晶界两侧河流台阶的高度差大，见图4-23。

　　二、“舌状花样”

　　舌状花样是在解理面上出现“舌头”状的断裂特征。并不是在所有材料的解理断裂中都能看到舌状花样‘，体心立方晶体在低温和快速加载时及密排夕‘方金属材料中由于孪生是主要形变方式，弹簧断口上经常可见到舌状花样，见图4-24。舌状花样形成机理示意见图4-25。解理主裂纹在100面上沿110方向由A扩展到B，在B处与孪晶相遇，这时它将改变方向沿孪晶与基体的界面112、111方向扩展到C，当与主裂纹之间的材料发生撕裂时沿CD扩展，然后裂纹又回到100面上继续断裂。如与主裂纹之间的材料发生二次解理则按图示CH方向扩展。

　　舌状花样成对出现，在弹簧断口中的一个断面上是凸出的，那么在另一断面上是凹的。舌头表面一般很光滑。

　　在钢铁材料中常见的舌状花样为100与112，它们之间夹角为35度16。另外还有112与100夹角为48度12，112与110之间的夹角为125度26。