【引言】

    熱等靜壓（HIP）工藝是將制品放置到密閉的容器中，向制品施加各向同等的壓力，同時(shí)施以高溫，在高溫高壓的作用下，制品得以燒結(jié)和致密化。熱等靜壓是高性能材料生產(chǎn)和新材料開發(fā)不可或缺的手段；熱等靜壓可以直接粉末成型，粉末裝入包套中，包套可以采用金屬或陶瓷制作（低碳鋼、Ni、Mo、玻璃等），然后使用氮?dú)狻鍤庾骷訅航橘|(zhì)，使粉末直接加熱加壓燒結(jié)成型的粉末冶金工藝。HIP工藝最重要的優(yōu)點(diǎn)在于可生產(chǎn)復(fù)雜幾何形狀的零件，無需后續(xù)的加工/焊接程序。由于HIP工藝顯著地提高了設(shè)計(jì)自由度，很多實(shí)驗(yàn)證明HIP生產(chǎn)的部件具有與同樣等級(jí)鍛造材料相同甚至更好的性能。然而，最近有學(xué)者表明， HIP和鍛造奧氏體不銹鋼之間的斷裂行為并不相同，其中HIP 304L和316L的沖擊韌性更低。

    【成果簡(jiǎn)介】

    近日，曼徹斯特大學(xué)的A. J. Cooper （通訊作者）等人在Metall. Mater. Trans. A上發(fā)布了一篇關(guān)于熱等靜壓不銹鋼的文章，題為“Effect of Temperature on the Fracture Toughness of Hot Isostatically Pressed 304L Stainless Steel”。作者在高溫（300 °C）和低溫（？140 °C）下對(duì)熱等靜壓（HIP' d）和鍛造304L奧氏體不銹鋼進(jìn)行了J-電阻多試樣斷裂韌性測(cè)試。研究結(jié)果表明，盡管兩種材料斷裂前都發(fā)生塑性變形，但由HIP工藝制備的不銹鋼具有更低的斷裂韌性。

    【圖片導(dǎo)讀】

    圖1 三個(gè)溫度下HIP和鍛造304L的拉伸數(shù)據(jù)

    -140℃記錄的數(shù)據(jù)說明應(yīng)變硬化行為的轉(zhuǎn)變，這與在加載過程中應(yīng)變引起的馬氏體相變有關(guān)。其中在-196℃下進(jìn)行夏比沖擊實(shí)驗(yàn)的304L 試樣，其V型缺口尖端觀察到馬氏體相變，強(qiáng)度隨著溫度的降低而增加。

    圖2 室溫下HIP和鍛造304L的J-電阻曲線

    圖3 -140℃下HIP和鍛造304L的J-電阻曲線

    圖1,2和3分別展示了室溫、-140℃和300℃的斷裂韌性測(cè)試數(shù)據(jù)。HIP304L的裂紋萌生韌性均顯著降低，較小的梯度顯示對(duì)裂紋擴(kuò)展的抵抗明顯減少。

    圖4 300℃下HIP和鍛造304L的J-電阻曲線

    圖2，圖3和圖4表明，由于裂紋尖端前面相對(duì)于試樣尺寸的大片塑性區(qū)域的存在，所有室溫和升溫下試驗(yàn)所測(cè)得的J值在技術(shù)上是無效的。

    圖5 各個(gè)測(cè)試條件下試樣的斷裂表面

    （a） 300℃下進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)，HIP304L的斷裂表面；

    （b） 300℃下進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)，鍛造304L的斷裂表面；

    （c） 20℃下進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)，HIP304L的斷裂表面；

    （d） 20℃下進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)，鍛造304L的斷裂表面；

    （e） -140℃下進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)，HIP304L的斷裂表面；

    （f） -140℃下進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)，鍛造304L的斷裂表面。

    【小結(jié)】

    這篇文章介紹了在高溫（300 °C）和低溫（？140 °C）下對(duì)熱等靜壓（HIP' d）和鍛造304L奧氏體不銹鋼進(jìn)行的J-電阻多試樣斷裂韌性測(cè)試及數(shù)據(jù)分析。夏比試樣在高溫試驗(yàn)時(shí)常常不完全斷裂，并顯示出韌帶明顯的塑性變形。 這一現(xiàn)象有助于解釋為什么在較低的試驗(yàn)溫度下，HIP304L的斷裂韌性隨著實(shí)驗(yàn)溫度的降低而增加：屈服強(qiáng)度隨溫度降低而增加，因此塑性區(qū)的尺寸變得更局限于裂紋尖端，導(dǎo)致更多局部能量的吸收，最后形成局部的斷裂。綜合研究結(jié)果表明，在室溫和低溫測(cè)試中，隨著溫度的升高，韌性顯著降低。

    文獻(xiàn)鏈接：Effect of Temperature on the Fracture Toughness of Hot Isostatically Pressed 304L Stainless Steel （Metall. Mater. Trans. A, 25 January, 2018 , DOI: 10.1007/s11661-018-4466-x）

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責(zé)任編輯：殷鵬飛

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