在縱向斷口上，沿熱加工方向呈現凸凹不平的、無金屬光澤 的非結晶構造條帶的斷口叫層狀斷口。由於層狀斷口的形成原因不同，其特徵各不相同，有的呈現木紋結構，有的呈現平滑的台 階狀，有的呈現緻密的、比基體色淺的灰白色條帶，有的象腐爛 的木柴片沿縱向斷開，有的呈現長短不一粗細不同的斷續光亮線條。因而不能用一個籠統的層狀斷口作為判斷標準。層狀使鋼的 橫向力學性能，特別是延伸率和斷面收縮率嚴重下降。產生層狀 的主要原因是鋼錠結晶過程中夾雜物在晶界上沉積，在熱加工時沉積在晶界上的夾雜物沿加工方向伸長，使晶界變得脆弱。
基本介紹
- 中文名：層狀斷口
- 外文名：foliated fracture
- 形成原因：鋼中存在過多的非金屬夾雜物
- 類型：斷口
- 特點：沿熱加工方向呈現凸凹不平
- 預防措施：提高鋼的純淨度
基本情況,形貌,形成原因,預防措施,
基本情況
層狀斷口是形變結構鋼中經常出現的一種斷口缺陷，依其巨觀形貌特徵可劃分為兩種基本類型，即木紋狀形態的層狀斷口和帶疊層的層狀斷口。木紋狀層狀巨觀斷口上纖維條紋極粗，起伏不平，有明顯的層狀，在光線照射下斷口呈現灰白色澤，形態像木材的縱向劈裂面，故而稱為木紋狀層狀斷口。層狀使鋼的 橫向力學性能，特別是延伸率和斷面收縮率嚴重下降。產生層狀的主要原因是鋼錠結晶過程中夾雜物在晶界上沉積，在熱加工時沉積在晶界上的夾雜物沿加工方向伸長，使晶界變得脆弱。 將其中層狀改為層狀斷口。
形貌
帶疊層狀斷口的巨觀形貌，斷口上有一些有規則排列大小不等的疊層台階，台階上有時可觀察到密集的偏析線，也可能出現木紋狀斷口的特徵。這種層狀僅出現在鍛軋變形的鋼材中。層狀斷口類似於一種機械層疊機構，每一層由於脆、韌性能相互交替而產生不同方式的斷裂類型。斷裂時，裂紋首先在具有缺口效應的非金屬夾雜物端部應力集中處萌生，然後以極快的速度擴展、連線，在縱向不同的平面上出現脆性條帶。而夾雜物兩側的韌性區，裂紋的擴展要消耗極大的塑性功，所以裂紋橫向的連線總是後於裂紋的縱向擴展，撕裂型韌窩也總是指向夾雜物存在的條帶區。巨觀斷口上表現為帶狀凸起區。
層狀斷口如下圖所示：
層狀斷口形成原因
按照強度原則，鋼在斷裂時總是沿著最低強度的薄弱區域選擇性的發展。因此，當夾雜物分布呈層帶狀時，鋼出現韌、脆性相間的性能，斷裂時必然得到木紋狀斷口；如果帶狀分布的非金屬夾雜物範圍較寬，並處於同一平面內，那么脆性帶分布區域也較寬並處於一定寬度的平面內，則斷裂時巨觀斷口形貌必然是帶層疊狀斷口。
事實證明，任何類型的非金屬夾雜物或第二相析出物，只要在單向變形後呈層帶狀分布，並有效地“切割”金屬基體，斷裂後都會出現層狀斷口。夾雜物分布越密集，單個夾雜物長度方向上的尺寸越大，缺口效應越顯著，所需要的實際斷裂應力越小，脆性擴張越利於進行，斷口上的層狀特徵也越加明顯。夾雜物類型及存在的部位不同，斷裂方式也不同。如果夾雜物沿奧氏體晶界大量析出，晶界被脆化，斷裂時裂紋首先在晶界萌生，並在外力垂直的方向上擴展連線，那么層狀斷口的斷裂方式是沿晶的。這種夾雜物多見於AlN以及碳化物等。對於硫化物、氧化物等，因存在於樹枝晶晶間，單向變形後隨著金屬纖維方向排列、延伸，從而“切割”金屬基體，斷裂時多形成無特徵的劈裂條帶，就其實質來講，屬於穿晶脆性斷裂方式。
鋼中存在的大量非金屬夾雜物，在晶界上沉積，是形成層狀斷口的內因；鍛軋之後，特別是鍛造比較大，形成纖維組織，這是形成層狀斷口的外因。層狀斷口使鋼的橫向力學性能，特別是塑性和衝擊韌度下降。而這種斷口用熱處理方法不能消除，需要控制級別使用。
預防措施
在鍛件的縱向斷口上呈現出非結晶、無金屬光澤，無氧化條帶，無塑性變形的木層狀結構稱為層狀斷口。斷口凸凹不平，呈現台階狀，多出現在鍛件的軸心區。產生的原因是鋼中存在過多的非金屬夾雜物、枝晶偏析以及氣孔、疏鬆等缺陷，在鍛造過程中沿主拔長方向被拉長，使鍛件斷口呈現片層狀。層狀斷口對鋼的強度無明顯影響，但強烈降低鋼的橫向塑性和韌性。層狀斷口按巨觀形貌可分為木紋狀和疊層狀兩種類型，均不能用熱處理方法予以消除。
防止層狀斷口的措施是：
1、提高鋼的純淨度，減少鋼中非金屬夾雜物的含量，減少氣體的含量。
2、通過有針對性的鍛造方法去改變層狀斷口沿變形方向平行分布的狀態。
