眾所周知(zhi),淬火鋼不(bu)能直接應用于工(gong)程,必(bi)須(xu)經過回火才可使用。
一、馬氏體不銹鋼的回火轉變
香蕉app免費視頻在線觀看:馬氏體不銹鋼淬火后的回火過程,基本上也遵循回火四個階段的規律。
1. 淬火(huo)馬氏體的分(fen)解(jie)階段(duan)(第Ⅰ階段(duan))
淬火鋼在從室溫至250℃溫度范圍內加熱時,淬火馬氏體中過飽和的碳將析出,馬氏體中的碳含量降低。研究證明,這時析出碳化物是亞穩定的。結構大致為FeχC型,屬ε相。也有的認為是高度彌散分布的Fe3C。
還有更進一步的(de)(de)研究認(ren)為(wei),在馬氏(shi)體(ti)分解并析(xi)出碳化物之前,馬氏(shi)體(ti)中(zhong)過(guo)飽和的(de)(de)碳原(yuan)子已經有一個(ge)偏聚(ju)(ju)(ju)過(guo)程(cheng)(還不(bu)是析(xi)出),碳原(yuan)子形(xing)成十分細(xi)小的(de)(de)偏聚(ju)(ju)(ju)團。對于較(jiao)高含碳量的(de)(de)鋼,這個(ge)偏聚(ju)(ju)(ju)團向馬氏(shi)體(ti)的(de)(de)孿(luan)晶界面偏聚(ju)(ju)(ju)。而在較(jiao)低含碳量的(de)(de)鋼中(zhong),這個(ge)偏聚(ju)(ju)(ju)團向馬氏(shi)體(ti)的(de)(de)位錯線附近的(de)(de)條片(pian)界面上偏聚(ju)(ju)(ju)。有的(de)(de)資料將這個(ge)碳原(yuan)子的(de)(de)偏聚(ju)(ju)(ju)過(guo)程(cheng)稱為(wei)馬氏(shi)體(ti)回(hui)火的(de)(de)準備階段。
在馬氏體不銹鋼中,雖然有鉻(ge)的(de)存在,但由(you)于這個(ge)階段(duan)的(de)溫度較低,所以,鉻(ge)不會對于這個(ge)階段(duan)產(chan)生明顯(xian)的(de)影響。
馬氏體分解階段完成后,鋼的組織構成應該是回火馬氏體和FexC型碳化物。
淬火鋼在完成這個階段(duan)轉變后,經(jing)低溫回火的馬氏體性能略有改變,并(bing)有以下特點。
①. 和淬(cui)火狀(zhuang)態的(de)馬(ma)氏(shi)體(ti)相(xiang)同,低(di)溫回(hui)火馬(ma)氏(shi)體(ti)的(de)強(qiang)度(du)主要由鋼的(de)含碳量來決定。合金(jin)元素對提(ti)高回(hui)火馬(ma)氏(shi)體(ti)強(qiang)度(du)的(de)作用(yong)很小。
②. 含(han)碳量(liang)大于(yu)0.3%的(de)(de)(de)(de)馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)低溫回火(huo)(huo)(huo)時,基體(ti)中的(de)(de)(de)(de)固(gu)溶成會(hui)由于(yu)碳的(de)(de)(de)(de)析(xi)出而下(xia)降,降至0.2%~0.3%范圍之內,由碳過(guo)飽和固(gu)溶所引起的(de)(de)(de)(de)晶格(ge)畸變(bian)大部分會(hui)消除。雖然碳量(liang)的(de)(de)(de)(de)變(bian)化仍會(hui)影(ying)響(xiang)馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度,但碳對(dui)(dui)淬火(huo)(huo)(huo)馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)是以固(gu)溶強(qiang)(qiang)化方式產生影(ying)響(xiang)的(de)(de)(de)(de),而對(dui)(dui)低溫回火(huo)(huo)(huo)馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)則是以析(xi)出碳化物數量(liang)為主要影(ying)響(xiang)方式。所以,鋼碳含(han)量(liang)的(de)(de)(de)(de)增加(jia)對(dui)(dui)低溫回火(huo)(huo)(huo)馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)強(qiang)(qiang)度的(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)不如對(dui)(dui)淬火(huo)(huo)(huo)馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)大。
③. 合金(jin)元素雖對回(hui)火(huo)馬氏體的強度影響(xiang)不大,卻(que)能(neng)明顯影響(xiang)它的韌性。低溫(wen)回(hui)火(huo)時(shi),等強度的合金(jin)鋼沖擊值可比(bi)碳鋼高(gao)幾倍。
2. 殘留奧(ao)氏體的(de)轉變階(jie)(jie)段(第Ⅱ階(jie)(jie)段)
在(zai)回(hui)火(huo)230~280℃溫度范(fan)圍內,馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)分解(jie)(jie)還在(zai)進行,馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)內的(de)(de)含碳(tan)(tan)量繼續(xu)降低(di),與此(ci)同時(shi),還發(fa)生殘留(liu)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)轉變,即(ji)殘留(liu)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)分解(jie)(jie),分解(jie)(jie)產物為低(di)碳(tan)(tan)的(de)(de)馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)和(he)ε型(xing)碳(tan)(tan)化物。回(hui)火(huo)時(shi)殘留(liu)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)轉變與過冷奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)在(zai)這一溫度范(fan)圍的(de)(de)分解(jie)(jie)情況(kuang)相似(si),即(ji)以類似(si)于貝氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)轉變方式轉變。
殘留(liu)奧(ao)氏體中(zhong)的含碳(tan)量對這個階(jie)段的轉(zhuan)變(bian)沒有大的影(ying)響,合金元素,特別是鉻會提高殘留(liu)奧(ao)氏體轉(zhuan)變(bian)溫度范圍,并可抑制殘留(liu)奧(ao)氏體的轉(zhuan)變(bian)。
由于殘(can)留奧(ao)氏(shi)(shi)體的(de)(de)分解產物是低(di)碳馬氏(shi)(shi)體和ε型碳化(hua)(hua)物(或分解成下貝氏(shi)(shi)體),所以,對鋼會有強化(hua)(hua)作用,出(chu)現明顯的(de)(de)硬化(hua)(hua)現象。
3. χ、θ碳(tan)化物(wu)的形成(cheng)階(jie)段(duan)(第Ⅲ階(jie)段(duan))
不同含碳量的馬氏體在260~360℃溫度區間回火時,首先會析出x型碳化物,分子式為Fe5C2(有的認為是Fe2C),并隨回火溫度的升高而長大。較高含碳量的鋼中,這種碳化物可保持到大約450℃.而較低含碳量鋼中,這種碳化物穩定性較差。在這一階段,隨著溫度的升高,x碳化物將轉化成θ碳化物,其分子式為Fe3C。同時,在低溫度區間,從馬氏體中已經析出的ε碳化物(FexC)也逐漸轉變為θ碳化物。
在(zai)這(zhe)個(ge)溫度(du)區間回火,由于(yu)馬氏體中(zhong)碳的(de)繼續析出,晶格畸(ji)變基本消(xiao)除,,析出的(de)碳化(hua)物質點有(you)聚合傾向,組(zu)織中(zhong)的(de)位錯密度(du)減少,李晶界消(xiao)除,這(zhe)一(yi)系列(lie)變化(hua),使鋼(gang)的(de)硬度(du)和強(qiang)度(du)有(you)所下降(jiang),但在(zai)這(zhe)個(ge)階段(duan),有(you)些(xie)鋼(gang)會產生脆性(xing),即第(di)一(yi)類(lei)回火脆性(xing)。在(zai)馬氏體不銹鋼(gang)中(zhong),由于(yu)鉻元素的(de)存(cun)在(zai),對碳化(hua)物的(de)形成會起到阻(zu)礙作用(yong)。
4. 碳化物的集聚長大階(jie)段(duan)(第(di)Ⅳ階(jie)段(duan))
在淬火馬氏體間火第皿階段結束后,馬氏體分解全部完成,形成高度分散的鐵素體和碳化物的混合物。碳化物主要是θ型碳化物Fe3C,也會有少量尚未完全轉變的x碳化物和ε碳化物。
實際(ji)上,在第皿(min)階段后(hou)期,大(da)約從300℃開(kai)始,碳化物開(kai)始集聚、長大(da)。400℃以上,這(zhe)個(ge)過程更明顯了。
電子顯(xian)微鏡分析表明:在(zai)較低溫(wen)度下回(hui)火時形成(cheng)的(de)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)物呈圓片狀(zhuang),隨回(hui)火溫(wen)度的(de)提高逐漸粗(cu)化(hua)(hua)(hua)(hua),最(zui)后變(bian)成(cheng)球狀(zhuang)。在(zai)550℃以上,獲得顆(ke)粒狀(zhuang)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)物,再提高回(hui)火溫(wen)度,碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)物顆(ke)粒粗(cu)化(hua)(hua)(hua)(hua)、變(bian)大(da)。在(zai)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)物集聚(ju)、長大(da)的(de)過程(cheng)中(zhong),發生(sheng)了(le)碳(tan)(tan)(tan)及合(he)金元素的(de)擴散。
鋼(gang)中的(de)合金(jin)(jin)(jin)元(yuan)(yuan)素(su)在這一階段(duan)發揮了明(ming)顯的(de)作用(yong),因為溫(wen)度較(jiao)高(gao),合金(jin)(jin)(jin)元(yuan)(yuan)素(su)已(yi)經有能力(li)進(jin)行擴散和移動。所以,合金(jin)(jin)(jin)元(yuan)(yuan)素(su)在鐵(tie)素(su)體和碳化物之間進(jin)行重新分配。
由于(yu)碳從鐵素體中(zhong)充分析出(chu)及碳化物(wu)的(de)集聚長大(da),鋼的(de)硬度(du)和強度(du)下降,而塑性和韌(ren)性上升,使鋼具有(you)優良的(de)綜(zong)合性能(neng)。但有(you)些合金鋼在這(zhe)個溫度(du)區間回火時,會產生第二(er)類回火脆性。
馬(ma)氏(shi)體不銹鋼中(zhong)含(han)有較高的(de)(de)鉻,并在淬火鋼回火過(guo)程中(zhong)的(de)(de)各個階段(duan)產生不同(tong)程度的(de)(de)作用。
鉻是強(qiang)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)形成元素,會(hui)(hui)增加碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)原(yuan)子(zi)間的(de)結(jie)合(he)力(li),使碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)的(de)細小(xiao)顆(ke)粒的(de)溶解難以進行,所以,會(hui)(hui)阻(zu)礙較大碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)顆(ke)粒的(de)長大、集聚,也就會(hui)(hui)使回火鋼因碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)集聚長大而(er)引起的(de)硬度下降作用減(jian)弱。
另外,在較高溫(wen)度(du)回(hui)火時(shi),由于含(han)鉻的特殊碳化物的彌散析出,使回(hui)火鋼的硬度(du)產生回(hui)升現象(xiang)。
有(you)的資料顯示(shi),含鉻12%的馬氏體(ti)不銹鋼在450℃左右(you)回火時,會出現(xian)硬度最高(gao)點(dian),并(bing)認為,這除了鉻阻礙碳化(hua)物(wu)長大(da)和特殊(shu)碳化(hua)物(wu)彌散(san)析出的原因外,還可(ke)能與殘留奧氏體(ti)轉變(bian)成回火馬氏體(ti)有(you)關。
綜上(shang)所述,鉻在馬氏體不銹鋼回(hui)火(huo)轉(zhuan)變過(guo)程中、發揮阻礙回(hui)火(huo)續變的作用。這(zhe)就是為什(shen)么要獲得與(yu)碳(tan)含量相同的碳(tan)鋼同樣硬度和強度時(shi),必須(xu)提高(gao)回(hui)火(huo)溫度和延長(chang)保溫時(shi)間的原(yuan)因(yin)。
二、馬氏體不銹鋼的回火脆性
1. 回火脆性分(fen)類
鋼的(de)回(hui)(hui)火(huo)(huo)脆(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)是(shi)指某些淬(cui)火(huo)(huo)鋼在某一(yi)溫(wen)度區間回(hui)(hui)火(huo)(huo)時,沖擊韌性(xing)(xing)(xing)下降、脆(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)增加的(de)特性(xing)(xing)(xing)。在250~400℃溫(wen)度區間產(chan)(chan)生的(de)脆(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)稱第(di)一(yi)類(lei)回(hui)(hui)火(huo)(huo)脆(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing),由于產(chan)(chan)生的(de)溫(wen)度較低,又稱低溫(wen)回(hui)(hui)火(huo)(huo)脆(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing),這種回(hui)(hui)火(huo)(huo)脆(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)產(chan)(chan)生后(hou),可以用更高溫(wen)度的(de)加熱消除,之后(hou),再(zai)在脆(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)產(chan)(chan)生溫(wen)區回(hui)(hui)火(huo)(huo)時將不再(zai)產(chan)(chan)生脆(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing),所以,也稱不可逆回(hui)(hui)火(huo)(huo)脆(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)。大多數鋼都有(you)第(di)一(yi)類(lei)回(hui)(hui)火(huo)(huo)脆(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing):
在450~700℃溫度(du)(du)區(qu)間(jian)產生(sheng)(sheng)的(de)脆(cui)(cui)性(xing)(xing)稱(cheng)(cheng)第二類回火脆(cui)(cui)性(xing)(xing),由于產生(sheng)(sheng)的(de)溫度(du)(du)較高,又(you)(you)稱(cheng)(cheng)高溫回火脆(cui)(cui)性(xing)(xing),這種脆(cui)(cui)性(xing)(xing)產生(sheng)(sheng)后(hou)(hou),可以(yi)(yi)(yi)通過高于脆(cui)(cui)化溫度(du)(du)加熱后(hou)(hou)快(kuai)冷(leng)(leng)予以(yi)(yi)(yi)消除(chu),但消除(chu)后(hou)(hou)如果再次在脆(cui)(cui)化溫度(du)(du)加熱緩冷(leng)(leng),則又(you)(you)重復產生(sheng)(sheng)脆(cui)(cui)性(xing)(xing),所以(yi)(yi)(yi),也稱(cheng)(cheng)可逆回火脆(cui)(cui)性(xing)(xing)。
第二(er)類回(hui)火(huo)(huo)(huo)脆(cui)(cui)性多(duo)產生于鉻(ge)一(yi)錳、鉻(ge)-鎳(nie)等合(he)金(jin)鋼中,因(yin)為許多(duo)工程零件(jian)需(xu)要在高(gao)溫(wen)回(hui)火(huo)(huo)(huo)后(hou)使用,回(hui)火(huo)(huo)(huo)溫(wen)度(du)可能重合(he)于脆(cui)(cui)化(hua)溫(wen)度(du),所以,人們對(dui)第二(er)類回(hui)火(huo)(huo)(huo)脆(cui)(cui)性更重視,研究(jiu)也比較深入。
2. 回火脆性產生(sheng)的原因
關于(yu)回火脆性的(de)產(chan)生原(yuan)因和(he)(he)本質,雖(sui)有大量的(de)研究,但仍未有統(tong)一(yi)的(de)意見,存(cun)在不同的(de)假說(shuo)和(he)(he)理論。
①. 析出理論
淬(cui)火(huo)(huo)鋼回(hui)(hui)火(huo)(huo)時,淬(cui)火(huo)(huo)馬(ma)氏體(ti)中(zhong)過飽和的碳優先,以(yi)晶間斷裂為主要特征(zheng)的事(shi)實來(lai)證明。還有的研(yan)究者認為是鋼回(hui)(hui)火(huo)(huo)時,在某一溫(wen)度(du)條件下(xia),各種(zhong)組約在固(gu)溶體(ti)中(zhong)的溶解的回(hui)(hui)冷卻時被(bei)溶物從固(gu)溶體(ti)中(zhong)析(xi)出,并(bing)(bing)以(yi)不(bu)(bu)利于韌性(xing)的狀態(tai)分布。反之,快診求(qiu)它們被(bei)保留在固(gu)并(bing)(bing)以(yi)不(bu)(bu)利的韌性(xing)無測(ce)顯影響。但用(yong)析(xi)出物來(lai)解釋回(hui)(hui)火(huo)(huo)脆性(xing)的常不(bu)(bu)中(zhong),不(bu)(bu)修充分,因為在產生脆性(xing)的溫(wen)度(du)與室溫(wen)時相比,碳等理(li)由仍并(bing)(bing)解度(du)沒(mei)有很大區別(bie),另外(wai),脆性(xing)及脆化程度(du)并(bing)(bing)不(bu)(bu)與回(hui)(hui)火(huo)(huo)溫(wen)度(du)成比例(li)。
②. 碳化物轉變理(li)論(lun)
認為含有合金元素的淬火鋼,在回火加熱的初期析出的是無合金碳化物,隨回火溫度的升高和合金元素擴散能力的增強,碳化物的成分和分布形態改變而引起脆性。以含路12%的馬氏體不銹鋼為例,隨著回火溫度的提高和回火時間的延長,碳化物是按(FeCr)3C→(FeCr)7C3→(FeCr)23C6的順序變化的。(FeCr)23C6引起脆性的能力更強些,特別是當其沿晶界析出和分布時,對韌性更加不利。
這(zhe)個(ge)理論似(si)乎(hu)告訴我們回(hui)火(huo)脆(cui)性與(yu)回(hui)火(huo)加(jia)熱、保溫(wen)溫(wen)度有(you)關,但(dan)事(shi)實是回(hui)火(huo)脆(cui)性恰恰與(yu)冷卻方式有(you)關。
③. 殘留奧氏體轉變理論(lun)
鋼在(zai)加熱(re)(re)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)化時,由于擴散的作(zuo)用,碳和合金(jin)元(yuan)素(su)聚集在(zai)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)晶(jing)(jing)界(jie)處,引(yin)起(qi)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)晶(jing)(jing)內與晶(jing)(jing)界(jie)處成分不均(jun)勻(yun)。淬火冷卻后,晶(jing)(jing)內組(zu)織發生(sheng)了馬氏(shi)(shi)體(ti)轉變(bian),晶(jing)(jing)界(jie)處因含有較(jiao)(jiao)高的碳和合金(jin)元(yuan)素(su),呈薄膜狀(zhuang)的奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)較(jiao)(jiao)穩定(ding),沒發生(sheng)轉變(bian)而(er)保留下來。在(zai)回火加熱(re)(re)時,由于碳和合金(jin)元(yuan)素(su)的析出降低了其穩定(ding)性,在(zai)回火冷卻時,發生(sheng)了馬氏(shi)(shi)體(ti)相變(bian),從(cong)而(er)引(yin)起(qi)脆性。
但是,這一理論(lun)與(yu)回火后緩慢冷卻有脆(cui)性,快速(su)冷卻則無(wu)脆(cui)性的事實相(xiang)矛盾,并且不能(neng)解(jie)釋回火脆(cui)性可逆性的特征。
④. 雜質(zhi)元素晶界偏(pian)析理(li)論。
當鋼(gang)中(zhong)(zhong)含有低熔點的(de)(de)銻、磷(lin)、錫等雜(za)質(zhi)元(yuan)素(su)(su)(su)時(shi),在鋼(gang)加熱過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong),它們溶于(yu)固(gu)溶體內(nei),使(shi)鐵的(de)(de)晶(jing)格產生彈性畸變和系統(tong)能量增高,晶(jing)界(jie)處由于(yu)缺陷較多(duo),在一(yi)定條件(jian)下,雜(za)質(zhi)會自發(fa)地(di)向晶(jing)界(jie)區(qu)偏聚。另外(wai),在回(hui)火(huo)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong),蕨化(hua)物(wu)(wu)沉淀析出時(shi),雜(za)質(zhi)元(yuan)素(su)(su)(su)會被排(pai)斥在碳(tan)(tan)化(hua)物(wu)(wu)之(zhi)(zhi)外(wai),促使(shi)基(ji)體利碳(tan)(tan)化(hua)物(wu)(wu)界(jie)面(mian)附近的(de)(de)雜(za)質(zhi)元(yuan)素(su)(su)(su)濃(nong)度增加。雜(za)質(zhi)元(yuan)素(su)(su)(su)的(de)(de)這(zhe)種(zhong)不規(gui)則的(de)(de)濃(nong)集(ji)層降(jiang)低了晶(jing)面(mian)間的(de)(de)結(jie)合(he)力,為裂紋提(ti)供了成核(he)和擴(kuo)展的(de)(de)機會,持這(zhe)種(zhong)觀點的(de)(de)研究者還指出,當鋼(gang)中(zhong)(zhong)含有鉻、鎳等元(yuan)素(su)(su)(su)時(shi),由于(yu)在奧(ao)氏體化(hua)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)也(ye)會產生一(yi)定程(cheng)度的(de)(de)偏聚,而合(he)金(jin)元(yuan)素(su)(su)(su)和雜(za)質(zhi)之(zhi)(zhi)間存(cun)在化(hua)學親合(he)力,又加強了雜(za)質(zhi)元(yuan)素(su)(su)(su)的(de)(de)偏聚程(cheng)度,所以,含鉻、鎳等元(yuan)素(su)(su)(su)的(de)(de)合(he)金(jin)鋼(gang)的(de)(de)回(hui)火(huo)脆性更明顯一(yi)些。
但是(shi),這(zhe)個理(li)論也沒(mei)能解釋清楚回(hui)火脆性和回(hui)火冷卻速度有密切關系的原(yuan)因(yin)。
總之,關于鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)回火脆性的(de)(de)(de)(de)實質還是一(yi)個需要繼(ji)續深入(ru)探討(tao)的(de)(de)(de)(de)課題(ti)。雖然(ran),目前還缺少一(yi)個最完(wan)善的(de)(de)(de)(de)理論來(lai)解釋鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)回火脆性。但(dan)在(zai)某些(xie)方(fang)面(mian)還是有(you)相似觀(guan)點(dian)的(de)(de)(de)(de)。
①. 沖擊斷裂(lie)基本上是(shi)沿(yan)晶(jing)界發生的。可以認為(wei)回火脆性是(shi)晶(jing)界轉(zhuan)變的結果。
②. 第二類回(hui)火脆(cui)性(xing)是可逆的。可以認為回(hui)火脆(cui)性(xing)應該與某些(xie)析出物(wu)的溶解、析出過程有關。
③. 第二類回(hui)火(huo)(huo)脆性的(de)產生與回(hui)火(huo)(huo)冷卻速(su)度相關,可(ke)以認為回(hui)火(huo)(huo)脆性與回(hui)火(huo)(huo)冷卻過程中(zhong)是否有(you)析出(chu)物有(you)關。
3. 鋼的(de)回火脆性的(de)判斷(duan)和(he)評價
第(di)二類回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)脆性(xing)的(de)(de)產生與(yu)回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)冷(leng)卻速度(du)有(you)(you)關(guan),所以,一(yi)般用(yong)鋼在回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)快(kuai)冷(leng)和緩(huan)冷(leng)后所測到的(de)(de)沖(chong)擊(ji)值(zhi)(zhi)的(de)(de)比值(zhi)(zhi)來(lai)評價其(qi)是(shi)否有(you)(you)回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)脆性(xing)及其(qi)嚴重(zhong)程度(du)。如某材料的(de)(de)兩組沖(chong)擊(ji)試(shi)樣(yang)(yang),保證在其(qi)他條件相同(tong)的(de)(de)條件下,一(yi)組回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)采(cai)用(yong)快(kuai)冷(leng),另一(yi)組采(cai)用(yong)緩(huan)慢(man)冷(leng)卻,若(ruo)快(kuai)冷(leng)樣(yang)(yang)沖(chong)擊(ji)功(gong)為90J,緩(huan)慢(man)冷(leng)卻樣(yang)(yang)沖(chong)擊(ji)功(gong)為60J,則Δ=90/60=1.5,稱Δ為回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)脆性(xing)敏感系數(shu)。一(yi)般當Δ>1,即認為有(you)(you)回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)脆性(xing)傾向,Δ值(zhi)(zhi)越大(da),說明該材料在回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)溫度(du)下的(de)(de)回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)脆性(xing)越嚴重(zhong)。
這種評(ping)(ping)價回(hui)火脆(cui)(cui)性(xing)的(de)(de)(de)方法,一般(ban)能(neng)滿足(zu)常規條件下工作零件對韌(ren)性(xing)的(de)(de)(de)需要(yao),在一些特殊環境和(he)(he)條件下工作零件,對材(cai)(cai)料韌(ren)性(xing)及韌(ren)性(xing)變化有特別要(yao)求時,還(huan)應該(gai)采(cai)用(yong)更(geng)嚴格的(de)(de)(de)評(ping)(ping)價方法。如測(ce)定材(cai)(cai)料的(de)(de)(de)冷(leng)脆(cui)(cui)性(xing)轉(zhuan)變溫度(du),或測(ce)定材(cai)(cai)料不同回(hui)火冷(leng)卻方式對冷(leng)脆(cui)(cui)轉(zhuan)變溫度(du)提高程度(du)的(de)(de)(de)影響(xiang)等。當然(ran),這些測(ce)試(shi)和(he)(he)評(ping)(ping)價更(geng)復雜,成本更(geng)高。
4. 合金元素對回(hui)火(huo)脆性(xing)的影(ying)響
一(yi)般認為(wei)碳鋼(gang)是對回(hui)火脆(cui)(cui)性(xing)不(bu)敏感的(de)鋼(gang),合(he)金元(yuan)(yuan)素(su)對回(hui)火脆(cui)(cui)性(xing)有不(bu)同(tong)程度(du)的(de)影(ying)響,而(er)且還(huan)與其(qi)含量、與碳及其(qi)他合(he)金元(yuan)(yuan)素(su)的(de)配比(bi)有關。合(he)金元(yuan)(yuan)素(su)對回(hui)火脆(cui)(cui)性(xing)的(de)影(ying)響可大(da)(da)致分為(wei)以下(xia)情況。增大(da)(da)回(hui)火脆(cui)(cui)性(xing)的(de)元(yuan)(yuan)素(su)有錳硅(gui)、鉻、釩、磷、氫(qing)、硼等(deng);減小回(hui)火脆(cui)(cui)性(xing)的(de)元(yuan)(yuan)素(su)有鉬、鎢等(deng);對回(hui)火脆(cui)(cui)性(xing)影(ying)響不(bu)明顯的(de)元(yuan)(yuan)素(su)有鈦、鈮、鋯等(deng);銅、鎳等(deng)元(yuan)(yuan)素(su)單(dan)獨影(ying)響作用不(bu)大(da)(da)。
在馬氏體不銹鋼中的主要合金(jin)元素對(dui)回火(huo)脆性(xing)傾向影響情(qing)況(kuang)如下(xia):
①. 鉻(ge):對回火脆性有(you)影響,且隨鉻(ge)含(han)量的增(zeng)(zeng)加而增(zeng)(zeng)加。當(dang)鋼中還(huan)有(you)鎳、錳、磷元(yuan)素(su)時,影響更大。
②. 鎳(nie):鎳(nie)元素(su)本身對回火脆性影(ying)響不明顯(xian),但與(yu)鉻(ge)、錳、磷等(deng)元素(su)在一起時,則產(chan)生(sheng)回火脆性。
③. 釩(fan):增大回火脆性(xing)。但(dan)加釩(fan)的鋼提高了抗回火穩定(ding)性(xing),-般采用(yong)更高的溫(wen)度(du)回火,可能遠離(li)鋼的回火脆性(xing)溫(wen)度(du)區間,所以,實用(yong)上對回火脆性(xing)反映不很明顯。
④. 鉬:有(you)人認為鉬本身對(dui)回火脆(cui)性(xing)(xing)有(you)影(ying)響(xiang),但適當地加入(ru)有(you)回火脆(cui)性(xing)(xing)的(de)鉻鋼(gang)(gang)、鉻-鎳鋼(gang)(gang)、鎳-錳(meng)鋼(gang)(gang)、鉻-錳(meng)鋼(gang)(gang)中,反而(er)會減(jian)小(xiao)和消除鋼(gang)(gang)的(de)回火脆(cui)性(xing)(xing)。但也有(you)資料報道,在某些(xie)鋼(gang)(gang)中,當鉬含(han)量(liang)超過一定(ding)量(liang)時,反而(er)增大了回火脆(cui)性(xing)(xing)。
在(zai)馬氏體類不(bu)銹鋼中,一般認為都有(you)回(hui)火(huo)脆性(xing)傾(qing)向,其中,2Cr13、1Cr17Ni2、0Cr13Ni4Mo等有(you)明顯的回(hui)火(huo)脆性(xing)傾(qing)向。
5. 減小和消除回火脆性的方(fang)法
鋼的回火脆性(xing),特別是(shi)(shi)第二類回火脆性(xing)給許多材料在(zai)使用中帶(dai)來危(wei)害,應引起注意。在(zai)減小或消(xiao)除(chu)鋼的回火脆性(xing)方(fang)(fang)面,人們做了(le)(le)大(da)量(liang)工(gong)作,并積累了(le)(le)一(yi)些經驗。在(zai)工(gong)程實用上(shang)可采取的手段:一(yi)方(fang)(fang)面從(cong)控制化學成(cheng)分入(ru)手,另一(yi)方(fang)(fang)面是(shi)(shi)從(cong)改善回火冷(leng)卻方(fang)(fang)法上(shang)做工(gong)作。
屬于化學成分(fen)方面的(de)(de)(de)措施,包括合(he)(he)理(li)(li)設計鋼的(de)(de)(de)成分(fen),控制引起回火(huo)脆(cui)性的(de)(de)(de)合(he)(he)金元素的(de)(de)(de)含量(liang)和配比(bi),或者合(he)(he)理(li)(li)加(jia)入減(jian)小(xiao)回火(huo)脆(cui)性的(de)(de)(de)合(he)(he)金元素,如(ru)鉬、鎢等。再(zai)就是提高鋼的(de)(de)(de)純度,減(jian)少雜質(zhi)和低熔點元素。
在熱處理方法(fa)上(shang),最簡單可(ke)行(xing)的(de)(de)(de)(de)是(shi)用(yong)回(hui)(hui)火(huo)(huo)快(kuai)冷方法(fa)。為減少因回(hui)(hui)火(huo)(huo)快(kuai)冷產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)應力(li),對(dui)于大型工(gong)件或要求嚴(yan)格控(kong)(kong)制(zhi)殘留(liu)應力(li)的(de)(de)(de)(de)工(gong)件,可(ke)在回(hui)(hui)火(huo)(huo)快(kuai)冷后,再(zai)采用(yong)一(yi)次(ci)低于產(chan)生(sheng)回(hui)(hui)火(huo)(huo)脆(cui)性溫(wen)度(du)下的(de)(de)(de)(de)去(qu)應力(li)回(hui)(hui)火(huo)(huo)。也(ye)有的(de)(de)(de)(de)采用(yong)兩段回(hui)(hui)火(huo)(huo)冷卻(que)方法(fa),即回(hui)(hui)火(huo)(huo)保溫(wen)后,先快(kuai)速冷卻(que)至產(chan)生(sheng)回(hui)(hui)火(huo)(huo)脆(cui)性溫(wen)度(du)以(yi)下的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du),再(zai)入(ru)爐繼續以(yi)緩慢(man)方式(shi)冷卻(que)。當然,這在實(shi)際操作上(shang)不易準確控(kong)(kong)制(zhi)分段的(de)(de)(de)(de)時機。
對某(mou)些成分(fen)的鋼(gang),可(ke)以(yi)降低淬(cui)火加熱(re)溫度(du)減輕回火脆性。現在,我們可(ke)以(yi)概(gai)括(kuo)地總結(jie)一下:馬(ma)氏體不(bu)銹鋼(gang)中,由(you)于含有13%左(zuo)右的鉻及(ji)其(qi)他合(he)金元素,使其(qi)在加熱(re)奧氏體化、冷卻發生組織(zhi)轉變及(ji)淬(cui)火后回火過(guo)程中具有了(le)與(yu)碳鋼(gang)不(bu)同的特(te)征。
(1) 狀態圖有了(le)改變,縮小了(le)γ相區(qu)。
(2) 改變了(le)共析(xi)溫(wen)度和共析(xi)碳含量,降低了(le)馬氏體轉變溫(wen)度。
(3) 鋼在加熱奧氏體化時,應提高加熱保溫溫度和延長保溫時間。
(4) 奧氏體穩定程度提高(gao)了,可以采用較緩(huan)慢的淬(cui)火冷卻(que)方式,充分獲得馬氏體組織,提高(gao)了鋼的淬(cui)透性。
(5) 增(zeng)加了(le)淬火組織中的殘(can)留奧氏體(ti)量。
(6) 與碳鋼相(xiang)(xiang)比,在獲(huo)得相(xiang)(xiang)同硬度和強度的情況下(xia),需(xu)提高回火溫度,延長回火保溫時間。
(7) 增加(jia)了鋼的回火脆(cui)性傾向,必要時采(cai)用快冷,以減(jian)少(shao)鋼的回火脆(cui)性。

