馬氏體不銹鋼的熱處理理論,如香蕉視頻app連接:馬氏體不銹鋼加熱時的轉變(奧氏體化)、冷卻時的轉變(奧氏體轉變)以及淬火馬氏體回火時的轉變,基本與碳鋼、合金鋼相似。只不過是由于較高的鉻含量及鉬、釩等合金元素的存在,使這些轉變復雜化了,并具有新的特點。與碳鋼不同的另一個問題是,對馬氏體不銹鋼的熱處理除保證要求的機械性能外,還應考慮不同使用環境中的耐腐蝕性要求。
下面以鉻的影響為例,說明馬氏體不銹鋼熱處理(li)時的特點。
1. 鐵-碳(tan)合(he)金加(jia)熱時的轉變(bian)
眾所周知,通過淬(cui)火可以硬化的鋼,加熱轉變即鋼的奧氏體化是一個重要的過程。
根據圖4-6的(de)(de)鐵碳系平(ping)衡相圖可(ke)知,鋼加熱(re)到PSK(A1)溫(wen)(wen)度(du)時,開始發生α,+Fe3C≤y.轉(zhuan)變,即(ji)珠光(guang)體(ti)向奧氏體(ti)的(de)(de)轉(zhuan)變。隨(sui)著加熱(re)溫(wen)(wen)度(du)的(de)(de)升高,依據鋼中碳成分(fen)的(de)(de)高低,會發生α向y的(de)(de)溶(rong)解(jie)或Fe3C向γ的(de)(de)溶(rong)解(jie)過程。這個過程將在GS(A3)溫(wen)(wen)度(du)(亞共析(xi)鋼)或ES(A)溫(wen)(wen)度(du)(過共析(xi)鋼)基本(ben)結束。
鋼(gang)在(zai)加熱奧(ao)氏(shi)體化時(shi)(shi),包括奧(ao)氏(shi)體的(de)(de)形(xing)成(cheng)(cheng)和成(cheng)(cheng)分均(jun)(jun)勻化過(guo)(guo)程。對于碳(tan)鋼(gang)來說,奧(ao)氏(shi)體成(cheng)(cheng)分均(jun)(jun)勻化主要是(shi)碳(tan)的(de)(de)均(jun)(jun)勻化。從圖4-6可知,鋼(gang)加熱時(shi)(shi)形(xing)成(cheng)(cheng)的(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(γ)的(de)(de)成(cheng)(cheng)分與(yu)原(yuan)來鐵素體(α)和滲(shen)碳(tan)體(Fe,C)的(de)(de)成(cheng)(cheng)分相差很大。所以(yi),在(zai)鋼(gang)奧(ao)氏(shi)體化過(guo)(guo)程中,有(you)一(yi)個(ge)重要的(de)(de)現象(xiang),就是(shi)碳(tan)原(yuan)子的(de)(de)擴散。通過(guo)(guo)碳(tan)原(yuan)子的(de)(de)擴散,使奧(ao)氏(shi)體成(cheng)(cheng)分均(jun)(jun)勻化。
在馬氏體(ti)不銹(xiu)鋼中,由(you)于有較高的含(han)鉻量,使得(de)奧氏體(ti)形(xing)成和均勻(yun)化(hua)過程復雜化(hua)了。
2. 鉻對鋼(gang)加(jia)熱轉變的(de)作用和(he)影響
鉻所(suo)以能對鋼(gang)加熱轉變,即鋼(gang)的奧氏體化過(guo)程產(chan)生作用和影響是由(you)鉻的一些特性(xing)決定的。
首先,鉻與鐵可形成連續固溶體。鉻與αx-Fe原子結構相同,均屬于體心立方晶格;點陣常數接近,鉻點陣常數為2.878×10-8cm,α-Fe點陣常數為2.8605×10-8cm;原子間距接近,鉻原子間距為2.492×10-8cm,α-Fe原子間距為2.477×10-8cm;
當配位數為12時,兩者原子直徑接近,鉻原子直徑約為2.57×10-8cm,α-Fe原子直徑約為2.54×10-8cm;鉻和α-Fe的電勢接近,鉻的電負性為1.6,α-Fe的電負性為1.8。
鉻與α-Fe之間正是(shi)由于(yu)有這么多相似之處,才(cai)使其能形成連續固溶體。
第二,鉻是強碳化物形成元素,鉻與碳能形成多種碳化物。經究表明,在鋼中加入鉻時,隨鉻量的不同,鉻與碳會形成多種穩定的碳化物,主要有(FeCr)3C、(FeCr)7C3、(FeCr)23 C6等。不同類型的碳化物晶格類型不同,含鉻量也不同。(FeCr)3C型碳化物屬斜方點陣,其可含鉻至少為15%,(FeCr)7C3型碳化物屬菱方點陣,至少含鉻為35%;而(FeCr)23C6屬立方點陣,至少含鉻為70%.在馬氏體不銹鋼中,碳化物以(FeCr)23 C6為主。
鉻的這些特性對鋼相變和奧氏體形成產生的影響表(biao)現在(zai)以下方面。
a. 對Fe-Fe3C相圖及相變點的影響
鉻(ge)(ge)含量不(bu)同,對相圖的影響(xiang)程度也不(bu)同。以含鉻(ge)(ge)12%~13%時的影響(xiang)為例。
圖(tu)4-7和圖(tu)4-8,是含鉻(ge)為13%和12%的(de)Fe-Cr-C平衡相(xiang)圖(tu),將其與圖(tu)4-6對比可見,由(you)于鉻(ge)的(de)作用使(shi)γ相(xiang)區縮小了(le)(le)(le)(le),相(xiang)變點(dian)(dian)的(de)位(wei)置(zhi)也發生了(le)(le)(le)(le)改變(圖(tu)4-8),共(gong)析(xi)點(dian)(dian)左移了(le)(le)(le)(le)(由(you)B至(zhi)B'),即(ji)共(gong)析(xi)點(dian)(dian)碳含量降(jiang)低了(le)(le)(le)(le);碳在奧氏體中最大溶解(jie)度減少了(le)(le)(le)(le)(由(you)E至(zhi)E');8相(xiang)的(de)穩定溫度降(jiang)低了(le)(le)(le)(le)(由(you)FG至(zhi)F'G');α相(xiang)的(de)穩定溫度升高了(le)(le)(le)(le)(由(you)AB至(zhi)A'B')。
b. 鉻對奧氏體形成的(de)影(ying)響(xiang)
眾所周知,根據鋼的熱處理相變理論,鋼在加熱形成奧氏體的轉變過程中,奧氏體首先在鐵素體和滲碳體兩相交界處形核,之后,滲碳體逐漸溶解,奧氏體向鐵素體成長。這個過程的關鍵是碳的擴散,或者說,奧氏體的形成是通過碳的擴散來實現的。鉻元素的存在對碳的擴散的影響是復雜的。研究表明:當含鉻量較低時,鉻與碳形成較穩定的不易溶解的(FeCr)3C或(FeCr)7C3型的碳化物,這時,鉻會降低碳在奧氏體中的擴散系數,使奧氏體形成速度減慢。而當含鉻量大于11%時,碳化物的類型變成了含碳量較少的,較易溶解的(FeCr)23C6.這種碳化物是不穩定的,并且,在鋼中生成較多的(FeCr)23C6時,相對地增加了相界面,因此,有利于奧氏體的形成速度的增快。
鉻(ge)的存在(zai)使鐵素體(α相)的穩定(ding)度升高了(le),又對奧氏(shi)體的形成(cheng)產生了(le)不(bu)利的作用。
鉻降低(di)了碳(tan)在奧氏(shi)體(ti)中(zhong)的溶解度,也就是降低(di)了奧氏(shi)體(ti)形成時的兩相界面濃度差和(he)碳(tan)的濃度梯度,這會降低(di)碳(tan)在奧氏(shi)體(ti)中(zhong)的擴散(san)速度,不利于奧氏(shi)體(ti)的形成。
奧氏體的形成除了碳的擴散作用外,還存在鉻元素本身的擴散和均勻化問題。鉻是強碳化物形成元素,當鉻大于11%時,所形成的碳化物(FeCr)23C6中,含鉻量可達70%左右,可見在奧氏體形成的初始階段,鉻的不均勻性是明顯的。為保證奧氏體成分的均勻化,鉻的擴散也是必須的。而鉻在奧氏體中的擴散系數比碳在奧氏體中的擴散系數小得多,有的研究表明,前者比后者低4~5個數量級。
可見,在馬(ma)氏體不(bu)銹鋼(gang)中(zhong),13%左右的(de)鉻(ge)元(yuan)素的(de)存在,通(tong)過(guo)其(qi)對相變(bian)點、對碳的(de)擴散(san)、對兩相界面多少(shao)的(de)影響(xiang)及(ji)鉻(ge)自身擴散(san)困(kun)難等因素,綜(zong)合反映(ying)在鋼(gang)加熱(re)、奧氏體形成過(guo)程中(zhong)總的(de)作用是減緩速度,不(bu)利于奧氏體成分(fen)的(de)均勻(yun)化。
合(he)金(jin)奧氏體(ti)形成時(shi),碳(tan)化物的溶解程度、奧氏體(ti)成分(fen)的均勻(yun)(yun)性對鋼(gang)熱處理后(hou)的組(zu)織和性能(neng)影(ying)響(xiang)很(hen)大。奧氏體(ti)成分(fen)的不(bu)(bu)均勻(yun)(yun),固溶體(ti)中碳(tan)和合(he)金(jin)元(yuan)素(su)不(bu)(bu)足(zu),會使(shi)鋼(gang)淬火后(hou)的馬氏體(ti)硬度不(bu)(bu)足(zu),合(he)金(jin)元(yuan)素(su)不(bu)(bu)能(neng)充分(fen)發揮(hui)作用,降(jiang)低鋼(gang)的淬透性、力(li)學性能(neng)和耐腐蝕(shi)性能(neng)。
考慮鉻(ge)元素對鋼熱(re)處理加熱(re)奧(ao)氏體形(xing)成過程(cheng)中的(de)作用和(he)(he)影響,我們在制訂熱(re)處理工藝時(shi),應適(shi)當提高淬(cui)火加熱(re)溫(wen)度(du),延(yan)長(chang)保(bao)(bao)(bao)溫(wen)時(shi)間,以保(bao)(bao)(bao)證(zheng)合(he)金碳化(hua)物的(de)充分溶解和(he)(he)奧(ao)氏體成分均勻化(hua),從(cong)而保(bao)(bao)(bao)證(zheng)最(zui)大限度(du)發揮材(cai)料(liao)熱(re)處理后的(de)各(ge)項性能。