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(yi)鉻(ge)的影(ying)響(xiang)為例,說明馬氏體不銹鋼(gang)熱(re)處理時的特點。
1. 鐵-碳合金加熱時的轉(zhuan)變
眾所周知(zhi),通過淬火可以(yi)硬化的鋼(gang),加熱轉變即鋼(gang)的奧氏體化是一個重要的過程。

根據圖(tu)4-6的(de)(de)鐵碳系平衡(heng)相(xiang)圖(tu)可(ke)知,鋼(gang)加(jia)熱到PSK(A1)溫(wen)度時,開(kai)始發生α,+Fe3C≤y.轉(zhuan)變(bian),即(ji)珠光體向(xiang)奧氏體的(de)(de)轉(zhuan)變(bian)。隨(sui)著加(jia)熱溫(wen)度的(de)(de)升高,依據鋼(gang)中碳成(cheng)分的(de)(de)高低,會發生α向(xiang)y的(de)(de)溶解或Fe3C向(xiang)γ的(de)(de)溶解過程。這個過程將在GS(A3)溫(wen)度(亞共析鋼(gang))或ES(A)溫(wen)度(過共析鋼(gang))基(ji)本(ben)結束。
鋼在加熱(re)奧氏(shi)(shi)體化時,包(bao)括奧氏(shi)(shi)體的形成(cheng)和(he)成(cheng)分(fen)均(jun)勻(yun)化過程(cheng)(cheng)。對于碳(tan)(tan)(tan)鋼來說,奧氏(shi)(shi)體成(cheng)分(fen)均(jun)勻(yun)化主要是碳(tan)(tan)(tan)的均(jun)勻(yun)化。從圖4-6可知,鋼加熱(re)時形成(cheng)的奧氏(shi)(shi)體(γ)的成(cheng)分(fen)與原(yuan)來鐵(tie)素體(α)和(he)滲碳(tan)(tan)(tan)體(Fe,C)的成(cheng)分(fen)相差(cha)很大。所以,在鋼奧氏(shi)(shi)體化過程(cheng)(cheng)中,有一個(ge)重要的現象,就是碳(tan)(tan)(tan)原(yuan)子的擴散(san)。通過碳(tan)(tan)(tan)原(yuan)子的擴散(san),使奧氏(shi)(shi)體成(cheng)分(fen)均(jun)勻(yun)化。
在馬氏體(ti)不銹鋼中,由于有較高的含鉻量(liang),使得奧(ao)氏體(ti)形(xing)成和均勻化過程復(fu)雜化了。
2. 鉻(ge)對鋼加熱(re)轉變的作(zuo)用和影響
鉻所以(yi)能對鋼(gang)加熱轉變,即(ji)鋼(gang)的(de)(de)奧氏(shi)體化過程產生作用和影(ying)響(xiang)是由鉻的(de)(de)一些特性決定的(de)(de)。
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之間正是由于有這(zhe)么多相似之處,才使(shi)其(qi)能形成連續固溶(rong)體(ti)。
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(te)性對鋼相(xiang)變和奧(ao)氏體形成產(chan)生的影響表現在以下(xia)方面。
a. 對Fe-Fe3C相圖及相變點的影響
鉻含(han)(han)量(liang)不同,對相圖(tu)的影(ying)響(xiang)程(cheng)度(du)也不同。以(yi)含(han)(han)鉻12%~13%時的影(ying)響(xiang)為例。
圖(tu)(tu)(tu)4-7和圖(tu)(tu)(tu)4-8,是含(han)鉻(ge)為(wei)13%和12%的Fe-Cr-C平衡(heng)相圖(tu)(tu)(tu),將其與圖(tu)(tu)(tu)4-6對比可(ke)見,由(you)于鉻(ge)的作用使γ相區縮小了(le),相變點的位置也發生了(le)改變(圖(tu)(tu)(tu)4-8),共(gong)(gong)析點左移(yi)了(le)(由(you)B至B'),即共(gong)(gong)析點碳含(han)量降低了(le);碳在(zai)奧氏體(ti)中最大溶解(jie)度減少了(le)(由(you)E至E');8相的穩定溫度降低了(le)(由(you)FG至F'G');α相的穩定溫度升高了(le)(由(you)AB至A'B')。

b. 鉻對奧氏體形成的影響
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。
鉻的(de)存在使鐵素體(ti)(α相)的(de)穩(wen)定度升(sheng)高了,又對奧氏體(ti)的(de)形成產生了不利的(de)作用。
鉻降(jiang)(jiang)(jiang)低(di)了碳(tan)在(zai)奧氏(shi)體(ti)中的溶解度(du)(du),也(ye)就是降(jiang)(jiang)(jiang)低(di)了奧氏(shi)體(ti)形(xing)成(cheng)時的兩(liang)相界(jie)面濃度(du)(du)差和碳(tan)的濃度(du)(du)梯度(du)(du),這會降(jiang)(jiang)(jiang)低(di)碳(tan)在(zai)奧氏(shi)體(ti)中的擴散速度(du)(du),不(bu)利(li)于奧氏(shi)體(ti)的形(xing)成(cheng)。
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(ke)見,在(zai)馬氏(shi)體不銹鋼中(zhong),13%左右的(de)(de)(de)(de)鉻元(yuan)素的(de)(de)(de)(de)存在(zai),通過其對相變點、對碳的(de)(de)(de)(de)擴散、對兩相界面(mian)多少的(de)(de)(de)(de)影響及(ji)鉻自身擴散困難等因素,綜合(he)反映在(zai)鋼加熱(re)、奧氏(shi)體形成過程(cheng)中(zhong)總(zong)的(de)(de)(de)(de)作用是減(jian)緩速度,不利于(yu)奧氏(shi)體成分的(de)(de)(de)(de)均(jun)勻化。
合(he)金奧氏體形成(cheng)時,碳化物的溶解程(cheng)度(du)(du)、奧氏體成(cheng)分的均勻性(xing)(xing)對(dui)鋼(gang)熱處理(li)后(hou)的組織(zhi)和性(xing)(xing)能(neng)影(ying)響很大。奧氏體成(cheng)分的不均勻,固溶體中(zhong)碳和合(he)金元素不足,會使鋼(gang)淬火后(hou)的馬(ma)氏體硬度(du)(du)不足,合(he)金元素不能(neng)充(chong)分發揮作用,降低鋼(gang)的淬透性(xing)(xing)、力學性(xing)(xing)能(neng)和耐(nai)腐蝕(shi)性(xing)(xing)能(neng)。
考慮鉻元素對鋼熱(re)(re)處理(li)(li)加熱(re)(re)奧氏(shi)體形成過程(cheng)中的作用和(he)影響,我們在(zai)制訂(ding)熱(re)(re)處理(li)(li)工藝時(shi)(shi),應適(shi)當提高淬火加熱(re)(re)溫度(du)(du),延(yan)長保溫時(shi)(shi)間(jian),以保證合金碳化物(wu)的充分溶解(jie)和(he)奧氏(shi)體成分均勻化,從而(er)保證最(zui)大(da)限度(du)(du)發揮材(cai)料熱(re)(re)處理(li)(li)后的各項(xiang)性能(neng)。

