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(ge)的影響為例,說明(ming)馬氏體(ti)不銹鋼熱(re)處理時的特點(dian)。


1. 鐵-碳合(he)金加熱時的轉變(bian)


  眾所周知(zhi),通(tong)過淬火可以硬化的鋼,加熱轉(zhuan)變即鋼的奧氏體化是一個重要的過程(cheng)。


圖 6.jpg


 根據圖4-6的(de)(de)鐵(tie)碳系平衡相圖可(ke)知,鋼加(jia)熱到PSK(A1)溫(wen)度(du)時(shi),開始發生(sheng)α,+Fe3C≤y.轉變,即珠光體(ti)向(xiang)奧氏體(ti)的(de)(de)轉變。隨(sui)著加(jia)熱溫(wen)度(du)的(de)(de)升高,依據鋼中碳成(cheng)分的(de)(de)高低,會(hui)發生(sheng)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(du)(亞共析鋼)或ES(A)溫(wen)度(du)(過共析鋼)基(ji)本(ben)結束。


  鋼(gang)(gang)在加(jia)熱奧(ao)氏體化時(shi),包括奧(ao)氏體的(de)形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)和(he)成(cheng)(cheng)(cheng)分(fen)均(jun)(jun)勻化過程。對于碳(tan)鋼(gang)(gang)來說,奧(ao)氏體成(cheng)(cheng)(cheng)分(fen)均(jun)(jun)勻化主要是(shi)碳(tan)的(de)均(jun)(jun)勻化。從圖(tu)4-6可知,鋼(gang)(gang)加(jia)熱時(shi)形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)奧(ao)氏體(γ)的(de)成(cheng)(cheng)(cheng)分(fen)與(yu)原來鐵(tie)素體(α)和(he)滲碳(tan)體(Fe,C)的(de)成(cheng)(cheng)(cheng)分(fen)相差很(hen)大。所(suo)以,在鋼(gang)(gang)奧(ao)氏體化過程中(zhong),有一個(ge)重要的(de)現象,就是(shi)碳(tan)原子的(de)擴散(san)。通過碳(tan)原子的(de)擴散(san),使奧(ao)氏體成(cheng)(cheng)(cheng)分(fen)均(jun)(jun)勻化。


 在馬氏(shi)體不銹鋼(gang)中(zhong),由(you)于有較高的含(han)鉻量,使得奧(ao)氏(shi)體形成和(he)均勻化(hua)過程(cheng)復雜化(hua)了。



 2. 鉻對鋼加熱轉(zhuan)變的(de)作用和影(ying)響


 鉻(ge)所(suo)以(yi)能對鋼加(jia)熱轉變,即鋼的奧氏(shi)體化過程產(chan)生作用和(he)影響(xiang)是由鉻(ge)的一些特性決定的。


 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(yu)α-Fe之(zhi)間正是由于有這么多相似之(zhi)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(te)性對鋼相變和奧氏體形成(cheng)產(chan)生的影響(xiang)表現(xian)在以下方面。


 a. 對Fe-Fe3C相圖及相變點的影響


鉻(ge)含量(liang)不(bu)同,對相圖(tu)的(de)影響程度(du)也(ye)不(bu)同。以含鉻(ge)12%~13%時的(de)影響為(wei)例。


圖(tu)(tu)(tu)4-7和(he)圖(tu)(tu)(tu)4-8,是含鉻(ge)為13%和(he)12%的(de)Fe-Cr-C平(ping)衡相圖(tu)(tu)(tu),將其與圖(tu)(tu)(tu)4-6對比可見,由于(yu)鉻(ge)的(de)作(zuo)用使γ相區(qu)縮小了(le)(le)(le),相變點的(de)位置也(ye)發生了(le)(le)(le)改變(圖(tu)(tu)(tu)4-8),共析點左移了(le)(le)(le)(由B至B'),即(ji)共析點碳含量降低了(le)(le)(le);碳在奧氏體中最(zui)大溶解度減少了(le)(le)(le)(由E至E');8相的(de)穩定溫度降低了(le)(le)(le)(由FG至F'G');α相的(de)穩定溫度升高了(le)(le)(le)(由AB至A'B')。


圖 7.jpg



 b. 鉻(ge)對(dui)奧氏(shi)體形成(cheng)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)穩定度升(sheng)高了(le),又對奧氏(shi)體(ti)的(de)形(xing)成產生了(le)不利的(de)作用。


 鉻降低(di)了碳(tan)在奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)中的(de)(de)溶解度(du),也就是降低(di)了奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)形成時的(de)(de)兩相(xiang)界面濃(nong)度(du)差(cha)和(he)碳(tan)的(de)(de)濃(nong)度(du)梯(ti)度(du),這會降低(di)碳(tan)在奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)中的(de)(de)擴散速度(du),不利于奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)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(zai)馬氏體(ti)不銹鋼中(zhong),13%左右的鉻元素的存在(zai),通(tong)過其對相變點(dian)、對碳的擴散(san)(san)、對兩相界(jie)面(mian)多少的影響及鉻自身擴散(san)(san)困(kun)難等(deng)因素,綜(zong)合反映(ying)在(zai)鋼加熱(re)、奧(ao)氏體(ti)形成過程中(zhong)總的作(zuo)用(yong)是(shi)減緩速度(du),不利(li)于奧(ao)氏體(ti)成分(fen)的均勻化。


 合(he)(he)金(jin)奧(ao)氏(shi)體形成(cheng)時(shi),碳化(hua)物的(de)(de)(de)溶解程度、奧(ao)氏(shi)體成(cheng)分(fen)的(de)(de)(de)均勻性(xing)對鋼(gang)(gang)熱處理(li)后的(de)(de)(de)組織和性(xing)能影響很大。奧(ao)氏(shi)體成(cheng)分(fen)的(de)(de)(de)不均勻,固溶體中碳和合(he)(he)金(jin)元素(su)不足,會使鋼(gang)(gang)淬(cui)(cui)火后的(de)(de)(de)馬氏(shi)體硬度不足,合(he)(he)金(jin)元素(su)不能充(chong)分(fen)發揮(hui)作用(yong),降低鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)淬(cui)(cui)透性(xing)、力學性(xing)能和耐腐蝕性(xing)能。


 考慮鉻元素(su)對鋼(gang)熱(re)處(chu)理加熱(re)奧(ao)氏體形成(cheng)過程中的作用和影(ying)響(xiang),我們在制(zhi)訂熱(re)處(chu)理工藝時(shi),應適當提高淬火加熱(re)溫(wen)度,延長(chang)保溫(wen)時(shi)間,以保證(zheng)合金碳化(hua)物的充分(fen)溶解(jie)和奧(ao)氏體成(cheng)分(fen)均勻化(hua),從而(er)保證(zheng)最大限度發揮材料熱(re)處(chu)理后的各項性能(neng)。