眾所周(zhou)知,淬火(huo)(huo)鋼不(bu)能直接應(ying)用于工程,必須(xu)經過回火(huo)(huo)才(cai)可使用。
一、馬(ma)氏體不銹鋼的回(hui)火轉變(bian)
香蕉視頻app連接: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. 淬火馬氏體(ti)的分(fen)解階(jie)段(第(di)Ⅰ階(jie)段)
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,在(zai)馬(ma)氏(shi)體分(fen)解并析出碳(tan)化物之前,馬(ma)氏(shi)體中過飽和(he)的(de)(de)碳(tan)原子(zi)(zi)(zi)已(yi)經(jing)有一個偏聚(ju)過程(cheng)(cheng)(還不是析出),碳(tan)原子(zi)(zi)(zi)形成十分(fen)細小的(de)(de)偏聚(ju)團(tuan)。對(dui)于較高含碳(tan)量的(de)(de)鋼(gang),這個偏聚(ju)團(tuan)向馬(ma)氏(shi)體的(de)(de)孿(luan)晶(jing)界(jie)面偏聚(ju)。而在(zai)較低含碳(tan)量的(de)(de)鋼(gang)中,這個偏聚(ju)團(tuan)向馬(ma)氏(shi)體的(de)(de)位錯線附近的(de)(de)條片界(jie)面上偏聚(ju)。有的(de)(de)資料將這個碳(tan)原子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)偏聚(ju)過程(cheng)(cheng)稱為馬(ma)氏(shi)體回火的(de)(de)準備階(jie)段。
在馬氏體不銹(xiu)鋼中,雖(sui)然有鉻(ge)的(de)存在,但由于(yu)這個(ge)階(jie)段的(de)溫度較(jiao)低,所(suo)以,鉻(ge)不會對于(yu)這個(ge)階(jie)段產(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(huo)鋼在完成這(zhe)個階(jie)段轉(zhuan)變后,經低溫回火(huo)的(de)馬氏體性能(neng)略有(you)改變,并(bing)有(you)以下特點。
①. 和(he)淬(cui)火狀態的馬(ma)氏(shi)體(ti)相同,低溫回(hui)火馬(ma)氏(shi)體(ti)的強度主要(yao)由鋼的含(han)碳量來決定(ding)。合金元(yuan)素對提高回(hui)火馬(ma)氏(shi)體(ti)強度的作用很小。
②. 含碳量(liang)(liang)大(da)于0.3%的(de)(de)(de)(de)馬(ma)氏(shi)體低溫回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)時,基體中的(de)(de)(de)(de)固(gu)溶成(cheng)會由于碳的(de)(de)(de)(de)析(xi)(xi)出而下(xia)降,降至(zhi)0.2%~0.3%范(fan)圍之(zhi)內,由碳過飽(bao)和固(gu)溶所引(yin)起(qi)的(de)(de)(de)(de)晶(jing)格(ge)畸變(bian)(bian)大(da)部分會消除。雖然(ran)碳量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)化仍會影響(xiang)馬(ma)氏(shi)體的(de)(de)(de)(de)強度(du)(du),但碳對(dui)(dui)淬(cui)火(huo)(huo)馬(ma)氏(shi)體是以固(gu)溶強化方(fang)式產(chan)生影響(xiang)的(de)(de)(de)(de),而對(dui)(dui)低溫回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)馬(ma)氏(shi)體則是以析(xi)(xi)出碳化物數量(liang)(liang)為主要影響(xiang)方(fang)式。所以,鋼碳含量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)增加對(dui)(dui)低溫回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)馬(ma)氏(shi)體強度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)不(bu)如(ru)對(dui)(dui)淬(cui)火(huo)(huo)馬(ma)氏(shi)體的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)大(da)。
③. 合金元素雖對回(hui)火馬氏體(ti)的(de)強(qiang)度影響不大,卻能明(ming)顯影響它(ta)的(de)韌性。低溫回(hui)火時,等(deng)強(qiang)度的(de)合金鋼沖擊值可比(bi)碳鋼高(gao)幾倍。
2. 殘留奧氏(shi)體的(de)轉變階段(duan)(第Ⅱ階段(duan))
在回火(huo)230~280℃溫度(du)范圍(wei)內(nei),馬氏(shi)體(ti)(ti)分解(jie)還(huan)在進行(xing),馬氏(shi)體(ti)(ti)內(nei)的(de)含(han)碳(tan)(tan)量(liang)繼(ji)續(xu)降低,與(yu)此同時(shi),還(huan)發生殘留奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)的(de)轉變,即(ji)殘留奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)的(de)分解(jie),分解(jie)產物(wu)為(wei)低碳(tan)(tan)的(de)馬氏(shi)體(ti)(ti)和ε型碳(tan)(tan)化物(wu)。回火(huo)時(shi)殘留奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)的(de)轉變與(yu)過冷奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)在這一溫度(du)范圍(wei)的(de)分解(jie)情況(kuang)相似,即(ji)以(yi)類似于(yu)貝(bei)氏(shi)體(ti)(ti)的(de)轉變方式轉變。
殘(can)(can)留(liu)奧(ao)氏體(ti)中的(de)(de)含碳量對這個階段的(de)(de)轉(zhuan)變(bian)(bian)(bian)沒(mei)有大的(de)(de)影響,合金元素,特別(bie)是(shi)鉻會提(ti)高殘(can)(can)留(liu)奧(ao)氏體(ti)轉(zhuan)變(bian)(bian)(bian)溫度范(fan)圍,并可抑制殘(can)(can)留(liu)奧(ao)氏體(ti)的(de)(de)轉(zhuan)變(bian)(bian)(bian)。
由于(yu)殘留奧氏(shi)體(ti)的分(fen)解產物是低碳馬(ma)氏(shi)體(ti)和ε型碳化物(或分(fen)解成下貝(bei)氏(shi)體(ti)),所以,對(dui)鋼會有強化作用(yong),出現(xian)明顯的硬化現(xian)象(xiang)。
3. χ、θ碳化物的(de)形成階段(第Ⅲ階段)
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)(zai)這個溫(wen)度區間回火,由于(yu)馬(ma)氏體中(zhong)碳(tan)的(de)繼續析(xi)出(chu),晶格(ge)畸變基本(ben)消除(chu),,析(xi)出(chu)的(de)碳(tan)化(hua)物(wu)質(zhi)點有聚合傾向,組織中(zhong)的(de)位錯密(mi)度減少,李晶界消除(chu),這一系(xi)列變化(hua),使鋼(gang)的(de)硬度和強度有所下降,但在(zai)(zai)這個階段,有些鋼(gang)會產生脆性,即第一類回火脆性。在(zai)(zai)馬(ma)氏體不銹(xiu)鋼(gang)中(zhong),由于(yu)鉻元素的(de)存在(zai)(zai),對碳(tan)化(hua)物(wu)的(de)形成會起到阻礙(ai)作用。
4. 碳化物(wu)的集(ji)聚長大階(jie)段(duan)(第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。
實際上(shang),在第皿(min)階段后期,大約從(cong)300℃開(kai)始(shi),碳化物(wu)開(kai)始(shi)集聚、長大。400℃以(yi)上(shang),這(zhe)個過程更明顯(xian)了。
電子顯微鏡分析表(biao)明:在(zai)較低溫(wen)度下回火(huo)時形成的(de)碳(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)呈圓片(pian)狀,隨(sui)回火(huo)溫(wen)度的(de)提高(gao)逐漸(jian)粗化(hua)(hua)(hua)(hua),最后變成球(qiu)狀。在(zai)550℃以上,獲(huo)得(de)顆(ke)粒狀碳(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu),再提高(gao)回火(huo)溫(wen)度,碳(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)顆(ke)粒粗化(hua)(hua)(hua)(hua)、變大。在(zai)碳(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)集聚、長大的(de)過程中,發(fa)生了碳(tan)及合(he)金元素的(de)擴散。
鋼中的合金元素在這一階段發揮了明顯的作用,因(yin)為溫度較(jiao)高,合金元素已經有能力(li)進行擴散和移動(dong)。所(suo)以,合金元素在鐵素體和碳化物之間進行重(zhong)新分配。
由于碳(tan)從鐵素體中充(chong)分析出(chu)及碳(tan)化物的(de)集聚長大,鋼(gang)的(de)硬度和強度下(xia)降,而塑性(xing)和韌(ren)性(xing)上升,使鋼(gang)具有(you)優良(liang)的(de)綜合性(xing)能。但(dan)有(you)些合金鋼(gang)在這個溫度區間回火時(shi),會產生第二(er)類(lei)回火脆性(xing)。
馬氏體不銹(xiu)鋼中含有較(jiao)高(gao)的鉻,并(bing)在淬火(huo)鋼回火(huo)過程中的各(ge)個階段(duan)產生(sheng)不同程度的作(zuo)用。
鉻是強(qiang)碳化(hua)(hua)(hua)物形成元(yuan)素,會增加碳化(hua)(hua)(hua)物原(yuan)子間的(de)(de)結合力,使(shi)碳化(hua)(hua)(hua)物的(de)(de)細小顆粒(li)的(de)(de)溶解難以進(jin)行(xing),所以,會阻礙(ai)較大碳化(hua)(hua)(hua)物顆粒(li)的(de)(de)長大、集聚,也就會使(shi)回火鋼因碳化(hua)(hua)(hua)物集聚長大而引起的(de)(de)硬度下降作用減弱。
另外(wai),在(zai)較高溫度回火時,由于(yu)含鉻的(de)特殊碳化物的(de)彌散析出,使回火鋼的(de)硬度產生回升現(xian)象。
有(you)的資料(liao)顯示,含鉻12%的馬氏體(ti)不銹(xiu)鋼在(zai)450℃左右回火時(shi),會出(chu)現(xian)硬(ying)度最高點(dian),并認為,這除了鉻阻礙碳(tan)化物(wu)長大和特殊碳(tan)化物(wu)彌散析出(chu)的原因外,還可能(neng)與(yu)殘留奧氏體(ti)轉(zhuan)變(bian)成回火馬氏體(ti)有(you)關(guan)。
綜上所(suo)述,鉻在馬氏體(ti)不銹鋼回火(huo)轉變過程(cheng)中、發揮(hui)阻(zu)礙回火(huo)續(xu)變的作用。這就是為什么(me)要(yao)獲得與碳(tan)含量相同(tong)的碳(tan)鋼同(tong)樣(yang)硬度(du)和強度(du)時,必(bi)須提高(gao)回火(huo)溫度(du)和延長保溫時間的原因(yin)。
二、馬氏體不銹鋼的回(hui)火脆性
1. 回火(huo)脆性(xing)分類
鋼的(de)(de)回(hui)(hui)(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)是指某(mou)些淬火(huo)鋼在某(mou)一(yi)溫度區(qu)間回(hui)(hui)(hui)火(huo)時(shi),沖擊(ji)韌性(xing)下(xia)降、脆(cui)性(xing)增(zeng)加的(de)(de)特性(xing)。在250~400℃溫度區(qu)間產(chan)生(sheng)的(de)(de)脆(cui)性(xing)稱第(di)一(yi)類回(hui)(hui)(hui)火(huo)脆(cui)性(xing),由于產(chan)生(sheng)的(de)(de)溫度較低,又稱低溫回(hui)(hui)(hui)火(huo)脆(cui)性(xing),這種回(hui)(hui)(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)產(chan)生(sheng)后(hou)(hou),可以(yi)用更高(gao)溫度的(de)(de)加熱(re)消(xiao)除,之(zhi)后(hou)(hou),再在脆(cui)性(xing)產(chan)生(sheng)溫區(qu)回(hui)(hui)(hui)火(huo)時(shi)將不再產(chan)生(sheng)脆(cui)性(xing),所(suo)以(yi),也稱不可逆回(hui)(hui)(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)。大多數(shu)鋼都有第(di)一(yi)類回(hui)(hui)(hui)火(huo)脆(cui)性(xing):
在450~700℃溫度(du)區間產生(sheng)的脆(cui)(cui)性(xing)稱第(di)二類回火(huo)(huo)脆(cui)(cui)性(xing),由于產生(sheng)的溫度(du)較(jiao)高(gao)(gao),又(you)稱高(gao)(gao)溫回火(huo)(huo)脆(cui)(cui)性(xing),這(zhe)種脆(cui)(cui)性(xing)產生(sheng)后(hou)(hou),可(ke)(ke)以(yi)通過高(gao)(gao)于脆(cui)(cui)化溫度(du)加(jia)熱(re)后(hou)(hou)快(kuai)冷予以(yi)消除,但消除后(hou)(hou)如果再次在脆(cui)(cui)化溫度(du)加(jia)熱(re)緩(huan)冷,則又(you)重(zhong)復(fu)產生(sheng)脆(cui)(cui)性(xing),所以(yi),也稱可(ke)(ke)逆回火(huo)(huo)脆(cui)(cui)性(xing)。
第二類回(hui)火脆(cui)性多(duo)產生于(yu)(yu)鉻(ge)一錳、鉻(ge)-鎳(nie)等合(he)金鋼中,因為許多(duo)工程(cheng)零(ling)件需要在高溫(wen)(wen)回(hui)火后使用,回(hui)火溫(wen)(wen)度可(ke)能重合(he)于(yu)(yu)脆(cui)化溫(wen)(wen)度,所以,人們對第二類回(hui)火脆(cui)性更重視,研(yan)究也比較深入。
2. 回火脆(cui)性產生的原因(yin)
關于(yu)回(hui)火脆性的(de)產生(sheng)原因(yin)和本質(zhi),雖有(you)(you)大(da)量的(de)研究(jiu),但(dan)仍未(wei)有(you)(you)統一(yi)的(de)意(yi)見,存(cun)在(zai)不同(tong)的(de)假說和理(li)論。
①. 析出理論
淬火(huo)(huo)(huo)鋼(gang)(gang)回(hui)火(huo)(huo)(huo)時(shi),淬火(huo)(huo)(huo)馬氏體(ti)中過飽(bao)和的(de)碳優先,以晶間(jian)斷裂為主要(yao)特征(zheng)的(de)事(shi)實來證(zheng)明。還有(you)的(de)研究者(zhe)認為是(shi)鋼(gang)(gang)回(hui)火(huo)(huo)(huo)時(shi),在(zai)(zai)某一溫(wen)度(du)(du)條(tiao)件下,各種組約在(zai)(zai)固(gu)(gu)溶(rong)體(ti)中的(de)溶(rong)解的(de)回(hui)冷卻時(shi)被溶(rong)物(wu)從固(gu)(gu)溶(rong)體(ti)中析(xi)出,并(bing)以不(bu)(bu)利(li)于韌(ren)性的(de)狀態(tai)分布。反(fan)之,快診求它們被保留在(zai)(zai)固(gu)(gu)并(bing)以不(bu)(bu)利(li)的(de)韌(ren)性無測顯影響。但用析(xi)出物(wu)來解釋回(hui)火(huo)(huo)(huo)脆性的(de)常(chang)不(bu)(bu)中,不(bu)(bu)修充分,因為在(zai)(zai)產生(sheng)脆性的(de)溫(wen)度(du)(du)與室溫(wen)時(shi)相比,碳等理由仍并(bing)解度(du)(du)沒有(you)很大區別,另外,脆性及脆化程度(du)(du)并(bing)不(bu)(bu)與回(hui)火(huo)(huo)(huo)溫(wen)度(du)(du)成比例。
②. 碳化物轉變理論
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)個理(li)論似乎告訴我們(men)回(hui)(hui)火(huo)脆性與回(hui)(hui)火(huo)加熱、保(bao)溫溫度有(you)關,但事實是回(hui)(hui)火(huo)脆性恰恰與冷卻(que)方(fang)式有(you)關。
③. 殘留(liu)奧氏(shi)體轉變理論
鋼(gang)在(zai)加熱奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)化時,由于(yu)擴散的(de)作(zuo)用,碳(tan)和(he)合金元素(su)聚集在(zai)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)晶(jing)(jing)(jing)界處(chu),引(yin)起奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)晶(jing)(jing)(jing)內(nei)與(yu)晶(jing)(jing)(jing)界處(chu)成分不(bu)均勻(yun)。淬火冷卻后,晶(jing)(jing)(jing)內(nei)組(zu)織發(fa)生了(le)馬氏(shi)體(ti)(ti)轉變(bian),晶(jing)(jing)(jing)界處(chu)因(yin)含有較高的(de)碳(tan)和(he)合金元素(su),呈薄(bo)膜狀的(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)較穩定,沒發(fa)生轉變(bian)而保留下(xia)來(lai)。在(zai)回火加熱時,由于(yu)碳(tan)和(he)合金元素(su)的(de)析出降(jiang)低(di)了(le)其穩定性(xing)(xing),在(zai)回火冷卻時,發(fa)生了(le)馬氏(shi)體(ti)(ti)相變(bian),從而引(yin)起脆性(xing)(xing)。
但是,這一理論(lun)與回火(huo)后緩慢冷(leng)卻有(you)脆性,快速冷(leng)卻則無脆性的(de)事實相(xiang)矛盾,并(bing)且不能解釋(shi)回火(huo)脆性可(ke)逆(ni)性的(de)特(te)征。
④. 雜質元素晶界(jie)偏析理論。
當(dang)鋼(gang)(gang)(gang)中含有(you)低(di)熔點(dian)的(de)(de)(de)銻、磷(lin)、錫等雜(za)(za)質(zhi)元(yuan)素(su)(su)時,在鋼(gang)(gang)(gang)加(jia)熱過(guo)程(cheng)中,它們溶(rong)于固(gu)溶(rong)體(ti)內,使鐵的(de)(de)(de)晶(jing)格(ge)產(chan)生(sheng)彈性畸變和(he)系(xi)統(tong)能量(liang)增高(gao),晶(jing)界處由于缺(que)陷較多,在一定(ding)條件下,雜(za)(za)質(zhi)會(hui)自發地向晶(jing)界區偏聚(ju)。另外,在回(hui)火(huo)過(guo)程(cheng)中,蕨化(hua)物沉淀(dian)析出時,雜(za)(za)質(zhi)元(yuan)素(su)(su)會(hui)被排斥在碳化(hua)物之外,促使基體(ti)利碳化(hua)物界面附近的(de)(de)(de)雜(za)(za)質(zhi)元(yuan)素(su)(su)濃度增加(jia)。雜(za)(za)質(zhi)元(yuan)素(su)(su)的(de)(de)(de)這種不規則的(de)(de)(de)濃集層(ceng)降低(di)了(le)晶(jing)面間(jian)的(de)(de)(de)結合(he)力(li)(li),為裂紋(wen)提供了(le)成(cheng)核和(he)擴展的(de)(de)(de)機會(hui),持這種觀(guan)點(dian)的(de)(de)(de)研究者還指出,當(dang)鋼(gang)(gang)(gang)中含有(you)鉻、鎳(nie)等元(yuan)素(su)(su)時,由于在奧氏體(ti)化(hua)過(guo)程(cheng)中也會(hui)產(chan)生(sheng)一定(ding)程(cheng)度的(de)(de)(de)偏聚(ju),而(er)合(he)金元(yuan)素(su)(su)和(he)雜(za)(za)質(zhi)之間(jian)存在化(hua)學(xue)親合(he)力(li)(li),又加(jia)強了(le)雜(za)(za)質(zhi)元(yuan)素(su)(su)的(de)(de)(de)偏聚(ju)程(cheng)度,所以,含鉻、鎳(nie)等元(yuan)素(su)(su)的(de)(de)(de)合(he)金鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)回(hui)火(huo)脆性更(geng)明顯一些。
但是,這個理(li)論也沒能解釋(shi)清(qing)楚(chu)回(hui)火脆性和回(hui)火冷卻速度有密切關(guan)系的原因。
總之,關于鋼的(de)回火脆(cui)性的(de)實(shi)質還是一個(ge)需(xu)要繼續(xu)深(shen)入(ru)探討(tao)的(de)課題。雖然,目前(qian)還缺少一個(ge)最完(wan)善的(de)理(li)論來(lai)解釋鋼的(de)回火脆(cui)性。但在(zai)某些方面還是有相似(si)觀點的(de)。
①. 沖(chong)擊斷裂(lie)基(ji)本(ben)上是沿(yan)晶界發(fa)生的。可(ke)以認(ren)為回火脆性是晶界轉變的結果。
②. 第二類回火脆性是可逆(ni)的。可以認為(wei)回火脆性應該與某些(xie)析出物的溶解、析出過程有(you)關。
③. 第二類回(hui)(hui)火脆(cui)性(xing)(xing)的(de)產生與(yu)回(hui)(hui)火冷(leng)(leng)卻速度相關(guan),可(ke)以認(ren)為(wei)回(hui)(hui)火脆(cui)性(xing)(xing)與(yu)回(hui)(hui)火冷(leng)(leng)卻過程中是否(fou)有析(xi)出物有關(guan)。
3. 鋼的回(hui)火脆性的判斷和評價
第二(er)類回(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)脆性(xing)(xing)的產生與回(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)冷卻(que)速度有關,所(suo)以,一(yi)般用鋼在回(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)快冷和緩冷后所(suo)測(ce)到的沖(chong)擊值的比值來評價其是否(fou)有回(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)脆性(xing)(xing)及其嚴重程度。如某材料(liao)的兩組沖(chong)擊試樣,保證在其他條件相(xiang)同(tong)的條件下,一(yi)組回(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)采用快冷,另(ling)一(yi)組采用緩慢(man)冷卻(que),若(ruo)快冷樣沖(chong)擊功(gong)為(wei)90J,緩慢(man)冷卻(que)樣沖(chong)擊功(gong)為(wei)60J,則Δ=90/60=1.5,稱Δ為(wei)回(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)脆性(xing)(xing)敏感系(xi)數。一(yi)般當Δ>1,即(ji)認為(wei)有回(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)脆性(xing)(xing)傾向,Δ值越大,說明(ming)該材料(liao)在回(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)溫度下的回(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)脆性(xing)(xing)越嚴重。
這種(zhong)評價回(hui)火脆(cui)性(xing)(xing)的(de)(de)方(fang)法(fa),一(yi)般能滿足常規條件下工作零件對(dui)韌性(xing)(xing)的(de)(de)需要,在一(yi)些特殊環境和條件下工作零件,對(dui)材料韌性(xing)(xing)及(ji)韌性(xing)(xing)變化有特別要求時,還應該采用更嚴格的(de)(de)評價方(fang)法(fa)。如測(ce)定(ding)材料的(de)(de)冷脆(cui)性(xing)(xing)轉變溫度(du)(du),或測(ce)定(ding)材料不同回(hui)火冷卻方(fang)式對(dui)冷脆(cui)轉變溫度(du)(du)提高程度(du)(du)的(de)(de)影(ying)響等。當然(ran),這些測(ce)試和評價更復雜,成本(ben)更高。
4. 合金元素對回火脆性(xing)的影(ying)響
一般(ban)認為碳(tan)(tan)鋼是對回(hui)(hui)火(huo)脆性不敏(min)感的(de)鋼,合金(jin)元(yuan)素(su)對回(hui)(hui)火(huo)脆性有不同程度的(de)影響,而且還(huan)與(yu)其含量、與(yu)碳(tan)(tan)及其他合金(jin)元(yuan)素(su)的(de)配比有關。合金(jin)元(yuan)素(su)對回(hui)(hui)火(huo)脆性的(de)影響可(ke)大(da)致(zhi)分為以下情況。增大(da)回(hui)(hui)火(huo)脆性的(de)元(yuan)素(su)有錳硅、鉻、釩、磷、氫、硼等(deng);減小回(hui)(hui)火(huo)脆性的(de)元(yuan)素(su)有鉬、鎢等(deng);對回(hui)(hui)火(huo)脆性影響不明顯(xian)的(de)元(yuan)素(su)有鈦、鈮、鋯(gao)等(deng);銅(tong)、鎳等(deng)元(yuan)素(su)單獨(du)影響作用不大(da)。
在馬氏(shi)體不銹鋼中的(de)主(zhu)要合(he)金元素對(dui)回火脆性傾向影響情況如下:
①. 鉻:對回火脆性(xing)有(you)(you)影(ying)(ying)響(xiang),且隨鉻含(han)量(liang)的增加而增加。當鋼中還有(you)(you)鎳、錳、磷(lin)元(yuan)素(su)時(shi),影(ying)(ying)響(xiang)更(geng)大。
②. 鎳(nie):鎳(nie)元素(su)本身對回(hui)火脆性(xing)影響不明顯,但與鉻(ge)、錳、磷(lin)等元素(su)在一起(qi)時(shi),則(ze)產生(sheng)回(hui)火脆性(xing)。
③. 釩(fan):增大回火(huo)(huo)脆(cui)性。但加(jia)釩(fan)的鋼提高(gao)了抗回火(huo)(huo)穩定性,-般采用更高(gao)的溫(wen)度(du)回火(huo)(huo),可能遠離鋼的回火(huo)(huo)脆(cui)性溫(wen)度(du)區(qu)間(jian),所(suo)以,實用上對(dui)回火(huo)(huo)脆(cui)性反映不很明顯。
④. 鉬(mu):有(you)人認為(wei)鉬(mu)本身對回火(huo)脆(cui)性有(you)影響,但適當地(di)加入有(you)回火(huo)脆(cui)性的(de)鉻鋼(gang)(gang)、鉻-鎳(nie)鋼(gang)(gang)、鎳(nie)-錳鋼(gang)(gang)、鉻-錳鋼(gang)(gang)中,反而(er)(er)會減(jian)小和消除鋼(gang)(gang)的(de)回火(huo)脆(cui)性。但也有(you)資(zi)料報道,在某些鋼(gang)(gang)中,當鉬(mu)含量(liang)超過一定量(liang)時,反而(er)(er)增大了回火(huo)脆(cui)性。
在(zai)馬氏(shi)體類不銹鋼中(zhong),一般(ban)認為都(dou)有回(hui)火脆(cui)性(xing)(xing)傾(qing)向,其中(zhong),2Cr13、1Cr17Ni2、0Cr13Ni4Mo等有明顯的回(hui)火脆(cui)性(xing)(xing)傾(qing)向。
5. 減小和消除(chu)回火(huo)脆性的方法
鋼的(de)回(hui)火脆性(xing),特別是(shi)第二(er)類回(hui)火脆性(xing)給許多材(cai)料(liao)在使用(yong)中帶來危害,應引起注(zhu)意。在減小或消除鋼的(de)回(hui)火脆性(xing)方(fang)面,人(ren)們做了大量工作(zuo),并積累(lei)了一些經驗。在工程實(shi)用(yong)上可(ke)采取的(de)手段:一方(fang)面從(cong)控(kong)制化學成分入手,另一方(fang)面是(shi)從(cong)改善(shan)回(hui)火冷卻方(fang)法上做工作(zuo)。
屬于(yu)化學成(cheng)分(fen)方面的(de)措施,包(bao)括合(he)(he)理設計鋼的(de)成(cheng)分(fen),控制引起回(hui)火(huo)脆(cui)(cui)性(xing)的(de)合(he)(he)金(jin)元素的(de)含量和配比,或(huo)者合(he)(he)理加入減小(xiao)回(hui)火(huo)脆(cui)(cui)性(xing)的(de)合(he)(he)金(jin)元素,如鉬、鎢(wu)等。再就是提高鋼的(de)純度(du),減少雜質(zhi)和低熔點元素。
在熱處理(li)方法(fa)上,最簡單可行的(de)是用(yong)回火(huo)快冷方法(fa)。為減少因回火(huo)快冷產生的(de)應力(li),對于大(da)型工件或(huo)要求嚴(yan)格控(kong)制殘留應力(li)的(de)工件,可在回火(huo)快冷后,再采(cai)用(yong)一次低(di)于產生回火(huo)脆性(xing)溫度(du)下的(de)去(qu)應力(li)回火(huo)。也(ye)有的(de)采(cai)用(yong)兩(liang)段回火(huo)冷卻方法(fa),即回火(huo)保溫后,先快速冷卻至產生回火(huo)脆性(xing)溫度(du)以下的(de)溫度(du),再入爐(lu)繼續(xu)以緩慢方式(shi)冷卻。當然(ran),這在實際操(cao)作上不(bu)易準確控(kong)制分(fen)段的(de)時機。
對某些成分的鋼,可以(yi)降低(di)淬火加(jia)熱(re)溫度(du)減(jian)輕回(hui)火脆性(xing)。現在,我們可以(yi)概括地總結一下:馬氏體不銹鋼中,由于含有13%左右的鉻及其(qi)他(ta)合金元素,使其(qi)在加(jia)熱(re)奧氏體化、冷卻(que)發生組織轉(zhuan)變及淬火后回(hui)火過程(cheng)中具有了與碳(tan)鋼不同的特征。
(1) 狀態圖有(you)了改變,縮小(xiao)了γ相區。
(2) 改(gai)變了共析溫度和共析碳(tan)含量,降低(di)了馬氏體轉變溫度。
(3) 鋼(gang)在加(jia)熱(re)奧(ao)氏體化時,應提高加(jia)熱(re)保(bao)溫(wen)(wen)溫(wen)(wen)度(du)和(he)延長保(bao)溫(wen)(wen)時間。
(4) 奧氏體穩定(ding)程(cheng)度(du)提高(gao)了(le),可以采用較緩(huan)慢的(de)淬(cui)(cui)火冷(leng)卻方式,充(chong)分獲得馬氏體組(zu)織,提高(gao)了(le)鋼(gang)的(de)淬(cui)(cui)透性。
(5) 增(zeng)加了淬火組織中的殘留(liu)奧(ao)氏體量。
(6) 與(yu)碳(tan)鋼相比,在獲得相同硬度和強度的情況下,需(xu)提高回(hui)火溫度,延長回(hui)火保(bao)溫時間。
(7) 增加(jia)了鋼(gang)的回火脆(cui)性(xing)傾(qing)向,必(bi)要時采用快(kuai)冷,以減少鋼(gang)的回火脆(cui)性(xing)。