眾所周知,淬火鋼不能直接(jie)應用于工程,必須經過回火才可使用。
一、馬氏體不(bu)銹鋼的回火(huo)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. 淬火馬氏體的分解階段(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(you)更進一步的(de)研(yan)究(jiu)認為(wei),在(zai)馬氏(shi)(shi)體分(fen)解并析(xi)出碳(tan)化(hua)物之前,馬氏(shi)(shi)體中過飽(bao)和的(de)碳(tan)原子已(yi)經有(you)一個(ge)偏(pian)(pian)聚(ju)(ju)(ju)過程(還不是析(xi)出),碳(tan)原子形成十分(fen)細小的(de)偏(pian)(pian)聚(ju)(ju)(ju)團。對于較高含碳(tan)量(liang)的(de)鋼(gang),這個(ge)偏(pian)(pian)聚(ju)(ju)(ju)團向馬氏(shi)(shi)體的(de)孿晶界面(mian)偏(pian)(pian)聚(ju)(ju)(ju)。而在(zai)較低含碳(tan)量(liang)的(de)鋼(gang)中,這個(ge)偏(pian)(pian)聚(ju)(ju)(ju)團向馬氏(shi)(shi)體的(de)位錯線附近的(de)條片界面(mian)上(shang)偏(pian)(pian)聚(ju)(ju)(ju)。有(you)的(de)資(zi)料將(jiang)這個(ge)碳(tan)原子的(de)偏(pian)(pian)聚(ju)(ju)(ju)過程稱為(wei)馬氏(shi)(shi)體回火的(de)準備(bei)階段。
在(zai)馬氏體不銹(xiu)鋼中(zhong),雖然有鉻的(de)存在(zai),但由于(yu)這(zhe)個(ge)階(jie)(jie)段的(de)溫度較低,所以(yi),鉻不會對于(yu)這(zhe)個(ge)階(jie)(jie)段產生明顯的(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)(huo)鋼(gang)在完(wan)成(cheng)這個階段轉(zhuan)變(bian)后,經低溫回火(huo)(huo)的(de)馬氏體性能略有改(gai)變(bian),并有以下特(te)點。
①. 和淬火狀態的(de)馬(ma)氏(shi)體(ti)相同,低溫回火馬(ma)氏(shi)體(ti)的(de)強度主要(yao)由鋼的(de)含碳(tan)量來決定。合金元素對提高回火馬(ma)氏(shi)體(ti)強度的(de)作用很小(xiao)。
②. 含碳量(liang)(liang)大(da)于0.3%的(de)(de)馬氏體(ti)低(di)(di)溫(wen)回(hui)火時,基體(ti)中的(de)(de)固溶(rong)(rong)成(cheng)會由于碳的(de)(de)析出而下降,降至0.2%~0.3%范圍之內,由碳過(guo)飽和固溶(rong)(rong)所(suo)引起的(de)(de)晶格(ge)畸變(bian)大(da)部分會消(xiao)除。雖然碳量(liang)(liang)的(de)(de)變(bian)化(hua)仍會影(ying)響(xiang)馬氏體(ti)的(de)(de)強度,但碳對(dui)淬(cui)火馬氏體(ti)是以(yi)(yi)固溶(rong)(rong)強化(hua)方式產生影(ying)響(xiang)的(de)(de),而對(dui)低(di)(di)溫(wen)回(hui)火馬氏體(ti)則是以(yi)(yi)析出碳化(hua)物數(shu)量(liang)(liang)為主要影(ying)響(xiang)方式。所(suo)以(yi)(yi),鋼(gang)碳含量(liang)(liang)的(de)(de)增加對(dui)低(di)(di)溫(wen)回(hui)火馬氏體(ti)強度的(de)(de)影(ying)響(xiang)不(bu)如對(dui)淬(cui)火馬氏體(ti)的(de)(de)影(ying)響(xiang)大(da)。
③. 合金元素雖對(dui)回火馬氏體的(de)強度(du)影響不大(da),卻能明顯影響它(ta)的(de)韌(ren)性(xing)。低溫回火時,等(deng)強度(du)的(de)合金鋼沖(chong)擊值可(ke)比碳鋼高幾倍。
2. 殘留奧(ao)氏(shi)體的轉變階(jie)段(第Ⅱ階(jie)段)
在(zai)回火230~280℃溫度范圍(wei)內(nei)(nei),馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)分解還在(zai)進行,馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)內(nei)(nei)的(de)(de)含碳(tan)量繼續降低,與此同時,還發(fa)生殘(can)留(liu)(liu)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)變,即(ji)殘(can)留(liu)(liu)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)分解,分解產物(wu)為(wei)低碳(tan)的(de)(de)馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)和ε型碳(tan)化物(wu)。回火時殘(can)留(liu)(liu)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)變與過(guo)冷奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)在(zai)這(zhe)一溫度范圍(wei)的(de)(de)分解情況相似,即(ji)以類似于貝氏(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)變方式轉(zhuan)(zhuan)變。
殘留(liu)奧(ao)氏體中的(de)含碳量(liang)對這個階段的(de)轉(zhuan)變沒(mei)有大的(de)影響,合金元素,特(te)別(bie)是鉻(ge)會提高殘留(liu)奧(ao)氏體轉(zhuan)變溫度范圍,并可抑制殘留(liu)奧(ao)氏體的(de)轉(zhuan)變。
由于殘留奧氏體的分(fen)解產物是低碳(tan)馬氏體和(he)ε型(xing)碳(tan)化(hua)物(或分(fen)解成下貝氏體),所以(yi),對(dui)鋼會(hui)有強化(hua)作(zuo)用,出(chu)現(xian)明顯的硬化(hua)現(xian)象。
3. χ、θ碳(tan)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。
在這個(ge)(ge)溫度區間(jian)回火,由于(yu)馬氏(shi)體中(zhong)(zhong)碳的(de)(de)(de)繼續析(xi)出,晶格畸變基本消除,,析(xi)出的(de)(de)(de)碳化(hua)(hua)物質點有(you)聚合傾向(xiang),組織中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)位錯密(mi)度減少,李晶界消除,這一(yi)(yi)系列(lie)變化(hua)(hua),使(shi)鋼的(de)(de)(de)硬度和強度有(you)所下降,但在這個(ge)(ge)階段(duan),有(you)些鋼會產生脆(cui)性(xing),即第一(yi)(yi)類回火脆(cui)性(xing)。在馬氏(shi)體不銹(xiu)鋼中(zhong)(zhong),由于(yu)鉻元(yuan)素(su)的(de)(de)(de)存在,對碳化(hua)(hua)物的(de)(de)(de)形成(cheng)會起到阻礙作用。
4. 碳化物的集(ji)聚長大階段(duan)(第Ⅳ階段(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,在第皿階段后期,大約從300℃開始,碳化物開始集聚、長大。400℃以上,這個(ge)過程更(geng)明(ming)顯了。
電子顯微鏡分析表明:在(zai)較(jiao)低溫(wen)度下(xia)回(hui)火(huo)(huo)時形成的(de)(de)碳(tan)(tan)化物(wu)呈圓(yuan)片(pian)狀,隨(sui)回(hui)火(huo)(huo)溫(wen)度的(de)(de)提高逐漸(jian)粗化,最后(hou)變成球狀。在(zai)550℃以上(shang),獲得顆粒(li)(li)狀碳(tan)(tan)化物(wu),再提高回(hui)火(huo)(huo)溫(wen)度,碳(tan)(tan)化物(wu)顆粒(li)(li)粗化、變大(da)。在(zai)碳(tan)(tan)化物(wu)集聚、長大(da)的(de)(de)過程中,發生了碳(tan)(tan)及合金元素的(de)(de)擴散(san)。
鋼中的(de)合(he)金(jin)元(yuan)素在(zai)這一階(jie)段(duan)發揮了明顯的(de)作用,因為溫度較高,合(he)金(jin)元(yuan)素已經有(you)能力進(jin)行(xing)(xing)擴散和移動。所以,合(he)金(jin)元(yuan)素在(zai)鐵(tie)素體(ti)和碳化物(wu)之間進(jin)行(xing)(xing)重新分配。
由(you)于碳(tan)從鐵素體中(zhong)充(chong)分析(xi)出及碳(tan)化物的(de)集(ji)聚長(chang)大(da),鋼的(de)硬度(du)和強度(du)下降(jiang),而塑性(xing)和韌性(xing)上(shang)升(sheng),使鋼具有(you)優良的(de)綜合性(xing)能。但有(you)些合金鋼在這(zhe)個溫度(du)區(qu)間回(hui)火(huo)時,會產(chan)生第二類回(hui)火(huo)脆性(xing)。
馬氏體不銹鋼(gang)中含(han)有較(jiao)高的鉻,并(bing)在淬火鋼(gang)回火過程中的各(ge)個階段產生(sheng)不同程度(du)的作用。
鉻是強(qiang)碳化(hua)物(wu)形成(cheng)元(yuan)素,會增加(jia)碳化(hua)物(wu)原(yuan)子間的結合(he)力(li),使碳化(hua)物(wu)的細(xi)小顆(ke)(ke)粒的溶(rong)解難以進行,所以,會阻(zu)礙較大(da)碳化(hua)物(wu)顆(ke)(ke)粒的長大(da)、集聚(ju)(ju),也就會使回火鋼(gang)因碳化(hua)物(wu)集聚(ju)(ju)長大(da)而引起的硬(ying)度(du)下降(jiang)作用(yong)減弱。
另外,在較高溫(wen)度回(hui)火(huo)(huo)時,由于含鉻的特殊碳化(hua)物的彌散析出,使回(hui)火(huo)(huo)鋼的硬度產生(sheng)回(hui)升(sheng)現象。
有的(de)(de)資料顯示,含鉻(ge)12%的(de)(de)馬氏體不銹鋼(gang)在450℃左右回火(huo)時,會出(chu)現硬度最高點,并認(ren)為,這除了鉻(ge)阻礙碳(tan)化(hua)物長大和特殊碳(tan)化(hua)物彌散析出(chu)的(de)(de)原(yuan)因外,還可能與殘留奧氏體轉(zhuan)變成回火(huo)馬氏體有關(guan)。
綜上所(suo)述,鉻(ge)在馬氏體不銹(xiu)鋼回(hui)火轉(zhuan)變(bian)過(guo)程中、發揮阻礙回(hui)火續變(bian)的(de)作用。這就是為(wei)什么要獲得(de)與碳(tan)(tan)含量相(xiang)同的(de)碳(tan)(tan)鋼同樣硬度(du)(du)和強度(du)(du)時,必(bi)須(xu)提高回(hui)火溫度(du)(du)和延(yan)長保(bao)溫時間的(de)原因。
二、馬氏體(ti)不銹鋼的回火脆性
1. 回(hui)火脆性(xing)分類
鋼(gang)的回(hui)(hui)火(huo)脆(cui)(cui)(cui)性(xing)是指(zhi)某(mou)些淬火(huo)鋼(gang)在某(mou)一溫(wen)度(du)區間回(hui)(hui)火(huo)時(shi),沖擊韌性(xing)下(xia)降(jiang)、脆(cui)(cui)(cui)性(xing)增加的特性(xing)。在250~400℃溫(wen)度(du)區間產(chan)生(sheng)的脆(cui)(cui)(cui)性(xing)稱第一類(lei)回(hui)(hui)火(huo)脆(cui)(cui)(cui)性(xing),由于產(chan)生(sheng)的溫(wen)度(du)較(jiao)低(di)(di),又稱低(di)(di)溫(wen)回(hui)(hui)火(huo)脆(cui)(cui)(cui)性(xing),這種回(hui)(hui)火(huo)脆(cui)(cui)(cui)性(xing)產(chan)生(sheng)后,可(ke)以(yi)(yi)用更高溫(wen)度(du)的加熱消除,之后,再在脆(cui)(cui)(cui)性(xing)產(chan)生(sheng)溫(wen)區回(hui)(hui)火(huo)時(shi)將不再產(chan)生(sheng)脆(cui)(cui)(cui)性(xing),所以(yi)(yi),也稱不可(ke)逆回(hui)(hui)火(huo)脆(cui)(cui)(cui)性(xing)。大多數鋼(gang)都(dou)有(you)第一類(lei)回(hui)(hui)火(huo)脆(cui)(cui)(cui)性(xing):
在(zai)450~700℃溫度(du)區間產(chan)(chan)生的脆(cui)性稱(cheng)第二類回火(huo)脆(cui)性,由于產(chan)(chan)生的溫度(du)較高(gao)(gao),又(you)稱(cheng)高(gao)(gao)溫回火(huo)脆(cui)性,這種脆(cui)性產(chan)(chan)生后(hou),可(ke)以(yi)通過高(gao)(gao)于脆(cui)化(hua)溫度(du)加熱后(hou)快冷予以(yi)消除(chu),但消除(chu)后(hou)如果再次在(zai)脆(cui)化(hua)溫度(du)加熱緩冷,則又(you)重復(fu)產(chan)(chan)生脆(cui)性,所(suo)以(yi),也稱(cheng)可(ke)逆回火(huo)脆(cui)性。
第二(er)類回(hui)火(huo)(huo)脆(cui)性(xing)多產生于(yu)鉻一錳、鉻-鎳等合金鋼中,因為許多工(gong)程(cheng)零件需要在高溫回(hui)火(huo)(huo)后使用,回(hui)火(huo)(huo)溫度可(ke)能重合于(yu)脆(cui)化(hua)溫度,所以(yi),人(ren)們對(dui)第二(er)類回(hui)火(huo)(huo)脆(cui)性(xing)更(geng)重視,研究也比較深入。
2. 回火脆(cui)性產(chan)生的(de)原因
關于回火脆性的(de)產生(sheng)原因和本質,雖有(you)大(da)量的(de)研究(jiu),但仍未有(you)統一的(de)意見,存在不(bu)同的(de)假(jia)說(shuo)和理論。
①. 析出理論
淬(cui)火鋼(gang)回(hui)火時,淬(cui)火馬氏(shi)體中(zhong)(zhong)過飽和的碳(tan)(tan)優先,以晶(jing)間斷裂為(wei)主要特(te)征的事實來證明。還有的研究者認(ren)為(wei)是鋼(gang)回(hui)火時,在(zai)某一溫度(du)條件下,各種(zhong)組約在(zai)固溶(rong)體中(zhong)(zhong)的溶(rong)解(jie)的回(hui)冷(leng)卻(que)時被溶(rong)物從固溶(rong)體中(zhong)(zhong)析出,并(bing)以不(bu)(bu)利于韌性(xing)(xing)的狀態分布(bu)。反之,快診求(qiu)它們被保留在(zai)固并(bing)以不(bu)(bu)利的韌性(xing)(xing)無測顯影響(xiang)。但(dan)用析出物來解(jie)釋回(hui)火脆性(xing)(xing)的常不(bu)(bu)中(zhong)(zhong),不(bu)(bu)修充分,因(yin)為(wei)在(zai)產(chan)生脆性(xing)(xing)的溫度(du)與室溫時相比(bi),碳(tan)(tan)等理(li)由仍并(bing)解(jie)度(du)沒有很大(da)區別,另外,脆性(xing)(xing)及脆化程度(du)并(bing)不(bu)(bu)與回(hui)火溫度(du)成比(bi)例(li)。
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。
這個理論似乎告訴我們回火(huo)(huo)脆(cui)性與回火(huo)(huo)加(jia)熱(re)、保(bao)溫溫度(du)有關,但事(shi)實是回火(huo)(huo)脆(cui)性恰恰與冷卻方式有關。
③. 殘留奧氏體轉變(bian)理論
鋼在(zai)加(jia)熱(re)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)化時,由于擴散的(de)(de)作用,碳和(he)合金(jin)元素聚(ju)集在(zai)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)晶(jing)界處(chu),引起奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)晶(jing)內與晶(jing)界處(chu)成分(fen)不均勻。淬火冷卻后,晶(jing)內組織發(fa)生了(le)馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)轉(zhuan)變(bian),晶(jing)界處(chu)因含有較高的(de)(de)碳和(he)合金(jin)元素,呈薄膜狀的(de)(de)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)較穩定,沒發(fa)生轉(zhuan)變(bian)而保(bao)留下來。在(zai)回(hui)火加(jia)熱(re)時,由于碳和(he)合金(jin)元素的(de)(de)析出降低(di)了(le)其穩定性,在(zai)回(hui)火冷卻時,發(fa)生了(le)馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)相變(bian),從而引起脆性。
但是,這一理論與回火后(hou)緩慢冷卻有脆(cui)性,快速冷卻則無脆(cui)性的事實相矛盾,并且(qie)不能(neng)解釋回火脆(cui)性可逆性的特征。
④. 雜(za)質元素晶界偏析理論。
當(dang)鋼(gang)中(zhong)(zhong)含(han)有低熔點(dian)的(de)(de)(de)(de)銻、磷、錫等雜質(zhi)元素(su)(su)(su)時(shi),在(zai)鋼(gang)加熱過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong),它們溶于(yu)固(gu)溶體(ti)內(nei),使(shi)鐵的(de)(de)(de)(de)晶格產生(sheng)(sheng)彈(dan)性畸變和系統能量增高,晶界處由于(yu)缺陷(xian)較(jiao)多,在(zai)一定(ding)條(tiao)件下(xia),雜質(zhi)會(hui)自發地向晶界區偏聚(ju)。另外(wai),在(zai)回火(huo)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong),蕨化物沉淀析出時(shi),雜質(zhi)元素(su)(su)(su)會(hui)被排斥在(zai)碳化物之外(wai),促使(shi)基(ji)體(ti)利碳化物界面附近的(de)(de)(de)(de)雜質(zhi)元素(su)(su)(su)濃度(du)增加。雜質(zhi)元素(su)(su)(su)的(de)(de)(de)(de)這種(zhong)不規則(ze)的(de)(de)(de)(de)濃集層降低了(le)晶面間的(de)(de)(de)(de)結合力,為裂紋提(ti)供了(le)成核和擴展的(de)(de)(de)(de)機會(hui),持這種(zhong)觀點(dian)的(de)(de)(de)(de)研究者還指(zhi)出,當(dang)鋼(gang)中(zhong)(zhong)含(han)有鉻、鎳等元素(su)(su)(su)時(shi),由于(yu)在(zai)奧氏體(ti)化過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)也會(hui)產生(sheng)(sheng)一定(ding)程(cheng)度(du)的(de)(de)(de)(de)偏聚(ju),而(er)合金元素(su)(su)(su)和雜質(zhi)之間存在(zai)化學親合力,又(you)加強了(le)雜質(zhi)元素(su)(su)(su)的(de)(de)(de)(de)偏聚(ju)程(cheng)度(du),所以,含(han)鉻、鎳等元素(su)(su)(su)的(de)(de)(de)(de)合金鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)回火(huo)脆性更明顯一些。
但是(shi),這個理論也沒(mei)能解釋清楚回(hui)火(huo)脆(cui)性和回(hui)火(huo)冷(leng)卻速度(du)有密(mi)切關系的原因。
總之,關于鋼(gang)的回火(huo)脆性的實(shi)質還(huan)是一個需要繼續深入探討的課題。雖然,目(mu)前還(huan)缺少一個最完善的理論來(lai)解釋鋼(gang)的回火(huo)脆性。但在某些方面還(huan)是有相似觀點的。
①. 沖(chong)擊斷裂基(ji)本上是沿晶界發生(sheng)的。可以認(ren)為回火脆性是晶界轉變的結果。
②. 第二類回(hui)(hui)火脆性(xing)是可逆(ni)的(de)。可以認(ren)為回(hui)(hui)火脆性(xing)應該與某(mou)些析(xi)出物的(de)溶解、析(xi)出過程(cheng)有關(guan)。
③. 第二(er)類(lei)回(hui)火(huo)脆性的產生與(yu)回(hui)火(huo)冷卻速度相關,可以認(ren)為回(hui)火(huo)脆性與(yu)回(hui)火(huo)冷卻過程中是否有析出物有關。
3. 鋼的回(hui)火(huo)脆性(xing)的判斷和評價
第二(er)類回(hui)(hui)(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)脆(cui)性(xing)的(de)(de)(de)產生(sheng)與回(hui)(hui)(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)冷(leng)(leng)卻速(su)度(du)有關,所以,一般用鋼(gang)在(zai)回(hui)(hui)(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)快冷(leng)(leng)和緩冷(leng)(leng)后所測到的(de)(de)(de)沖擊值的(de)(de)(de)比(bi)值來評價其(qi)是否有回(hui)(hui)(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)脆(cui)性(xing)及其(qi)嚴重(zhong)程度(du)。如某材料的(de)(de)(de)兩組沖擊試樣,保證在(zai)其(qi)他(ta)條(tiao)件(jian)相同的(de)(de)(de)條(tiao)件(jian)下,一組回(hui)(hui)(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)采用快冷(leng)(leng),另(ling)一組采用緩慢冷(leng)(leng)卻,若快冷(leng)(leng)樣沖擊功為(wei)90J,緩慢冷(leng)(leng)卻樣沖擊功為(wei)60J,則Δ=90/60=1.5,稱Δ為(wei)回(hui)(hui)(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)脆(cui)性(xing)敏(min)感(gan)系數。一般當Δ>1,即(ji)認(ren)為(wei)有回(hui)(hui)(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)脆(cui)性(xing)傾向,Δ值越大,說明該材料在(zai)回(hui)(hui)(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)溫度(du)下的(de)(de)(de)回(hui)(hui)(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)脆(cui)性(xing)越嚴重(zhong)。
這(zhe)(zhe)種評(ping)(ping)價(jia)回火脆性(xing)(xing)的(de)方法,一般能(neng)滿足(zu)常規條件下工(gong)作零(ling)件對韌性(xing)(xing)的(de)需要,在一些特殊(shu)環境和(he)條件下工(gong)作零(ling)件,對材料韌性(xing)(xing)及(ji)韌性(xing)(xing)變(bian)化有特別(bie)要求時,還應該采用更(geng)嚴格(ge)的(de)評(ping)(ping)價(jia)方法。如(ru)測定材料的(de)冷脆性(xing)(xing)轉變(bian)溫度(du),或測定材料不同回火冷卻方式對冷脆轉變(bian)溫度(du)提高程(cheng)度(du)的(de)影響等(deng)。當然(ran),這(zhe)(zhe)些測試和(he)評(ping)(ping)價(jia)更(geng)復雜(za),成本更(geng)高。
4. 合(he)金元(yuan)素對(dui)回火脆性的影響
一般認為碳鋼(gang)是對回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)脆(cui)性不敏(min)感的(de)(de)(de)鋼(gang),合金元(yuan)素(su)對回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)脆(cui)性有(you)(you)不同程度的(de)(de)(de)影(ying)(ying)響,而且還與其含(han)量(liang)、與碳及其他合金元(yuan)素(su)的(de)(de)(de)配比有(you)(you)關。合金元(yuan)素(su)對回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)脆(cui)性的(de)(de)(de)影(ying)(ying)響可大致分(fen)為以(yi)下情況。增大回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)脆(cui)性的(de)(de)(de)元(yuan)素(su)有(you)(you)錳硅、鉻、釩(fan)、磷(lin)、氫、硼等;減(jian)小(xiao)回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)脆(cui)性的(de)(de)(de)元(yuan)素(su)有(you)(you)鉬、鎢等;對回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)脆(cui)性影(ying)(ying)響不明顯(xian)的(de)(de)(de)元(yuan)素(su)有(you)(you)鈦、鈮、鋯(gao)等;銅、鎳(nie)等元(yuan)素(su)單獨影(ying)(ying)響作用不大。
在馬(ma)氏體不(bu)銹(xiu)鋼中的主要合金(jin)元(yuan)素對(dui)回火脆(cui)性傾向(xiang)影響(xiang)情況如下:
①. 鉻:對回火脆(cui)性(xing)有(you)影響,且隨鉻含量的增加(jia)而增加(jia)。當鋼中還有(you)鎳、錳、磷元素時,影響更大(da)。
②. 鎳(nie):鎳(nie)元素(su)本身對(dui)回(hui)火(huo)脆性影響不明顯,但與(yu)鉻、錳、磷(lin)等元素(su)在一起時,則產生回(hui)火(huo)脆性。
③. 釩:增(zeng)大回火(huo)脆性。但加釩的(de)鋼提高了(le)抗回火(huo)穩(wen)定性,-般(ban)采用更(geng)高的(de)溫度(du)回火(huo),可能遠離鋼的(de)回火(huo)脆性溫度(du)區間,所(suo)以(yi),實用上對回火(huo)脆性反映不很明顯。
④. 鉬:有人(ren)認為(wei)鉬本身對回(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)脆(cui)性(xing)(xing)(xing)有影響(xiang),但適當(dang)(dang)地加入(ru)有回(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)脆(cui)性(xing)(xing)(xing)的鉻(ge)(ge)鋼(gang)、鉻(ge)(ge)-鎳鋼(gang)、鎳-錳鋼(gang)、鉻(ge)(ge)-錳鋼(gang)中(zhong),反而會減(jian)小和(he)消除(chu)鋼(gang)的回(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)脆(cui)性(xing)(xing)(xing)。但也有資料報道,在某些(xie)鋼(gang)中(zhong),當(dang)(dang)鉬含量超(chao)過一定量時,反而增大(da)了回(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)脆(cui)性(xing)(xing)(xing)。
在(zai)馬氏體類不銹(xiu)鋼中,一般認為都有(you)回火(huo)脆性傾(qing)向(xiang),其中,2Cr13、1Cr17Ni2、0Cr13Ni4Mo等(deng)有(you)明顯(xian)的回火(huo)脆性傾(qing)向(xiang)。
5. 減小和消除回火(huo)脆性(xing)的方法
鋼的(de)回(hui)火(huo)(huo)脆性(xing),特(te)別是(shi)第二類回(hui)火(huo)(huo)脆性(xing)給(gei)許(xu)多材料在(zai)使用(yong)中帶(dai)來危(wei)害,應引起(qi)注意。在(zai)減小或消除鋼的(de)回(hui)火(huo)(huo)脆性(xing)方面,人(ren)們做了(le)大量工(gong)(gong)作(zuo),并積累了(le)一(yi)(yi)些(xie)經驗(yan)。在(zai)工(gong)(gong)程實用(yong)上可采取(qu)的(de)手段:一(yi)(yi)方面從控制(zhi)化學(xue)成分入(ru)手,另(ling)一(yi)(yi)方面是(shi)從改(gai)善回(hui)火(huo)(huo)冷卻方法(fa)上做工(gong)(gong)作(zuo)。
屬于化學成分方面的(de)(de)(de)措施(shi),包括合理設計鋼的(de)(de)(de)成分,控制引起回(hui)火(huo)脆性(xing)的(de)(de)(de)合金元(yuan)素(su)的(de)(de)(de)含量和配比,或者合理加(jia)入減小回(hui)火(huo)脆性(xing)的(de)(de)(de)合金元(yuan)素(su),如鉬(mu)、鎢等。再就是提高鋼的(de)(de)(de)純(chun)度,減少雜質和低熔點(dian)元(yuan)素(su)。
在(zai)熱處(chu)理(li)方法上(shang),最簡單(dan)可行(xing)的(de)是(shi)用(yong)回(hui)(hui)火(huo)(huo)快冷(leng)(leng)方法。為減少因回(hui)(hui)火(huo)(huo)快冷(leng)(leng)產生的(de)應(ying)(ying)力,對于大型工件(jian)或要求嚴格控制(zhi)(zhi)殘留應(ying)(ying)力的(de)工件(jian),可在(zai)回(hui)(hui)火(huo)(huo)快冷(leng)(leng)后,再采用(yong)一次低(di)于產生回(hui)(hui)火(huo)(huo)脆性(xing)溫(wen)度(du)(du)下的(de)去應(ying)(ying)力回(hui)(hui)火(huo)(huo)。也有的(de)采用(yong)兩(liang)段回(hui)(hui)火(huo)(huo)冷(leng)(leng)卻方法,即回(hui)(hui)火(huo)(huo)保溫(wen)后,先快速冷(leng)(leng)卻至產生回(hui)(hui)火(huo)(huo)脆性(xing)溫(wen)度(du)(du)以下的(de)溫(wen)度(du)(du),再入爐(lu)繼續以緩慢方式冷(leng)(leng)卻。當然,這在(zai)實際操作上(shang)不易準(zhun)確(que)控制(zhi)(zhi)分段的(de)時機。
對(dui)某些成分的(de)(de)鋼,可以(yi)降低(di)淬火(huo)加(jia)熱溫度減輕回火(huo)脆性。現在,我們(men)可以(yi)概(gai)括地總結一下(xia):馬氏體(ti)不銹鋼中,由于含有(you)13%左(zuo)右的(de)(de)鉻及(ji)其(qi)他(ta)合金(jin)元素,使其(qi)在加(jia)熱奧氏體(ti)化、冷(leng)卻發生組織(zhi)轉變及(ji)淬火(huo)后回火(huo)過(guo)程(cheng)中具有(you)了與碳鋼不同的(de)(de)特征。
(1) 狀態(tai)圖有了改變,縮小了γ相區。
(2) 改變了(le)共析(xi)溫(wen)度和共析(xi)碳含量(liang),降(jiang)低(di)了(le)馬氏體轉變溫(wen)度。
(3) 鋼在(zai)加(jia)熱奧氏體化時,應(ying)提高加(jia)熱保溫(wen)(wen)溫(wen)(wen)度和延長(chang)保溫(wen)(wen)時間。
(4) 奧氏體穩(wen)定程度提高了,可以采用較緩慢的淬火冷卻方式,充分(fen)獲得馬(ma)氏體組織,提高了鋼的淬透性(xing)。
(5) 增加了淬火(huo)組織中的殘留奧氏體量。
(6) 與碳鋼相比,在(zai)獲(huo)得(de)相同硬(ying)度(du)和強度(du)的情況下,需(xu)提高回火(huo)溫度(du),延長回火(huo)保溫時間。
(7) 增加了鋼(gang)(gang)的回(hui)火脆性傾向(xiang),必要(yao)時采用快冷,以減少鋼(gang)(gang)的回(hui)火脆性。