馬氏體不銹鋼的熱處理理論,如香蕉視頻app在線觀看: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(xia)面以鉻(ge)的(de)影響為例(li),說明(ming)馬氏體不銹鋼熱處理時(shi)的(de)特點。


1. 鐵-碳合金加熱(re)時(shi)的轉變


  眾所周知,通過淬火可以硬(ying)化(hua)的(de)鋼,加熱轉變(bian)即(ji)鋼的(de)奧(ao)氏(shi)體化(hua)是(shi)一(yi)個(ge)重要(yao)的(de)過程(cheng)。


圖 6.jpg


 根據(ju)圖4-6的(de)(de)(de)鐵碳系平衡相(xiang)圖可知,鋼加(jia)熱到PSK(A1)溫度(du)(du)時,開始發生α,+Fe3C≤y.轉變(bian),即珠光體(ti)向(xiang)奧氏體(ti)的(de)(de)(de)轉變(bian)。隨(sui)著加(jia)熱溫度(du)(du)的(de)(de)(de)升(sheng)高(gao),依據(ju)鋼中碳成(cheng)分的(de)(de)(de)高(gao)低,會發生α向(xiang)y的(de)(de)(de)溶解或(huo)Fe3C向(xiang)γ的(de)(de)(de)溶解過程。這個(ge)過程將在GS(A3)溫度(du)(du)(亞(ya)共(gong)析(xi)鋼)或(huo)ES(A)溫度(du)(du)(過共(gong)析(xi)鋼)基本結(jie)束。


  鋼(gang)在加熱奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)化(hua)時(shi),包括奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)的(de)形成和成分均(jun)勻(yun)化(hua)過程。對于碳(tan)鋼(gang)來(lai)說,奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)成分均(jun)勻(yun)化(hua)主要(yao)是碳(tan)的(de)均(jun)勻(yun)化(hua)。從圖4-6可知(zhi),鋼(gang)加熱時(shi)形成的(de)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(γ)的(de)成分與(yu)原來(lai)鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(α)和滲(shen)碳(tan)體(ti)(ti)(ti)(Fe,C)的(de)成分相差很大(da)。所以,在鋼(gang)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)化(hua)過程中,有一個重要(yao)的(de)現象,就是碳(tan)原子的(de)擴散(san)。通過碳(tan)原子的(de)擴散(san),使奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)成分均(jun)勻(yun)化(hua)。


 在馬氏體(ti)不銹鋼(gang)中(zhong),由于有較高的含鉻(ge)量,使得奧氏體(ti)形成和均勻(yun)化(hua)過(guo)程復雜(za)化(hua)了。



 2. 鉻對鋼加(jia)熱轉(zhuan)變的作用和影(ying)響


 鉻所(suo)以能對鋼加熱轉變,即(ji)鋼的奧氏體化過程產(chan)生作(zuo)用和影響是由鉻的一些特(te)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(ge)與α-Fe之(zhi)間正是由于有這(zhe)么多相似之(zhi)處,才(cai)使(shi)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(de)這些特性對(dui)鋼相變和奧氏體(ti)形(xing)成產生的(de)影響(xiang)表現(xian)在(zai)以(yi)下方面(mian)。


 a. 對Fe-Fe3C相圖及相變點的影響


鉻(ge)含(han)量不同(tong),對相圖(tu)的影響程度也(ye)不同(tong)。以含(han)鉻(ge)12%~13%時的影響為例(li)。


圖(tu)(tu)4-7和圖(tu)(tu)4-8,是含鉻為13%和12%的(de)(de)Fe-Cr-C平衡(heng)相圖(tu)(tu),將其與圖(tu)(tu)4-6對比可(ke)見,由于(yu)鉻的(de)(de)作用(yong)使γ相區縮小了,相變點的(de)(de)位置也(ye)發生了改變(圖(tu)(tu)4-8),共析點左(zuo)移了(由B至B'),即共析點碳(tan)含量降低了;碳(tan)在奧(ao)氏體中最大溶解度減(jian)少(shao)了(由E至E');8相的(de)(de)穩(wen)定(ding)溫度降低了(由FG至F'G');α相的(de)(de)穩(wen)定(ding)溫度升高了(由AB至A'B')。


圖 7.jpg



 b. 鉻對奧(ao)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。


 鉻的存在使鐵素體(ti)(α相)的穩定度升(sheng)高(gao)了(le),又對奧(ao)氏體(ti)的形(xing)成產生了(le)不(bu)利的作(zuo)用。


 鉻降低(di)了(le)碳在(zai)奧(ao)氏體(ti)(ti)中的(de)(de)溶解度,也就是降低(di)了(le)奧(ao)氏體(ti)(ti)形(xing)成(cheng)時的(de)(de)兩相界面濃(nong)度差和碳的(de)(de)濃(nong)度梯度,這會(hui)降低(di)碳在(zai)奧(ao)氏體(ti)(ti)中的(de)(de)擴散速度,不利于奧(ao)氏體(ti)(ti)的(de)(de)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。


可見,在馬氏(shi)體不(bu)銹鋼中(zhong)(zhong),13%左右的鉻(ge)元(yuan)素的存在,通過其(qi)對相(xiang)變(bian)點(dian)、對碳的擴(kuo)散(san)、對兩(liang)相(xiang)界面多少(shao)的影響及鉻(ge)自身(shen)擴(kuo)散(san)困難等(deng)因(yin)素,綜合反映在鋼加熱(re)、奧(ao)(ao)氏(shi)體形成過程中(zhong)(zhong)總的作(zuo)用(yong)是(shi)減緩速度,不(bu)利于奧(ao)(ao)氏(shi)體成分的均勻化。


 合金奧氏體形成時,碳化物(wu)的(de)溶解程度、奧氏體成分(fen)的(de)均勻性對(dui)鋼熱處理后的(de)組(zu)織和性能影響很大。奧氏體成分(fen)的(de)不均勻,固溶體中碳和合金元素(su)不足(zu),會使(shi)鋼淬(cui)火后的(de)馬氏體硬度不足(zu),合金元素(su)不能充分(fen)發揮(hui)作用,降低鋼的(de)淬(cui)透性、力學(xue)性能和耐(nai)腐蝕性能。


 考慮鉻元素對鋼(gang)熱處理(li)加(jia)熱奧(ao)氏體(ti)形(xing)成(cheng)(cheng)過程中的作(zuo)用(yong)和(he)影響,我們在制訂(ding)熱處理(li)工(gong)藝時,應適當(dang)提高(gao)淬火加(jia)熱溫度(du),延長保(bao)溫時間,以保(bao)證合金碳化物的充分(fen)溶解(jie)和(he)奧(ao)氏體(ti)成(cheng)(cheng)分(fen)均勻化,從而保(bao)證最大限度(du)發揮(hui)材料熱處理(li)后(hou)的各項性能。