眾(zhong)所周知(zhi),淬(cui)火鋼不能直接應(ying)用(yong)于工程(cheng),必須經過回火才(cai)可使用(yong)。
一、馬氏體不銹(xiu)鋼的回火(huo)轉(zhuan)變
香蕉視頻app在線觀看: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(ma)氏體的分解(jie)階段(第Ⅰ階段)
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(you)(you)更進一步的(de)(de)研(yan)究認為,在(zai)馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)分解并析出(chu)碳(tan)(tan)(tan)化物之前,馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)中過飽和的(de)(de)碳(tan)(tan)(tan)原(yuan)子(zi)(zi)已(yi)經有(you)(you)一個偏(pian)(pian)聚(ju)過程(還不是析出(chu)),碳(tan)(tan)(tan)原(yuan)子(zi)(zi)形成十分細(xi)小(xiao)的(de)(de)偏(pian)(pian)聚(ju)團(tuan)。對于較(jiao)高含(han)碳(tan)(tan)(tan)量的(de)(de)鋼,這個偏(pian)(pian)聚(ju)團(tuan)向馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)的(de)(de)孿晶(jing)界面(mian)偏(pian)(pian)聚(ju)。而在(zai)較(jiao)低(di)含(han)碳(tan)(tan)(tan)量的(de)(de)鋼中,這個偏(pian)(pian)聚(ju)團(tuan)向馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)的(de)(de)位錯線附近(jin)的(de)(de)條片界面(mian)上偏(pian)(pian)聚(ju)。有(you)(you)的(de)(de)資料將(jiang)這個碳(tan)(tan)(tan)原(yuan)子(zi)(zi)的(de)(de)偏(pian)(pian)聚(ju)過程稱(cheng)為馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)回火的(de)(de)準備階(jie)段。
在馬氏體不(bu)銹鋼中,雖然(ran)有(you)鉻的存在,但由于這個(ge)階(jie)段(duan)的溫度較低,所以,鉻不(bu)會對(dui)于這個(ge)階(jie)段(duan)產生明(ming)顯(xian)的影(ying)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。
淬火鋼(gang)在(zai)完成這個階段(duan)轉變后,經(jing)低溫回(hui)火的(de)馬氏體性能略有改變,并有以下特點。
①. 和淬火(huo)狀態的(de)馬氏體相同,低(di)溫(wen)回(hui)火(huo)馬氏體的(de)強(qiang)度(du)主(zhu)要由鋼的(de)含碳量(liang)來(lai)決定(ding)。合金(jin)元素對提高回(hui)火(huo)馬氏體強(qiang)度(du)的(de)作用很(hen)小。
②. 含碳(tan)(tan)(tan)量(liang)大(da)于0.3%的(de)馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)低溫回火(huo)(huo)時,基體(ti)(ti)中的(de)固溶(rong)(rong)成會(hui)由于碳(tan)(tan)(tan)的(de)析出(chu)而下降(jiang),降(jiang)至(zhi)0.2%~0.3%范圍之(zhi)內,由碳(tan)(tan)(tan)過(guo)飽和固溶(rong)(rong)所引(yin)起(qi)的(de)晶(jing)格畸變大(da)部分(fen)會(hui)消除。雖然碳(tan)(tan)(tan)量(liang)的(de)變化(hua)仍會(hui)影響(xiang)馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)的(de)強度,但(dan)碳(tan)(tan)(tan)對淬(cui)火(huo)(huo)馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)是(shi)以固溶(rong)(rong)強化(hua)方(fang)式產生影響(xiang)的(de),而對低溫回火(huo)(huo)馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)則是(shi)以析出(chu)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)物數量(liang)為主要影響(xiang)方(fang)式。所以,鋼碳(tan)(tan)(tan)含量(liang)的(de)增加對低溫回火(huo)(huo)馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)強度的(de)影響(xiang)不如對淬(cui)火(huo)(huo)馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)的(de)影響(xiang)大(da)。
③. 合金元素(su)雖對回火馬氏(shi)體(ti)的(de)強度影響(xiang)不大(da),卻能明顯影響(xiang)它(ta)的(de)韌性。低溫回火時,等強度的(de)合金鋼沖擊值可比碳鋼高幾倍。
2. 殘留(liu)奧氏體(ti)的轉變階(jie)段(第Ⅱ階(jie)段)
在(zai)回火230~280℃溫(wen)度范(fan)圍(wei)內,馬(ma)氏(shi)(shi)體分(fen)(fen)解(jie)(jie)還在(zai)進行,馬(ma)氏(shi)(shi)體內的(de)(de)(de)含碳(tan)量繼續(xu)降低,與此同時,還發生殘(can)留(liu)(liu)(liu)奧(ao)氏(shi)(shi)體的(de)(de)(de)轉變(bian),即(ji)(ji)殘(can)留(liu)(liu)(liu)奧(ao)氏(shi)(shi)體的(de)(de)(de)分(fen)(fen)解(jie)(jie),分(fen)(fen)解(jie)(jie)產物為低碳(tan)的(de)(de)(de)馬(ma)氏(shi)(shi)體和ε型碳(tan)化物。回火時殘(can)留(liu)(liu)(liu)奧(ao)氏(shi)(shi)體的(de)(de)(de)轉變(bian)與過(guo)冷奧(ao)氏(shi)(shi)體在(zai)這一(yi)溫(wen)度范(fan)圍(wei)的(de)(de)(de)分(fen)(fen)解(jie)(jie)情(qing)況相(xiang)似(si),即(ji)(ji)以類(lei)似(si)于貝(bei)氏(shi)(shi)體的(de)(de)(de)轉變(bian)方式轉變(bian)。
殘(can)留奧氏體(ti)中的(de)(de)含碳量對這個階(jie)段(duan)的(de)(de)轉變沒有大的(de)(de)影響,合金(jin)元素,特別(bie)是鉻會提高殘(can)留奧氏體(ti)轉變溫度范圍,并可抑制殘(can)留奧氏體(ti)的(de)(de)轉變。
由于殘留奧(ao)氏體的分解(jie)產物是(shi)低碳(tan)馬氏體和ε型碳(tan)化(hua)(hua)物(或分解(jie)成下貝氏體),所以,對鋼會有強化(hua)(hua)作用,出現明顯的硬化(hua)(hua)現象。
3. χ、θ碳(tan)化物的形成階(jie)段(第Ⅲ階(jie)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)這個(ge)溫度區間回(hui)火,由于馬氏(shi)(shi)體中(zhong)碳的(de)(de)(de)繼(ji)續析(xi)出(chu),晶格(ge)畸變基本消(xiao)除(chu),,析(xi)出(chu)的(de)(de)(de)碳化物質(zhi)點有(you)聚(ju)合傾向,組(zu)織中(zhong)的(de)(de)(de)位錯密度減少,李晶界(jie)消(xiao)除(chu),這一系列(lie)變化,使鋼的(de)(de)(de)硬度和強度有(you)所(suo)下(xia)降,但在(zai)這個(ge)階段(duan),有(you)些鋼會(hui)產(chan)生脆性(xing),即第一類回(hui)火脆性(xing)。在(zai)馬氏(shi)(shi)體不銹鋼中(zhong),由于鉻(ge)元素的(de)(de)(de)存在(zai),對碳化物的(de)(de)(de)形成會(hui)起到阻(zu)礙作用。
4. 碳化物的(de)集聚長(chang)大階(jie)段(duan)(duan)(第Ⅳ階(jie)段(duan)(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(di)皿階段后期,大約從(cong)300℃開始(shi),碳化物開始(shi)集聚、長大。400℃以上,這個過程更明顯(xian)了。
電子(zi)顯微鏡分(fen)析表明:在較低溫(wen)度下回(hui)火(huo)時形成的(de)碳(tan)化(hua)物呈圓片狀(zhuang)(zhuang),隨回(hui)火(huo)溫(wen)度的(de)提高逐漸(jian)粗(cu)化(hua),最后變(bian)成球狀(zhuang)(zhuang)。在550℃以上,獲得(de)顆粒(li)狀(zhuang)(zhuang)碳(tan)化(hua)物,再提高回(hui)火(huo)溫(wen)度,碳(tan)化(hua)物顆粒(li)粗(cu)化(hua)、變(bian)大。在碳(tan)化(hua)物集聚、長大的(de)過程中,發(fa)生了碳(tan)及合金(jin)元素的(de)擴散。
鋼中的合金(jin)(jin)元素(su)在(zai)這一階段發揮了明顯的作(zuo)用,因為溫度(du)較(jiao)高,合金(jin)(jin)元素(su)已經(jing)有能力進行擴散和移(yi)動。所以,合金(jin)(jin)元素(su)在(zai)鐵素(su)體(ti)和碳化物之(zhi)間進行重新分配。
由于碳(tan)從(cong)鐵素體中充(chong)分析(xi)出及碳(tan)化物的集聚長大(da),鋼的硬度(du)(du)和強度(du)(du)下降,而塑性(xing)和韌性(xing)上(shang)升,使鋼具有(you)優良的綜合(he)性(xing)能。但有(you)些合(he)金鋼在這個溫(wen)度(du)(du)區間回(hui)火(huo)時,會產生(sheng)第二類回(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)。
馬氏體不銹鋼中含有較高的(de)(de)鉻,并在淬(cui)火鋼回火過程(cheng)中的(de)(de)各(ge)個階段產(chan)生不同程(cheng)度的(de)(de)作用。
鉻(ge)是強碳(tan)化物形成元素,會增(zeng)加碳(tan)化物原子間(jian)的結合力,使(shi)碳(tan)化物的細小顆(ke)粒的溶解難以進(jin)行,所以,會阻礙較(jiao)大(da)碳(tan)化物顆(ke)粒的長大(da)、集聚,也就會使(shi)回火鋼因碳(tan)化物集聚長大(da)而引起的硬度下降(jiang)作用減弱。
另外,在較高溫度(du)回(hui)火(huo)(huo)時,由(you)于(yu)含(han)鉻的特殊(shu)碳化物的彌散析出,使回(hui)火(huo)(huo)鋼的硬(ying)度(du)產生回(hui)升(sheng)現象。
有(you)的(de)資料(liao)顯示,含(han)鉻12%的(de)馬氏體(ti)不銹鋼在(zai)450℃左右(you)回火(huo)時,會出(chu)現硬度最高點,并(bing)認(ren)為,這除了(le)鉻阻礙(ai)碳化物長大和特殊碳化物彌散析(xi)出(chu)的(de)原因外,還可能與殘留(liu)奧氏體(ti)轉(zhuan)變成(cheng)回火(huo)馬氏體(ti)有(you)關。
綜(zong)上所述,鉻(ge)在馬(ma)氏體不銹鋼回(hui)火轉變過(guo)程中、發(fa)揮阻礙回(hui)火續變的(de)作用。這就是為什(shen)么要(yao)獲得與碳(tan)含量相同的(de)碳(tan)鋼同樣硬(ying)度(du)和強度(du)時,必須(xu)提高回(hui)火溫度(du)和延長保溫時間(jian)的(de)原因(yin)。
二、馬氏體不銹鋼(gang)的回火(huo)脆性
1. 回(hui)火脆性分(fen)類(lei)
鋼的回火(huo)(huo)(huo)脆(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)是指(zhi)某些淬火(huo)(huo)(huo)鋼在某一(yi)(yi)溫度區(qu)(qu)間回火(huo)(huo)(huo)時,沖擊韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)下降、脆(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)增加(jia)的特性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。在250~400℃溫度區(qu)(qu)間產(chan)生(sheng)(sheng)的脆(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)稱第一(yi)(yi)類回火(huo)(huo)(huo)脆(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),由于產(chan)生(sheng)(sheng)的溫度較低(di),又稱低(di)溫回火(huo)(huo)(huo)脆(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),這種回火(huo)(huo)(huo)脆(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)產(chan)生(sheng)(sheng)后,可以用更(geng)高溫度的加(jia)熱(re)消除(chu),之后,再在脆(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)產(chan)生(sheng)(sheng)溫區(qu)(qu)回火(huo)(huo)(huo)時將不再產(chan)生(sheng)(sheng)脆(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),所以,也稱不可逆回火(huo)(huo)(huo)脆(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。大多數鋼都有第一(yi)(yi)類回火(huo)(huo)(huo)脆(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing):
在(zai)450~700℃溫度(du)(du)區間(jian)產(chan)生的(de)脆(cui)性(xing)稱第二類回(hui)火(huo)脆(cui)性(xing),由于(yu)產(chan)生的(de)溫度(du)(du)較高(gao)(gao),又稱高(gao)(gao)溫回(hui)火(huo)脆(cui)性(xing),這(zhe)種脆(cui)性(xing)產(chan)生后,可以通(tong)過高(gao)(gao)于(yu)脆(cui)化溫度(du)(du)加熱后快冷予以消(xiao)除,但消(xiao)除后如(ru)果再次在(zai)脆(cui)化溫度(du)(du)加熱緩冷,則又重復產(chan)生脆(cui)性(xing),所(suo)以,也稱可逆回(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)。
第(di)(di)二(er)類(lei)回火脆(cui)性多產生于鉻一錳(meng)、鉻-鎳等合金鋼(gang)中,因(yin)為許(xu)多工程零(ling)件需(xu)要在高(gao)溫回火后使用,回火溫度可能重(zhong)(zhong)合于脆(cui)化(hua)溫度,所以(yi),人們對第(di)(di)二(er)類(lei)回火脆(cui)性更(geng)重(zhong)(zhong)視,研究也比(bi)較深入。
2. 回火脆性產(chan)生的(de)原因
關(guan)于回火脆(cui)性的(de)(de)產生原因和(he)(he)本質,雖有大量的(de)(de)研究,但(dan)仍未有統一的(de)(de)意見(jian),存(cun)在不同的(de)(de)假說和(he)(he)理論。
①. 析出理論(lun)
淬(cui)火(huo)(huo)鋼回火(huo)(huo)時(shi)(shi)(shi),淬(cui)火(huo)(huo)馬氏體中(zhong)過飽和(he)的(de)(de)(de)(de)碳優先,以(yi)晶間斷(duan)裂為(wei)(wei)主(zhu)要特征的(de)(de)(de)(de)事實來證明。還有(you)(you)的(de)(de)(de)(de)研究者認為(wei)(wei)是(shi)鋼回火(huo)(huo)時(shi)(shi)(shi),在(zai)某一溫(wen)(wen)(wen)度(du)條件下,各種組約在(zai)固(gu)溶體中(zhong)的(de)(de)(de)(de)溶解(jie)的(de)(de)(de)(de)回冷卻時(shi)(shi)(shi)被(bei)溶物從固(gu)溶體中(zhong)析出,并以(yi)不利(li)于(yu)韌性(xing)的(de)(de)(de)(de)狀(zhuang)態分布。反(fan)之(zhi),快診求(qiu)它們被(bei)保留在(zai)固(gu)并以(yi)不利(li)的(de)(de)(de)(de)韌性(xing)無測顯影響。但用析出物來解(jie)釋(shi)回火(huo)(huo)脆性(xing)的(de)(de)(de)(de)常不中(zhong),不修充分,因為(wei)(wei)在(zai)產生(sheng)脆性(xing)的(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)與室溫(wen)(wen)(wen)時(shi)(shi)(shi)相比,碳等理(li)由仍并解(jie)度(du)沒有(you)(you)很大區別,另(ling)外,脆性(xing)及脆化(hua)程(cheng)度(du)并不與回火(huo)(huo)溫(wen)(wen)(wen)度(du)成比例。
②. 碳化物(wu)轉變理(li)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(lun)似(si)乎告(gao)訴我們回火(huo)脆性(xing)與(yu)回火(huo)加熱、保溫溫度有(you)關(guan),但(dan)事實是回火(huo)脆性(xing)恰恰與(yu)冷(leng)卻方式有(you)關(guan)。
③. 殘留奧(ao)氏體轉變理論
鋼在(zai)加熱奧氏(shi)(shi)體(ti)化時(shi),由(you)于(yu)擴(kuo)散的(de)作用,碳(tan)和(he)合(he)(he)(he)金(jin)元(yuan)素聚(ju)集(ji)在(zai)奧氏(shi)(shi)體(ti)晶界處,引(yin)起奧氏(shi)(shi)體(ti)晶內與晶界處成分(fen)不均(jun)勻。淬火冷卻后,晶內組織(zhi)發生(sheng)了(le)馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)轉變,晶界處因含有較高的(de)碳(tan)和(he)合(he)(he)(he)金(jin)元(yuan)素,呈薄膜狀的(de)奧氏(shi)(shi)體(ti)較穩定,沒發生(sheng)轉變而保留下(xia)來。在(zai)回火加熱時(shi),由(you)于(yu)碳(tan)和(he)合(he)(he)(he)金(jin)元(yuan)素的(de)析出降低(di)了(le)其穩定性,在(zai)回火冷卻時(shi),發生(sheng)了(le)馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)相變,從而引(yin)起脆性。
但(dan)是(shi),這一(yi)理論與回火后緩慢(man)冷(leng)卻(que)有脆性,快速冷(leng)卻(que)則(ze)無脆性的事(shi)實相矛盾,并(bing)且不能解釋回火脆性可逆(ni)性的特(te)征。
④. 雜質元素晶界偏析理(li)論。
當鋼中含(han)(han)有低熔點(dian)的(de)銻(ti)、磷、錫等(deng)雜質元(yuan)素(su)(su)(su)時(shi)(shi),在鋼加熱過(guo)程(cheng)中,它們溶(rong)于固溶(rong)體(ti)(ti)內,使(shi)(shi)鐵的(de)晶(jing)格產生(sheng)彈性畸變(bian)和系統能量增高,晶(jing)界(jie)(jie)處(chu)由于缺陷較多,在一(yi)定條件下,雜質會(hui)(hui)自發地向晶(jing)界(jie)(jie)區偏(pian)聚(ju)(ju)(ju)。另外,在回火(huo)過(guo)程(cheng)中,蕨化(hua)(hua)物沉淀析出時(shi)(shi),雜質元(yuan)素(su)(su)(su)會(hui)(hui)被排斥在碳(tan)化(hua)(hua)物之(zhi)外,促(cu)使(shi)(shi)基體(ti)(ti)利碳(tan)化(hua)(hua)物界(jie)(jie)面(mian)附近的(de)雜質元(yuan)素(su)(su)(su)濃度增加。雜質元(yuan)素(su)(su)(su)的(de)這種不規則的(de)濃集層(ceng)降低了(le)晶(jing)面(mian)間(jian)的(de)結合力(li),為裂(lie)紋提供(gong)了(le)成核和擴展的(de)機會(hui)(hui),持這種觀點(dian)的(de)研究者(zhe)還(huan)指出,當鋼中含(han)(han)有鉻、鎳等(deng)元(yuan)素(su)(su)(su)時(shi)(shi),由于在奧氏體(ti)(ti)化(hua)(hua)過(guo)程(cheng)中也會(hui)(hui)產生(sheng)一(yi)定程(cheng)度的(de)偏(pian)聚(ju)(ju)(ju),而合金(jin)元(yuan)素(su)(su)(su)和雜質之(zhi)間(jian)存在化(hua)(hua)學親合力(li),又加強了(le)雜質元(yuan)素(su)(su)(su)的(de)偏(pian)聚(ju)(ju)(ju)程(cheng)度,所以,含(han)(han)鉻、鎳等(deng)元(yuan)素(su)(su)(su)的(de)合金(jin)鋼的(de)回火(huo)脆性更明顯(xian)一(yi)些。
但(dan)是(shi),這個(ge)理論也沒能解釋清(qing)楚回火脆性和回火冷卻速度(du)有密(mi)切關系(xi)的原因(yin)。
總之,關于鋼(gang)的(de)回(hui)火(huo)(huo)脆性的(de)實質(zhi)還是(shi)一(yi)個需要繼(ji)續深入(ru)探討的(de)課題(ti)。雖然,目前還缺(que)少一(yi)個最完(wan)善的(de)理論來解釋鋼(gang)的(de)回(hui)火(huo)(huo)脆性。但在某些方面還是(shi)有(you)相似觀點的(de)。
①. 沖擊斷裂(lie)基本上是沿晶界發生的。可以認(ren)為回火脆性是晶界轉(zhuan)變的結果(guo)。
②. 第二(er)類回火脆性(xing)是(shi)可逆的(de)。可以(yi)認為回火脆性(xing)應該與某些(xie)析出物的(de)溶解、析出過(guo)程有關。
③. 第二(er)類(lei)回(hui)(hui)火(huo)脆性的(de)產生與(yu)回(hui)(hui)火(huo)冷卻速(su)度相(xiang)關,可以認為回(hui)(hui)火(huo)脆性與(yu)回(hui)(hui)火(huo)冷卻過程中是(shi)否有析(xi)出物有關。
3. 鋼的回火脆性的判斷(duan)和評價
第二類(lei)回(hui)(hui)火脆(cui)性的(de)(de)產生(sheng)與回(hui)(hui)火冷(leng)卻(que)(que)速度(du)有(you)關(guan),所(suo)以,一般(ban)用鋼在(zai)回(hui)(hui)火快(kuai)(kuai)冷(leng)和緩冷(leng)后(hou)所(suo)測到的(de)(de)沖(chong)擊(ji)值(zhi)(zhi)的(de)(de)比(bi)值(zhi)(zhi)來評價(jia)其(qi)是否有(you)回(hui)(hui)火脆(cui)性及其(qi)嚴重程度(du)。如某(mou)材料的(de)(de)兩組(zu)(zu)沖(chong)擊(ji)試樣,保(bao)證在(zai)其(qi)他條(tiao)件(jian)相同的(de)(de)條(tiao)件(jian)下,一組(zu)(zu)回(hui)(hui)火采用快(kuai)(kuai)冷(leng),另一組(zu)(zu)采用緩慢冷(leng)卻(que)(que),若快(kuai)(kuai)冷(leng)樣沖(chong)擊(ji)功為(wei)90J,緩慢冷(leng)卻(que)(que)樣沖(chong)擊(ji)功為(wei)60J,則(ze)Δ=90/60=1.5,稱Δ為(wei)回(hui)(hui)火脆(cui)性敏(min)感系數。一般(ban)當Δ>1,即認(ren)為(wei)有(you)回(hui)(hui)火脆(cui)性傾向,Δ值(zhi)(zhi)越大(da),說明該材料在(zai)回(hui)(hui)火溫度(du)下的(de)(de)回(hui)(hui)火脆(cui)性越嚴重。
這(zhe)種評價(jia)(jia)(jia)回火脆性(xing)(xing)的(de)(de)方(fang)法,一般能滿足(zu)常規條件下(xia)工作零(ling)件對(dui)(dui)韌性(xing)(xing)的(de)(de)需要,在(zai)一些(xie)特殊環境和條件下(xia)工作零(ling)件,對(dui)(dui)材料韌性(xing)(xing)及韌性(xing)(xing)變化有特別要求(qiu)時,還應該采用更(geng)(geng)嚴格(ge)的(de)(de)評價(jia)(jia)(jia)方(fang)法。如(ru)測(ce)定材料的(de)(de)冷脆性(xing)(xing)轉變溫(wen)度,或測(ce)定材料不同回火冷卻方(fang)式對(dui)(dui)冷脆轉變溫(wen)度提高程度的(de)(de)影(ying)響等。當然,這(zhe)些(xie)測(ce)試和評價(jia)(jia)(jia)更(geng)(geng)復雜,成本更(geng)(geng)高。
4. 合金元素(su)對(dui)回(hui)火脆性的(de)影響(xiang)
一般(ban)認為碳鋼(gang)是對(dui)(dui)(dui)回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)脆(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)不(bu)敏感(gan)的鋼(gang),合(he)(he)金(jin)元(yuan)素(su)(su)(su)(su)對(dui)(dui)(dui)回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)脆(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)有不(bu)同程度的影(ying)響(xiang)(xiang),而且(qie)還與其含量、與碳及其他合(he)(he)金(jin)元(yuan)素(su)(su)(su)(su)的配比有關。合(he)(he)金(jin)元(yuan)素(su)(su)(su)(su)對(dui)(dui)(dui)回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)脆(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)的影(ying)響(xiang)(xiang)可大(da)致(zhi)分(fen)為以下情況。增(zeng)大(da)回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)脆(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)的元(yuan)素(su)(su)(su)(su)有錳硅、鉻、釩、磷、氫、硼等;減小回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)脆(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)的元(yuan)素(su)(su)(su)(su)有鉬、鎢(wu)等;對(dui)(dui)(dui)回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)脆(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)影(ying)響(xiang)(xiang)不(bu)明(ming)顯的元(yuan)素(su)(su)(su)(su)有鈦、鈮、鋯等;銅(tong)、鎳等元(yuan)素(su)(su)(su)(su)單獨影(ying)響(xiang)(xiang)作(zuo)用不(bu)大(da)。
在馬氏(shi)體不銹鋼中的主要合金元(yuan)素(su)對回火脆(cui)性傾向影響情(qing)況(kuang)如下:
①. 鉻:對回火脆性有影響(xiang),且隨鉻含(han)量(liang)的增加而(er)增加。當鋼(gang)中還有鎳、錳、磷(lin)元素時,影響(xiang)更(geng)大。
②. 鎳:鎳元素本身對回火脆性影響不明顯,但與鉻、錳、磷等元素在一起(qi)時,則(ze)產(chan)生回火脆性。
③. 釩:增大回(hui)(hui)火(huo)脆性。但加(jia)釩的鋼提高了抗回(hui)(hui)火(huo)穩定性,-般采用更高的溫度回(hui)(hui)火(huo),可能(neng)遠離鋼的回(hui)(hui)火(huo)脆性溫度區間,所以,實用上對回(hui)(hui)火(huo)脆性反映不很(hen)明顯。
④. 鉬:有(you)人認為(wei)鉬本身(shen)對回(hui)(hui)火(huo)脆(cui)(cui)性(xing)有(you)影(ying)響(xiang),但適當地加入有(you)回(hui)(hui)火(huo)脆(cui)(cui)性(xing)的鉻鋼(gang)、鉻-鎳鋼(gang)、鎳-錳(meng)(meng)鋼(gang)、鉻-錳(meng)(meng)鋼(gang)中(zhong),反(fan)而會減小和消除(chu)鋼(gang)的回(hui)(hui)火(huo)脆(cui)(cui)性(xing)。但也(ye)有(you)資料報道,在某些鋼(gang)中(zhong),當鉬含量超過一定量時,反(fan)而增大(da)了回(hui)(hui)火(huo)脆(cui)(cui)性(xing)。
在馬氏體類不(bu)銹(xiu)鋼中,一般認為都(dou)有回(hui)火脆性傾向,其中,2Cr13、1Cr17Ni2、0Cr13Ni4Mo等有明(ming)顯的回(hui)火脆性傾向。
5. 減小和(he)消除回(hui)火(huo)脆性的(de)方法
鋼的回(hui)火(huo)(huo)脆(cui)性,特別是第二類回(hui)火(huo)(huo)脆(cui)性給許多材料在使用(yong)(yong)中帶來危害,應(ying)引起(qi)注意。在減(jian)小或消除鋼的回(hui)火(huo)(huo)脆(cui)性方面(mian)(mian),人們做(zuo)了大量(liang)工作(zuo),并積(ji)累(lei)了一些經驗。在工程實(shi)用(yong)(yong)上(shang)可采取的手段:一方面(mian)(mian)從(cong)控制化學成(cheng)分入(ru)手,另一方面(mian)(mian)是從(cong)改善回(hui)火(huo)(huo)冷卻方法上(shang)做(zuo)工作(zuo)。
屬于化(hua)學成(cheng)分方面的(de)(de)(de)措施,包括合(he)(he)理設計(ji)鋼的(de)(de)(de)成(cheng)分,控(kong)制(zhi)引起(qi)回火脆性的(de)(de)(de)合(he)(he)金元素的(de)(de)(de)含量和(he)配比,或者合(he)(he)理加(jia)入減(jian)(jian)小回火脆性的(de)(de)(de)合(he)(he)金元素,如鉬、鎢等。再就(jiu)是提高鋼的(de)(de)(de)純度,減(jian)(jian)少雜質和(he)低熔(rong)點元素。
在(zai)熱(re)處理(li)方法(fa)上,最簡單可行的(de)(de)(de)是(shi)用(yong)回火(huo)快冷(leng)方法(fa)。為(wei)減少因回火(huo)快冷(leng)產(chan)生的(de)(de)(de)應力(li),對于(yu)大型工件(jian)或要(yao)求(qiu)嚴格控(kong)制(zhi)殘留應力(li)的(de)(de)(de)工件(jian),可在(zai)回火(huo)快冷(leng)后,再采用(yong)一次(ci)低于(yu)產(chan)生回火(huo)脆性(xing)溫度下的(de)(de)(de)去(qu)應力(li)回火(huo)。也(ye)有的(de)(de)(de)采用(yong)兩段(duan)回火(huo)冷(leng)卻(que)方法(fa),即回火(huo)保溫后,先快速冷(leng)卻(que)至產(chan)生回火(huo)脆性(xing)溫度以下的(de)(de)(de)溫度,再入爐繼續以緩慢方式(shi)冷(leng)卻(que)。當然,這在(zai)實際(ji)操作上不易準確控(kong)制(zhi)分段(duan)的(de)(de)(de)時機(ji)。
對某些成(cheng)分的鋼,可以(yi)降(jiang)低淬火加熱(re)溫度(du)減輕回火脆性。現在(zai),我們可以(yi)概括地(di)總結一下:馬(ma)氏體(ti)不(bu)銹鋼中,由于含有13%左右的鉻及(ji)其(qi)他(ta)合金元素,使其(qi)在(zai)加熱(re)奧氏體(ti)化、冷卻發生組織轉變及(ji)淬火后回火過程中具有了與碳鋼不(bu)同的特征(zheng)。
(1) 狀(zhuang)態圖有了改變(bian),縮小了γ相區。
(2) 改變了共(gong)析溫度和共(gong)析碳含量,降低(di)了馬氏體(ti)轉變溫度。
(3) 鋼在加熱奧(ao)氏(shi)體化時,應提高(gao)加熱保溫溫度和(he)延長(chang)保溫時間(jian)。
(4) 奧氏體穩定程度提高了,可以采用較緩(huan)慢(man)的(de)淬(cui)火(huo)冷卻方式,充分獲得馬氏體組織,提高了鋼的(de)淬(cui)透性。
(5) 增加了淬火(huo)組織(zhi)中的殘留奧氏(shi)體量。
(6) 與碳(tan)鋼相比(bi),在獲(huo)得(de)相同(tong)硬度和(he)強度的(de)情況(kuang)下,需提高回(hui)火溫度,延(yan)長(chang)回(hui)火保(bao)溫時間。
(7) 增加了鋼(gang)的(de)回(hui)火(huo)脆性傾向,必要(yao)時采用快冷,以減少(shao)鋼(gang)的(de)回(hui)火(huo)脆性。