馬氏體不銹鋼的熱處理理論,如香蕉視頻app蘋果: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(mian)以鉻的(de)影響為(wei)例,說明(ming)馬氏體不銹鋼熱(re)處理時的(de)特點。
1. 鐵-碳合金加熱時的(de)轉(zhuan)變
眾所周知,通過淬火可以硬化的鋼(gang),加(jia)熱轉變(bian)即鋼(gang)的奧氏體化是(shi)一個(ge)重要的過程。

根據圖4-6的(de)鐵(tie)碳(tan)系平衡(heng)相圖可(ke)知,鋼(gang)加熱到(dao)PSK(A1)溫(wen)(wen)度(du)時,開(kai)始發(fa)生α,+Fe3C≤y.轉變,即珠光體(ti)向(xiang)奧(ao)氏體(ti)的(de)轉變。隨著加熱溫(wen)(wen)度(du)的(de)升高,依據鋼(gang)中碳(tan)成分的(de)高低(di),會發(fa)生α向(xiang)y的(de)溶解或(huo)Fe3C向(xiang)γ的(de)溶解過程(cheng)。這(zhe)個過程(cheng)將(jiang)在GS(A3)溫(wen)(wen)度(du)(亞(ya)共(gong)析(xi)鋼(gang))或(huo)ES(A)溫(wen)(wen)度(du)(過共(gong)析(xi)鋼(gang))基本(ben)結束。
鋼(gang)在加熱奧氏體化時(shi)(shi),包括奧氏體的(de)(de)形(xing)成和(he)成分(fen)均(jun)勻化過程。對于碳鋼(gang)來(lai)(lai)說(shuo),奧氏體成分(fen)均(jun)勻化主要是碳的(de)(de)均(jun)勻化。從(cong)圖4-6可知,鋼(gang)加熱時(shi)(shi)形(xing)成的(de)(de)奧氏體(γ)的(de)(de)成分(fen)與原來(lai)(lai)鐵素(su)體(α)和(he)滲碳體(Fe,C)的(de)(de)成分(fen)相(xiang)差很大。所以,在鋼(gang)奧氏體化過程中,有一個重要的(de)(de)現(xian)象,就是碳原子的(de)(de)擴散(san)。通過碳原子的(de)(de)擴散(san),使奧氏體成分(fen)均(jun)勻化。
在(zai)馬氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼中(zhong),由(you)于有較高的含鉻(ge)量,使得奧氏(shi)體(ti)(ti)形成和均勻化(hua)過程復(fu)雜化(hua)了。
2. 鉻對鋼(gang)加熱轉(zhuan)變的作(zuo)用和(he)影響
鉻(ge)所以能(neng)對鋼加熱轉變,即(ji)鋼的(de)奧氏體化過程(cheng)產生作(zuo)用(yong)和影響是由鉻(ge)的(de)一些特(te)性決定(ding)的(de)。
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(zheng)是(shi)由于(yu)有這么多相(xiang)似之(zhi)處(chu),才使(shi)其能形成連續(xu)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。
鉻的這些特性(xing)對鋼相變和(he)奧氏體形成產(chan)生的影響表現在以下方面。
a. 對Fe-Fe3C相圖及相變點的影響
鉻(ge)含量不同(tong)(tong),對相圖的影(ying)(ying)響程度也不同(tong)(tong)。以含鉻(ge)12%~13%時的影(ying)(ying)響為(wei)例(li)。
圖4-7和圖4-8,是含鉻為(wei)13%和12%的(de)(de)Fe-Cr-C平衡相(xiang)(xiang)圖,將(jiang)其與圖4-6對比可(ke)見,由(you)(you)于鉻的(de)(de)作用使γ相(xiang)(xiang)區縮(suo)小了(le)(le)(le),相(xiang)(xiang)變點的(de)(de)位(wei)置也發生(sheng)了(le)(le)(le)改(gai)變(圖4-8),共(gong)析點左移了(le)(le)(le)(由(you)(you)B至(zhi)B'),即共(gong)析點碳含量降(jiang)低了(le)(le)(le);碳在奧氏體中最大溶(rong)解(jie)度(du)減少(shao)了(le)(le)(le)(由(you)(you)E至(zhi)E');8相(xiang)(xiang)的(de)(de)穩定(ding)溫度(du)降(jiang)低了(le)(le)(le)(由(you)(you)FG至(zhi)F'G');α相(xiang)(xiang)的(de)(de)穩定(ding)溫度(du)升高了(le)(le)(le)(由(you)(you)AB至(zhi)A'B')。

b. 鉻對奧氏(shi)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(de)存在使鐵素體(α相)的(de)穩定度升高了,又對奧氏體的(de)形成產生了不利的(de)作(zuo)用。
鉻降(jiang)低(di)了碳在奧氏(shi)體(ti)中(zhong)的(de)溶解(jie)度(du),也就(jiu)是降(jiang)低(di)了奧氏(shi)體(ti)形(xing)(xing)成(cheng)時(shi)的(de)兩(liang)相界面濃(nong)度(du)差和碳的(de)濃(nong)度(du)梯度(du),這會降(jiang)低(di)碳在奧氏(shi)體(ti)中(zhong)的(de)擴(kuo)散速度(du),不(bu)利于奧氏(shi)體(ti)的(de)形(xing)(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(zai)馬氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼中(zhong),13%左右的鉻元素的存在(zai),通過其(qi)對相變點、對碳的擴(kuo)散、對兩相界面多少(shao)的影響(xiang)及鉻自身擴(kuo)散困難等因素,綜合反映(ying)在(zai)鋼加(jia)熱、奧(ao)氏(shi)體(ti)形成(cheng)過程中(zhong)總(zong)的作(zuo)用是減緩速(su)度,不(bu)利于奧(ao)氏(shi)體(ti)成(cheng)分(fen)的均勻化。
合金奧(ao)氏(shi)體形(xing)成(cheng)時,碳化(hua)物的(de)(de)(de)溶解程(cheng)度(du)、奧(ao)氏(shi)體成(cheng)分的(de)(de)(de)均(jun)勻性(xing)對鋼熱(re)處理后的(de)(de)(de)組織和(he)(he)性(xing)能(neng)影響很大(da)。奧(ao)氏(shi)體成(cheng)分的(de)(de)(de)不均(jun)勻,固溶體中碳和(he)(he)合金元素(su)不足(zu),會使鋼淬(cui)火后的(de)(de)(de)馬氏(shi)體硬度(du)不足(zu),合金元素(su)不能(neng)充分發揮作用,降(jiang)低鋼的(de)(de)(de)淬(cui)透性(xing)、力學性(xing)能(neng)和(he)(he)耐(nai)腐蝕性(xing)能(neng)。
考慮鉻元(yuan)素對鋼熱(re)(re)處(chu)理加熱(re)(re)奧(ao)氏(shi)體(ti)形成過程中的(de)作用和(he)影響,我們在制訂熱(re)(re)處(chu)理工(gong)藝時,應適(shi)當提高淬火加熱(re)(re)溫度,延長保(bao)溫時間,以保(bao)證(zheng)合(he)金碳化物的(de)充分(fen)溶解和(he)奧(ao)氏(shi)體(ti)成分(fen)均勻化,從而保(bao)證(zheng)最(zui)大限度發揮(hui)材料熱(re)(re)處(chu)理后的(de)各項(xiang)性能(neng)。

