眾所(suo)周(zhou)知(zhi),淬火鋼不能直接應用(yong)于工程,必須經過回火才可使用(yong)。
一、馬氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)的回火轉(zhuan)變
香蕉視頻app蘋果: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(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(huan)(huan)有(you)更(geng)進一步(bu)的(de)(de)研究認為,在(zai)馬(ma)氏(shi)體(ti)分(fen)解(jie)并析出碳(tan)化(hua)物之前,馬(ma)氏(shi)體(ti)中(zhong)過飽和的(de)(de)碳(tan)原(yuan)子已經有(you)一個(ge)偏(pian)(pian)(pian)聚過程(還(huan)(huan)不是析出),碳(tan)原(yuan)子形成(cheng)十分(fen)細小的(de)(de)偏(pian)(pian)(pian)聚團(tuan)。對于較高含碳(tan)量(liang)的(de)(de)鋼,這(zhe)個(ge)偏(pian)(pian)(pian)聚團(tuan)向馬(ma)氏(shi)體(ti)的(de)(de)孿晶(jing)界面偏(pian)(pian)(pian)聚。而在(zai)較低含碳(tan)量(liang)的(de)(de)鋼中(zhong),這(zhe)個(ge)偏(pian)(pian)(pian)聚團(tuan)向馬(ma)氏(shi)體(ti)的(de)(de)位錯線附近的(de)(de)條片界面上偏(pian)(pian)(pian)聚。有(you)的(de)(de)資(zi)料將這(zhe)個(ge)碳(tan)原(yuan)子的(de)(de)偏(pian)(pian)(pian)聚過程稱(cheng)為馬(ma)氏(shi)體(ti)回(hui)火的(de)(de)準備階段(duan)。
在馬氏體不銹鋼中,雖然有鉻(ge)的存在,但由(you)于(yu)(yu)這個(ge)階(jie)段的溫(wen)度較低,所以,鉻(ge)不會(hui)對于(yu)(yu)這個(ge)階(jie)段產生明顯的影(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(cui)火鋼(gang)在完成(cheng)這個(ge)階段(duan)轉變(bian)后,經低(di)溫回(hui)火的馬氏體性能略(lve)有改變(bian),并(bing)有以下特(te)點。
①. 和淬(cui)火(huo)狀(zhuang)態的(de)馬氏體相同(tong),低溫回(hui)火(huo)馬氏體的(de)強度主(zhu)要由鋼的(de)含碳量(liang)來(lai)決定。合(he)金(jin)元素(su)對提(ti)高回(hui)火(huo)馬氏體強度的(de)作用很(hen)小。
②. 含(han)碳(tan)量(liang)大于0.3%的(de)(de)馬(ma)氏體(ti)(ti)(ti)低(di)溫回(hui)火(huo)時(shi),基(ji)體(ti)(ti)(ti)中的(de)(de)固溶成會由(you)于碳(tan)的(de)(de)析出而(er)下(xia)降(jiang),降(jiang)至0.2%~0.3%范圍之內,由(you)碳(tan)過飽和固溶所引(yin)起的(de)(de)晶格畸變(bian)大部分會消(xiao)除。雖然碳(tan)量(liang)的(de)(de)變(bian)化(hua)仍會影(ying)響(xiang)馬(ma)氏體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)強度(du),但碳(tan)對(dui)淬火(huo)馬(ma)氏體(ti)(ti)(ti)是以(yi)(yi)固溶強化(hua)方式產生影(ying)響(xiang)的(de)(de),而(er)對(dui)低(di)溫回(hui)火(huo)馬(ma)氏體(ti)(ti)(ti)則是以(yi)(yi)析出碳(tan)化(hua)物(wu)數量(liang)為(wei)主要影(ying)響(xiang)方式。所以(yi)(yi),鋼碳(tan)含(han)量(liang)的(de)(de)增加(jia)對(dui)低(di)溫回(hui)火(huo)馬(ma)氏體(ti)(ti)(ti)強度(du)的(de)(de)影(ying)響(xiang)不如(ru)對(dui)淬火(huo)馬(ma)氏體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)影(ying)響(xiang)大。
③. 合(he)金元素雖對(dui)回火馬(ma)氏體的強度(du)影(ying)響不大(da),卻(que)能明顯(xian)影(ying)響它的韌性。低溫回火時,等強度(du)的合(he)金鋼沖擊值可比碳鋼高幾倍。
2. 殘留奧氏體的轉變階段(第Ⅱ階段)
在(zai)回(hui)火(huo)230~280℃溫度范圍內(nei),馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)分(fen)(fen)解還在(zai)進行,馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)內(nei)的(de)含(han)碳量繼續降低,與此同時,還發生殘(can)留奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)轉變(bian)(bian),即(ji)殘(can)留奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)分(fen)(fen)解,分(fen)(fen)解產(chan)物(wu)為低碳的(de)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)和ε型碳化物(wu)。回(hui)火(huo)時殘(can)留奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)轉變(bian)(bian)與過冷奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)在(zai)這一(yi)溫度范圍的(de)分(fen)(fen)解情況相似(si)(si),即(ji)以類似(si)(si)于貝氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)轉變(bian)(bian)方(fang)式轉變(bian)(bian)。
殘留(liu)奧氏體中的(de)含碳(tan)量對這(zhe)個階段的(de)轉(zhuan)變(bian)(bian)沒有大的(de)影響,合金元(yuan)素(su),特別是鉻會提(ti)高殘留(liu)奧氏體轉(zhuan)變(bian)(bian)溫度范圍,并(bing)可抑制殘留(liu)奧氏體的(de)轉(zhuan)變(bian)(bian)。
由(you)于殘留奧氏(shi)(shi)體的分解產(chan)物(wu)是低碳馬(ma)氏(shi)(shi)體和ε型碳化物(wu)(或分解成下貝(bei)氏(shi)(shi)體),所(suo)以,對鋼會有(you)強化作用,出現明顯的硬化現象。
3. χ、θ碳(tan)化物的形成階段(duan)(第Ⅲ階段(duan))
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(huo),由于(yu)馬(ma)氏體中(zhong)(zhong)碳(tan)的(de)繼續析出(chu),晶(jing)(jing)格畸變基本消除(chu),,析出(chu)的(de)碳(tan)化物質(zhi)點(dian)有聚合(he)傾(qing)向(xiang),組織中(zhong)(zhong)的(de)位(wei)錯密(mi)度減少,李晶(jing)(jing)界消除(chu),這一(yi)系列變化,使(shi)鋼的(de)硬度和(he)強度有所(suo)下降,但在(zai)(zai)這個階(jie)段,有些鋼會(hui)產生(sheng)脆(cui)性,即第一(yi)類(lei)回火(huo)脆(cui)性。在(zai)(zai)馬(ma)氏體不銹鋼中(zhong)(zhong),由于(yu)鉻元素(su)的(de)存在(zai)(zai),對碳(tan)化物的(de)形(xing)成會(hui)起到阻礙作(zuo)用。
4. 碳化物(wu)的集聚(ju)長(chang)大階(jie)段(第Ⅳ階(jie)段)
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),在第皿階段(duan)后期(qi),大約從300℃開始(shi),碳(tan)化物(wu)開始(shi)集聚、長大。400℃以上(shang),這個過程更明(ming)顯了。
電子顯微鏡分(fen)析表明:在(zai)較低(di)溫度下回(hui)火時形成的(de)碳(tan)化物(wu)呈(cheng)圓片狀,隨回(hui)火溫度的(de)提高(gao)逐漸粗化,最后變成球狀。在(zai)550℃以上(shang),獲得顆(ke)粒狀碳(tan)化物(wu),再提高(gao)回(hui)火溫度,碳(tan)化物(wu)顆(ke)粒粗化、變大(da)。在(zai)碳(tan)化物(wu)集聚、長大(da)的(de)過程(cheng)中(zhong),發(fa)生了碳(tan)及合金元素(su)的(de)擴散。
鋼中的(de)合(he)金(jin)(jin)(jin)元素在(zai)這一階段發揮了明顯的(de)作用,因為溫度(du)較(jiao)高,合(he)金(jin)(jin)(jin)元素已經有能力(li)進(jin)行擴(kuo)散和(he)移動。所以,合(he)金(jin)(jin)(jin)元素在(zai)鐵素體(ti)和(he)碳化物之間進(jin)行重新分配。
由(you)于碳(tan)從鐵素體中充(chong)分析出及碳(tan)化物(wu)的集聚長(chang)大,鋼(gang)(gang)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(gang)(gang)具有優(you)良(liang)的綜(zong)合性(xing)能。但(dan)有些合金鋼(gang)(gang)在這個溫度(du)(du)區間(jian)回火(huo)時,會(hui)產生第二類回火(huo)脆性(xing)。
馬氏體不(bu)銹鋼(gang)中(zhong)含有較高的(de)鉻,并在淬火鋼(gang)回火過程(cheng)中(zhong)的(de)各個階段產生不(bu)同程(cheng)度的(de)作(zuo)用。
鉻是強碳化(hua)物(wu)形成元素,會(hui)(hui)增(zeng)加碳化(hua)物(wu)原子(zi)間(jian)的結合(he)力,使碳化(hua)物(wu)的細(xi)小顆粒的溶解難以進行,所以,會(hui)(hui)阻礙較大碳化(hua)物(wu)顆粒的長大、集聚(ju),也就會(hui)(hui)使回火鋼因碳化(hua)物(wu)集聚(ju)長大而引起的硬度下降作用減弱。
另外,在(zai)較高溫(wen)度回(hui)火時,由于含鉻的特(te)殊碳化物的彌(mi)散析出,使回(hui)火鋼的硬度產生回(hui)升現象(xiang)。
有(you)的資料顯示,含(han)鉻12%的馬氏(shi)體不銹鋼在450℃左右回火(huo)時,會出(chu)(chu)現硬(ying)度最高(gao)點,并認(ren)為,這除了鉻阻礙碳化(hua)物長大和(he)特殊碳化(hua)物彌散(san)析出(chu)(chu)的原因外,還可能(neng)與殘(can)留奧氏(shi)體轉變(bian)成回火(huo)馬氏(shi)體有(you)關。
綜上所述,鉻(ge)在馬氏(shi)體不銹鋼回(hui)火轉變(bian)過程中(zhong)、發揮阻礙(ai)回(hui)火續變(bian)的作用。這(zhe)就(jiu)是(shi)為(wei)什么要獲(huo)得與碳(tan)含量(liang)相(xiang)同(tong)的碳(tan)鋼同(tong)樣(yang)硬度(du)和強度(du)時(shi),必須提高回(hui)火溫度(du)和延長保(bao)溫時(shi)間(jian)的原因。
二、馬氏體(ti)不銹鋼的回火(huo)脆性(xing)
1. 回火脆(cui)性分(fen)類
鋼(gang)的(de)回火(huo)脆(cui)性(xing)(xing)(xing)是指某些(xie)淬(cui)火(huo)鋼(gang)在(zai)某一(yi)溫(wen)度(du)區(qu)間回火(huo)時(shi)(shi),沖擊(ji)韌性(xing)(xing)(xing)下降(jiang)、脆(cui)性(xing)(xing)(xing)增加的(de)特性(xing)(xing)(xing)。在(zai)250~400℃溫(wen)度(du)區(qu)間產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)脆(cui)性(xing)(xing)(xing)稱(cheng)第一(yi)類(lei)回火(huo)脆(cui)性(xing)(xing)(xing),由(you)于產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)溫(wen)度(du)較低,又稱(cheng)低溫(wen)回火(huo)脆(cui)性(xing)(xing)(xing),這種(zhong)回火(huo)脆(cui)性(xing)(xing)(xing)產(chan)生(sheng)(sheng)后(hou),可以用(yong)更高溫(wen)度(du)的(de)加熱消除,之后(hou),再在(zai)脆(cui)性(xing)(xing)(xing)產(chan)生(sheng)(sheng)溫(wen)區(qu)回火(huo)時(shi)(shi)將(jiang)不再產(chan)生(sheng)(sheng)脆(cui)性(xing)(xing)(xing),所以,也稱(cheng)不可逆(ni)回火(huo)脆(cui)性(xing)(xing)(xing)。大多數鋼(gang)都有第一(yi)類(lei)回火(huo)脆(cui)性(xing)(xing)(xing):
在450~700℃溫(wen)(wen)度(du)區間產(chan)生的(de)脆(cui)性稱第二類回(hui)火脆(cui)性,由于產(chan)生的(de)溫(wen)(wen)度(du)較高(gao),又稱高(gao)溫(wen)(wen)回(hui)火脆(cui)性,這種(zhong)脆(cui)性產(chan)生后,可以通過高(gao)于脆(cui)化溫(wen)(wen)度(du)加(jia)熱后快冷予以消除,但消除后如果再次在脆(cui)化溫(wen)(wen)度(du)加(jia)熱緩冷,則又重(zhong)復產(chan)生脆(cui)性,所以,也(ye)稱可逆回(hui)火脆(cui)性。
第二類(lei)回火(huo)脆性多產生(sheng)于鉻一錳(meng)、鉻-鎳等合(he)金鋼中,因為許多工(gong)程零件需要在高溫回火(huo)后使(shi)用,回火(huo)溫度可能重合(he)于脆化溫度,所以(yi),人們對第二類(lei)回火(huo)脆性更重視,研究也比較深入。
2. 回火脆(cui)性產生的原因
關于回火脆(cui)性的產(chan)生原因和本質,雖(sui)有大量的研究,但仍(reng)未有統一的意見,存在不同(tong)的假(jia)說和理論(lun)。
①. 析出理(li)論(lun)
淬(cui)火(huo)鋼回火(huo)時(shi),淬(cui)火(huo)馬氏體中(zhong)(zhong)(zhong)過飽和的(de)碳優(you)先,以晶間(jian)斷裂為主要特征(zheng)的(de)事實來(lai)證明。還(huan)有(you)的(de)研究者認(ren)為是鋼回火(huo)時(shi),在某一溫(wen)度(du)(du)(du)條件下,各種組(zu)約(yue)在固溶(rong)體中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)溶(rong)解的(de)回冷(leng)卻時(shi)被(bei)溶(rong)物從(cong)固溶(rong)體中(zhong)(zhong)(zhong)析出(chu),并以不利于韌性(xing)的(de)狀態分布。反之,快診求它們被(bei)保(bao)留在固并以不利的(de)韌性(xing)無測(ce)顯影響。但用析出(chu)物來(lai)解釋回火(huo)脆(cui)性(xing)的(de)常不中(zhong)(zhong)(zhong),不修充分,因為在產生脆(cui)性(xing)的(de)溫(wen)度(du)(du)(du)與室溫(wen)時(shi)相比(bi),碳等理由(you)仍并解度(du)(du)(du)沒有(you)很大區別(bie),另(ling)外,脆(cui)性(xing)及脆(cui)化程度(du)(du)(du)并不與回火(huo)溫(wen)度(du)(du)(du)成(cheng)比(bi)例。
②. 碳化物轉變理論(lun)
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(si)乎(hu)告(gao)訴我們(men)回(hui)火(huo)脆性與回(hui)火(huo)加熱、保溫溫度有關,但事(shi)實是回(hui)火(huo)脆性恰恰與冷(leng)卻(que)方式有關。
③. 殘留(liu)奧氏體轉變理論
鋼(gang)在加熱奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)(ti)化(hua)時,由于擴散的(de)作用,碳(tan)和合金(jin)元素(su)聚集在奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)(ti)晶(jing)界(jie)處,引(yin)(yin)起(qi)奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)(ti)晶(jing)內與晶(jing)界(jie)處成(cheng)分不均(jun)勻。淬火冷卻后,晶(jing)內組織發生(sheng)了馬(ma)氏體(ti)(ti)轉(zhuan)變(bian),晶(jing)界(jie)處因含有較高的(de)碳(tan)和合金(jin)元素(su),呈薄膜(mo)狀的(de)奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)(ti)較穩定,沒發生(sheng)轉(zhuan)變(bian)而保留下來。在回火加熱時,由于碳(tan)和合金(jin)元素(su)的(de)析出降低了其穩定性,在回火冷卻時,發生(sheng)了馬(ma)氏體(ti)(ti)相變(bian),從而引(yin)(yin)起(qi)脆性。
但(dan)是,這一理(li)論與回火(huo)后緩慢冷(leng)卻有脆性(xing)(xing)(xing)(xing),快速冷(leng)卻則無脆性(xing)(xing)(xing)(xing)的事(shi)實相矛(mao)盾,并(bing)且不能解釋回火(huo)脆性(xing)(xing)(xing)(xing)可逆(ni)性(xing)(xing)(xing)(xing)的特征。
④. 雜質元素晶界偏析理論。
當鋼中含(han)有低熔點的銻、磷、錫等雜(za)質(zhi)(zhi)元(yuan)素(su)(su)時(shi),在(zai)(zai)(zai)鋼加(jia)熱過(guo)程中,它們溶于固溶體(ti)內,使鐵的晶格產生(sheng)彈性畸變和(he)系統能量增(zeng)高,晶界處由(you)于缺(que)陷(xian)較多,在(zai)(zai)(zai)一定條(tiao)件下,雜(za)質(zhi)(zhi)會自發地向晶界區偏聚(ju)。另外,在(zai)(zai)(zai)回火過(guo)程中,蕨(jue)化(hua)(hua)物沉淀析出(chu)時(shi),雜(za)質(zhi)(zhi)元(yuan)素(su)(su)會被(bei)排斥在(zai)(zai)(zai)碳化(hua)(hua)物之外,促使基體(ti)利碳化(hua)(hua)物界面(mian)附近的雜(za)質(zhi)(zhi)元(yuan)素(su)(su)濃度(du)增(zeng)加(jia)。雜(za)質(zhi)(zhi)元(yuan)素(su)(su)的這(zhe)種(zhong)不規(gui)則的濃集層降(jiang)低了(le)晶面(mian)間的結合力,為裂紋提(ti)供了(le)成核和(he)擴展的機(ji)會,持這(zhe)種(zhong)觀(guan)點的研究者(zhe)還(huan)指出(chu),當鋼中含(han)有鉻、鎳等元(yuan)素(su)(su)時(shi),由(you)于在(zai)(zai)(zai)奧氏體(ti)化(hua)(hua)過(guo)程中也會產生(sheng)一定程度(du)的偏聚(ju),而合金元(yuan)素(su)(su)和(he)雜(za)質(zhi)(zhi)之間存在(zai)(zai)(zai)化(hua)(hua)學親合力,又加(jia)強了(le)雜(za)質(zhi)(zhi)元(yuan)素(su)(su)的偏聚(ju)程度(du),所以(yi),含(han)鉻、鎳等元(yuan)素(su)(su)的合金鋼的回火脆性更明顯(xian)一些(xie)。
但是,這個理論也沒能解釋清楚回火(huo)脆性和回火(huo)冷卻(que)速度有(you)密切關系的(de)原因。
總之,關于(yu)鋼(gang)的(de)(de)(de)回(hui)火(huo)脆性的(de)(de)(de)實質還(huan)是一(yi)個需要繼續深入探討的(de)(de)(de)課題。雖然,目前還(huan)缺(que)少一(yi)個最完善的(de)(de)(de)理論(lun)來解(jie)釋(shi)鋼(gang)的(de)(de)(de)回(hui)火(huo)脆性。但(dan)在某(mou)些方面還(huan)是有相似觀點的(de)(de)(de)。
①. 沖(chong)擊斷裂基本上是(shi)沿晶界發(fa)生(sheng)的。可以認為回火脆性是(shi)晶界轉變的結(jie)果。
②. 第(di)二類回(hui)火(huo)脆性是(shi)可逆的。可以認為回(hui)火(huo)脆性應(ying)該與某些(xie)析(xi)出物的溶(rong)解、析(xi)出過(guo)程有(you)關。
③. 第二類回火(huo)脆(cui)性的產生與回火(huo)冷卻速度相(xiang)關,可以認為回火(huo)脆(cui)性與回火(huo)冷卻過程中是否有析(xi)出物有關。
3. 鋼的回(hui)火脆性的判斷(duan)和(he)評價
第二類(lei)回(hui)(hui)火(huo)脆(cui)性的(de)產生與(yu)回(hui)(hui)火(huo)冷(leng)(leng)(leng)卻速度(du)有關,所以,一(yi)般用(yong)鋼在回(hui)(hui)火(huo)快冷(leng)(leng)(leng)和緩(huan)冷(leng)(leng)(leng)后所測到的(de)沖擊值(zhi)的(de)比值(zhi)來評價(jia)其(qi)是否有回(hui)(hui)火(huo)脆(cui)性及其(qi)嚴(yan)重程度(du)。如(ru)某材料的(de)兩組(zu)沖擊試樣(yang),保證在其(qi)他條件(jian)相(xiang)同的(de)條件(jian)下,一(yi)組(zu)回(hui)(hui)火(huo)采用(yong)快冷(leng)(leng)(leng),另(ling)一(yi)組(zu)采用(yong)緩(huan)慢(man)冷(leng)(leng)(leng)卻,若快冷(leng)(leng)(leng)樣(yang)沖擊功為90J,緩(huan)慢(man)冷(leng)(leng)(leng)卻樣(yang)沖擊功為60J,則(ze)Δ=90/60=1.5,稱Δ為回(hui)(hui)火(huo)脆(cui)性敏感系數。一(yi)般當Δ>1,即認為有回(hui)(hui)火(huo)脆(cui)性傾(qing)向,Δ值(zhi)越大,說明該(gai)材料在回(hui)(hui)火(huo)溫度(du)下的(de)回(hui)(hui)火(huo)脆(cui)性越嚴(yan)重。
這(zhe)種評價(jia)回火脆(cui)性的(de)方(fang)法,一般能滿足常規條件下(xia)工作(zuo)零(ling)件對韌性的(de)需要(yao),在一些特殊環境和(he)條件下(xia)工作(zuo)零(ling)件,對材(cai)料(liao)(liao)韌性及韌性變(bian)(bian)化有特別要(yao)求(qiu)時,還應(ying)該采用更(geng)嚴(yan)格的(de)評價(jia)方(fang)法。如測定材(cai)料(liao)(liao)的(de)冷(leng)脆(cui)性轉變(bian)(bian)溫度,或測定材(cai)料(liao)(liao)不同回火冷(leng)卻方(fang)式對冷(leng)脆(cui)轉變(bian)(bian)溫度提高程(cheng)度的(de)影響等。當(dang)然,這(zhe)些測試和(he)評價(jia)更(geng)復雜,成本更(geng)高。
4. 合金元素對回火脆性的(de)影(ying)響
一般認為(wei)碳鋼是對回(hui)火(huo)(huo)脆性(xing)不敏感的鋼,合(he)金(jin)(jin)元素對回(hui)火(huo)(huo)脆性(xing)有不同程度(du)的影響(xiang),而且還與(yu)其(qi)含量、與(yu)碳及其(qi)他合(he)金(jin)(jin)元素的配比(bi)有關。合(he)金(jin)(jin)元素對回(hui)火(huo)(huo)脆性(xing)的影響(xiang)可大(da)(da)致分為(wei)以下情況。增大(da)(da)回(hui)火(huo)(huo)脆性(xing)的元素有錳硅、鉻、釩、磷、氫、硼等(deng);減小回(hui)火(huo)(huo)脆性(xing)的元素有鉬、鎢等(deng);對回(hui)火(huo)(huo)脆性(xing)影響(xiang)不明顯(xian)的元素有鈦、鈮、鋯等(deng);銅(tong)、鎳等(deng)元素單獨影響(xiang)作用不大(da)(da)。
在馬(ma)氏體(ti)不銹(xiu)鋼中的主要合金元素對回火(huo)脆性傾向影響(xiang)情況如下:
①. 鉻(ge):對(dui)回(hui)火脆性(xing)有(you)影響,且隨鉻(ge)含量的增(zeng)(zeng)加(jia)而(er)增(zeng)(zeng)加(jia)。當鋼中還(huan)有(you)鎳、錳、磷元素(su)時(shi),影響更大。
②. 鎳(nie):鎳(nie)元(yuan)素本身對回火(huo)脆(cui)性影響(xiang)不明顯,但與鉻、錳(meng)、磷等元(yuan)素在一起時,則產生回火(huo)脆(cui)性。
③. 釩:增大回火(huo)脆性(xing)。但加釩的(de)(de)鋼(gang)提高了抗回火(huo)穩定性(xing),-般采用更(geng)高的(de)(de)溫(wen)度回火(huo),可能遠離鋼(gang)的(de)(de)回火(huo)脆性(xing)溫(wen)度區間,所以,實用上對回火(huo)脆性(xing)反映不(bu)很(hen)明顯。
④. 鉬:有(you)(you)人(ren)認為鉬本身對回火(huo)脆(cui)性有(you)(you)影響,但適當地加入有(you)(you)回火(huo)脆(cui)性的鉻(ge)鋼、鉻(ge)-鎳(nie)鋼、鎳(nie)-錳鋼、鉻(ge)-錳鋼中,反而(er)會減小和消除鋼的回火(huo)脆(cui)性。但也(ye)有(you)(you)資料報道,在(zai)某些(xie)鋼中,當鉬含量(liang)超過一定(ding)量(liang)時,反而(er)增大了回火(huo)脆(cui)性。
在馬氏體類不(bu)銹鋼中,一般認為都有回火(huo)脆(cui)性傾向,其中,2Cr13、1Cr17Ni2、0Cr13Ni4Mo等有明顯的回火(huo)脆(cui)性傾向。
5. 減小和消除回火(huo)脆性的方(fang)法
鋼的(de)回火(huo)脆性,特(te)別是第二類回火(huo)脆性給(gei)許多材料在(zai)使用中帶來危害,應引起注意。在(zai)減小或(huo)消除(chu)鋼的(de)回火(huo)脆性方面,人們做了大(da)量工作(zuo),并積累了一些經(jing)驗。在(zai)工程(cheng)實(shi)用上(shang)可(ke)采取(qu)的(de)手(shou)段:一方面從控制化(hua)學成(cheng)分(fen)入(ru)手(shou),另(ling)一方面是從改善回火(huo)冷卻方法上(shang)做工作(zuo)。
屬于化學(xue)成(cheng)分(fen)方面的(de)措施,包括合(he)(he)(he)理設(she)計(ji)鋼(gang)的(de)成(cheng)分(fen),控制引起回火脆性的(de)合(he)(he)(he)金元(yuan)素(su)的(de)含(han)量和配比,或者合(he)(he)(he)理加入減(jian)小回火脆性的(de)合(he)(he)(he)金元(yuan)素(su),如鉬、鎢等。再就是提高鋼(gang)的(de)純度,減(jian)少(shao)雜質和低(di)熔(rong)點元(yuan)素(su)。
在熱(re)處理方法(fa)(fa)上(shang)(shang),最簡單(dan)可行的是用回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)快冷(leng)(leng)方法(fa)(fa)。為減少因回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)快冷(leng)(leng)產生(sheng)(sheng)(sheng)的應(ying)力(li),對于大型(xing)工件或要求(qiu)嚴格控(kong)制殘留應(ying)力(li)的工件,可在回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)快冷(leng)(leng)后(hou),再采用一次低于產生(sheng)(sheng)(sheng)回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)脆性(xing)溫度下的去應(ying)力(li)回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)。也有的采用兩段回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)冷(leng)(leng)卻(que)方法(fa)(fa),即回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)保溫后(hou),先快速冷(leng)(leng)卻(que)至產生(sheng)(sheng)(sheng)回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)脆性(xing)溫度以下的溫度,再入爐繼續以緩慢方式冷(leng)(leng)卻(que)。當然,這在實際操作上(shang)(shang)不易準確控(kong)制分段的時機。
對某(mou)些成分的(de)鋼,可以(yi)降低(di)淬火加熱溫度減輕回(hui)火脆性(xing)。現在,我們可以(yi)概括地(di)總(zong)結一下:馬氏體不銹鋼中(zhong),由于含(han)有13%左右(you)的(de)鉻(ge)及其他合金元素,使其在加熱奧氏體化、冷卻發生組織轉(zhuan)變(bian)及淬火后回(hui)火過程中(zhong)具有了與(yu)碳鋼不同的(de)特征。
(1) 狀(zhuang)態圖有了改變(bian),縮小了γ相區。
(2) 改變了共析溫度(du)和(he)共析碳含量,降低(di)了馬氏(shi)體轉變溫度(du)。
(3) 鋼在加(jia)熱(re)奧(ao)氏體化時,應(ying)提高加(jia)熱(re)保(bao)溫(wen)(wen)溫(wen)(wen)度和延長保(bao)溫(wen)(wen)時間。
(4) 奧氏體(ti)穩定程(cheng)度提高了,可以采用(yong)較緩慢(man)的淬(cui)火冷卻方式,充分獲得馬氏體(ti)組織,提高了鋼(gang)的淬(cui)透(tou)性。
(5) 增加了淬火組織中的(de)殘留奧氏體量(liang)。
(6) 與(yu)碳鋼相(xiang)(xiang)比,在獲(huo)得(de)相(xiang)(xiang)同硬度(du)(du)和強度(du)(du)的情況(kuang)下,需(xu)提高回(hui)火溫度(du)(du),延長回(hui)火保溫時間。
(7) 增加(jia)了鋼的回火脆(cui)性傾向,必要(yao)時采用快(kuai)冷,以減少鋼的回火脆(cui)性。

