馬氏體不銹鋼的熱處理理論,如91香蕉視頻app: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)以鉻的影響為例(li),說明馬氏體不銹鋼熱(re)處理時的特點。


1. 鐵-碳合(he)金加(jia)熱時的轉變


  眾所周(zhou)知,通過淬火可以硬化(hua)的鋼(gang),加熱(re)轉變(bian)即鋼(gang)的奧氏體化(hua)是一(yi)個重要的過程(cheng)。


圖 6.jpg


 根據圖(tu)4-6的(de)鐵碳系平衡(heng)相圖(tu)可知,鋼(gang)(gang)加(jia)熱(re)到PSK(A1)溫(wen)(wen)(wen)度時(shi),開始發生α,+Fe3C≤y.轉(zhuan)變,即(ji)珠光(guang)體(ti)向奧氏(shi)體(ti)的(de)轉(zhuan)變。隨著加(jia)熱(re)溫(wen)(wen)(wen)度的(de)升(sheng)高(gao),依據鋼(gang)(gang)中碳成分的(de)高(gao)低,會發生α向y的(de)溶解或Fe3C向γ的(de)溶解過(guo)(guo)(guo)程(cheng)。這個過(guo)(guo)(guo)程(cheng)將(jiang)在GS(A3)溫(wen)(wen)(wen)度(亞共(gong)析(xi)鋼(gang)(gang))或ES(A)溫(wen)(wen)(wen)度(過(guo)(guo)(guo)共(gong)析(xi)鋼(gang)(gang))基本結束。


  鋼(gang)(gang)在(zai)加(jia)(jia)熱奧(ao)氏體化(hua)時,包括奧(ao)氏體的(de)形(xing)成(cheng)和(he)成(cheng)分(fen)均勻(yun)化(hua)過程。對于碳(tan)(tan)(tan)鋼(gang)(gang)來說,奧(ao)氏體成(cheng)分(fen)均勻(yun)化(hua)主要(yao)是碳(tan)(tan)(tan)的(de)均勻(yun)化(hua)。從圖4-6可知(zhi),鋼(gang)(gang)加(jia)(jia)熱時形(xing)成(cheng)的(de)奧(ao)氏體(γ)的(de)成(cheng)分(fen)與原(yuan)來鐵素體(α)和(he)滲碳(tan)(tan)(tan)體(Fe,C)的(de)成(cheng)分(fen)相差很大。所以,在(zai)鋼(gang)(gang)奧(ao)氏體化(hua)過程中,有一(yi)個重要(yao)的(de)現象,就是碳(tan)(tan)(tan)原(yuan)子的(de)擴散(san)。通過碳(tan)(tan)(tan)原(yuan)子的(de)擴散(san),使奧(ao)氏體成(cheng)分(fen)均勻(yun)化(hua)。


 在(zai)馬(ma)氏體不銹鋼中(zhong),由(you)于有較高的含鉻量(liang),使得奧(ao)氏體形成和均勻化過程(cheng)復雜(za)化了。



 2. 鉻對鋼加熱(re)轉變的作用(yong)和影響


 鉻(ge)所以能對鋼加(jia)熱(re)轉變,即鋼的奧氏體化過(guo)程產生作用(yong)和影(ying)響是(shi)由鉻(ge)的一些(xie)特性(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。


 鉻與α-Fe之間正(zheng)是由于有這么多相似之處(chu),才(cai)使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。


 鉻的這些特(te)性對鋼相變(bian)和奧氏體形(xing)成產(chan)生的影響表現(xian)在以下方(fang)面(mian)。


 a. 對Fe-Fe3C相圖及相變點的影響


鉻(ge)含量不同,對相圖(tu)的影響程(cheng)度也不同。以含鉻(ge)12%~13%時的影響為例。


圖(tu)4-7和圖(tu)4-8,是含鉻(ge)為13%和12%的(de)Fe-Cr-C平衡相圖(tu),將其與圖(tu)4-6對比可見,由(you)于鉻(ge)的(de)作用(yong)使γ相區縮(suo)小了,相變點的(de)位置也發生了改變(圖(tu)4-8),共析(xi)點左移了(由(you)B至(zhi)B'),即共析(xi)點碳(tan)(tan)含量降低了;碳(tan)(tan)在奧(ao)氏體(ti)中(zhong)最(zui)大(da)溶解度減少(shao)了(由(you)E至(zhi)E');8相的(de)穩定(ding)溫度降低了(由(you)FG至(zhi)F'G');α相的(de)穩定(ding)溫度升高了(由(you)AB至(zhi)A'B')。


圖 7.jpg



 b. 鉻(ge)對奧氏體形(xing)成的(de)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(ge)的(de)(de)存在使鐵(tie)素體(α相)的(de)(de)穩定(ding)度升高了,又(you)對奧氏體的(de)(de)形成產生了不(bu)利(li)的(de)(de)作用。


 鉻降(jiang)低(di)了碳在奧氏體(ti)(ti)中的(de)(de)溶解度(du),也就是降(jiang)低(di)了奧氏體(ti)(ti)形(xing)成(cheng)時的(de)(de)兩相界面濃度(du)差和碳的(de)(de)濃度(du)梯度(du),這(zhe)會降(jiang)低(di)碳在奧氏體(ti)(ti)中的(de)(de)擴散速度(du),不(bu)利于奧氏體(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(zai)(zai)馬氏體(ti)不銹鋼(gang)中,13%左右的鉻(ge)元素(su)的存在(zai)(zai),通過(guo)其(qi)對(dui)相變點、對(dui)碳(tan)的擴散、對(dui)兩相界面多少的影(ying)響及鉻(ge)自身(shen)擴散困難(nan)等因(yin)素(su),綜合反映在(zai)(zai)鋼(gang)加(jia)熱、奧(ao)氏體(ti)形成(cheng)過(guo)程中總的作用(yong)是減緩速(su)度(du),不利(li)于奧(ao)氏體(ti)成(cheng)分的均勻化。


 合金奧氏(shi)體(ti)(ti)形成(cheng)(cheng)時,碳(tan)化物的(de)溶(rong)解(jie)程度、奧氏(shi)體(ti)(ti)成(cheng)(cheng)分(fen)的(de)均(jun)勻性(xing)(xing)對鋼熱處理(li)后的(de)組織和性(xing)(xing)能影響(xiang)很大。奧氏(shi)體(ti)(ti)成(cheng)(cheng)分(fen)的(de)不(bu)(bu)均(jun)勻,固溶(rong)體(ti)(ti)中碳(tan)和合金元素不(bu)(bu)足,會使鋼淬(cui)火(huo)后的(de)馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)硬度不(bu)(bu)足,合金元素不(bu)(bu)能充分(fen)發揮作(zuo)用,降低鋼的(de)淬(cui)透性(xing)(xing)、力(li)學性(xing)(xing)能和耐腐蝕性(xing)(xing)能。


 考慮鉻元素(su)對鋼熱(re)(re)處(chu)理加(jia)熱(re)(re)奧氏(shi)體(ti)形成(cheng)過程中的(de)(de)作用和影響,我們(men)在(zai)制訂熱(re)(re)處(chu)理工藝時,應適當提高淬火加(jia)熱(re)(re)溫(wen)度(du),延長保溫(wen)時間,以保證(zheng)合金碳化物的(de)(de)充分(fen)(fen)溶(rong)解(jie)和奧氏(shi)體(ti)成(cheng)分(fen)(fen)均(jun)勻化,從而保證(zheng)最大(da)限度(du)發揮材料(liao)熱(re)(re)處(chu)理后的(de)(de)各項性能。