眾(zhong)所周知(zhi),淬火鋼不能直接應用(yong)(yong)于工(gong)程,必須經過回火才可使用(yong)(yong)。
一、馬氏體(ti)不銹鋼的回火轉變(bian)
91香蕉視頻app: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(shi)體(ti)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(huan)有(you)更進(jin)一步的(de)(de)研究認為(wei),在馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體分(fen)解并析出碳(tan)化(hua)物之前,馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體中過(guo)飽和(he)的(de)(de)碳(tan)原子已經(jing)有(you)一個偏(pian)(pian)聚過(guo)程(還(huan)不是析出),碳(tan)原子形成十分(fen)細小的(de)(de)偏(pian)(pian)聚團(tuan)。對于較(jiao)高(gao)含(han)碳(tan)量(liang)的(de)(de)鋼,這個偏(pian)(pian)聚團(tuan)向馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體的(de)(de)孿晶界(jie)面偏(pian)(pian)聚。而在較(jiao)低含(han)碳(tan)量(liang)的(de)(de)鋼中,這個偏(pian)(pian)聚團(tuan)向馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體的(de)(de)位錯線(xian)附(fu)近的(de)(de)條(tiao)片界(jie)面上偏(pian)(pian)聚。有(you)的(de)(de)資料將(jiang)這個碳(tan)原子的(de)(de)偏(pian)(pian)聚過(guo)程稱為(wei)馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體回火的(de)(de)準備階段。
在馬氏體不銹鋼中,雖然有鉻(ge)的(de)存在,但由于這(zhe)個階(jie)段的(de)溫度較(jiao)低,所(suo)以,鉻(ge)不會(hui)對于這(zhe)個階(jie)段產生明(ming)顯的(de)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。
淬火鋼在完成這(zhe)個階(jie)段轉變后,經(jing)低(di)溫回火的馬氏體性能略(lve)有(you)改(gai)變,并有(you)以(yi)下特點(dian)。
①. 和淬火(huo)狀態的(de)馬氏體(ti)相(xiang)同,低溫回火(huo)馬氏體(ti)的(de)強度(du)主要由鋼的(de)含碳量來決定。合(he)金元素對提(ti)高回火(huo)馬氏體(ti)強度(du)的(de)作用很小(xiao)。
②. 含(han)碳(tan)(tan)量大于0.3%的(de)(de)馬(ma)(ma)氏體(ti)(ti)低(di)溫(wen)回(hui)(hui)火時,基體(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)固(gu)溶成會由(you)于碳(tan)(tan)的(de)(de)析(xi)出(chu)而下降(jiang),降(jiang)至0.2%~0.3%范圍之內,由(you)碳(tan)(tan)過飽和固(gu)溶所引起的(de)(de)晶格畸變(bian)大部分會消除(chu)。雖然碳(tan)(tan)量的(de)(de)變(bian)化(hua)仍會影(ying)(ying)(ying)響馬(ma)(ma)氏體(ti)(ti)的(de)(de)強度,但碳(tan)(tan)對(dui)淬火馬(ma)(ma)氏體(ti)(ti)是(shi)以(yi)(yi)固(gu)溶強化(hua)方式產生影(ying)(ying)(ying)響的(de)(de),而對(dui)低(di)溫(wen)回(hui)(hui)火馬(ma)(ma)氏體(ti)(ti)則(ze)是(shi)以(yi)(yi)析(xi)出(chu)碳(tan)(tan)化(hua)物數(shu)量為主要(yao)影(ying)(ying)(ying)響方式。所以(yi)(yi),鋼碳(tan)(tan)含(han)量的(de)(de)增加(jia)對(dui)低(di)溫(wen)回(hui)(hui)火馬(ma)(ma)氏體(ti)(ti)強度的(de)(de)影(ying)(ying)(ying)響不(bu)如對(dui)淬火馬(ma)(ma)氏體(ti)(ti)的(de)(de)影(ying)(ying)(ying)響大。
③. 合金(jin)元素雖對回火馬(ma)氏體的強度(du)影響不大(da),卻能明顯影響它的韌(ren)性(xing)。低溫回火時,等強度(du)的合金(jin)鋼沖擊值可比碳鋼高幾倍。
2. 殘留奧氏體的轉變(bian)階段(duan)(第Ⅱ階段(duan))
在回火(huo)230~280℃溫度范(fan)圍內,馬(ma)氏(shi)(shi)體分解還在進行(xing),馬(ma)氏(shi)(shi)體內的(de)(de)含碳量(liang)繼(ji)續(xu)降低(di)(di),與(yu)此同(tong)時,還發(fa)生殘(can)留(liu)奧氏(shi)(shi)體的(de)(de)轉變(bian),即殘(can)留(liu)奧氏(shi)(shi)體的(de)(de)分解,分解產物(wu)為低(di)(di)碳的(de)(de)馬(ma)氏(shi)(shi)體和ε型碳化(hua)物(wu)。回火(huo)時殘(can)留(liu)奧氏(shi)(shi)體的(de)(de)轉變(bian)與(yu)過冷奧氏(shi)(shi)體在這一溫度范(fan)圍的(de)(de)分解情(qing)況(kuang)相似,即以類似于貝氏(shi)(shi)體的(de)(de)轉變(bian)方式(shi)轉變(bian)。
殘(can)(can)留奧氏體(ti)中的(de)含碳量對這個階段的(de)轉變(bian)沒(mei)有(you)大的(de)影響(xiang),合金元素,特別(bie)是鉻會提高殘(can)(can)留奧氏體(ti)轉變(bian)溫度范圍(wei),并可(ke)抑制殘(can)(can)留奧氏體(ti)的(de)轉變(bian)。
由于殘(can)留奧氏體的分(fen)解(jie)產物是(shi)低碳馬(ma)氏體和(he)ε型碳化物(或分(fen)解(jie)成(cheng)下貝氏體),所以,對鋼(gang)會有強化作(zuo)用,出現明顯的硬化現象。
3. χ、θ碳(tan)化物(wu)的形成階段(第Ⅲ階段)
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(zhe)(zhe)個溫度區間(jian)回(hui)火(huo),由(you)(you)于馬氏(shi)體中碳的(de)(de)繼(ji)續析出(chu),晶格畸變基本(ben)消(xiao)除(chu),,析出(chu)的(de)(de)碳化物質點有聚合傾向(xiang),組(zu)織中的(de)(de)位(wei)錯密度減少,李晶界消(xiao)除(chu),這(zhe)(zhe)一系列變化,使鋼(gang)(gang)的(de)(de)硬度和強度有所(suo)下降,但在(zai)這(zhe)(zhe)個階段,有些鋼(gang)(gang)會產(chan)生脆性(xing),即第一類回(hui)火(huo)脆性(xing)。在(zai)馬氏(shi)體不銹鋼(gang)(gang)中,由(you)(you)于鉻元素的(de)(de)存在(zai),對碳化物的(de)(de)形成會起到阻礙作用。
4. 碳化物(wu)的集聚長大(da)階(jie)段(duan)(第Ⅳ階(jie)段(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,在第皿階段后期,大約從300℃開始(shi),碳化物開始(shi)集(ji)聚、長(chang)大。400℃以上,這個過程更明顯了。
電子顯微鏡分析表明(ming):在(zai)較低溫度下(xia)回火(huo)時形成的碳(tan)化(hua)物呈圓片狀,隨(sui)回火(huo)溫度的提高逐漸粗化(hua),最(zui)后變(bian)成球(qiu)狀。在(zai)550℃以上,獲得顆(ke)粒狀碳(tan)化(hua)物,再(zai)提高回火(huo)溫度,碳(tan)化(hua)物顆(ke)粒粗化(hua)、變(bian)大。在(zai)碳(tan)化(hua)物集聚、長大的過程中,發生了(le)碳(tan)及(ji)合金元素(su)的擴(kuo)散。
鋼中的合(he)金(jin)元(yuan)素在這一階段發揮了明顯的作用,因為(wei)溫度較高,合(he)金(jin)元(yuan)素已經有能(neng)力進(jin)行(xing)擴散和(he)(he)移動。所(suo)以(yi),合(he)金(jin)元(yuan)素在鐵素體和(he)(he)碳化物之間進(jin)行(xing)重新分配。
由(you)于碳(tan)從鐵素體中充分析出及(ji)碳(tan)化(hua)物的(de)(de)集聚長大,鋼(gang)(gang)的(de)(de)硬度和(he)強度下降(jiang),而塑性和(he)韌性上(shang)升,使鋼(gang)(gang)具有優良的(de)(de)綜合(he)性能。但有些合(he)金鋼(gang)(gang)在這個溫度區間回(hui)火時,會產生(sheng)第二類回(hui)火脆性。
馬氏體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)含有較(jiao)高的鉻,并(bing)在(zai)淬火(huo)鋼(gang)(gang)回火(huo)過程(cheng)中(zhong)的各個階段產生不同(tong)程(cheng)度(du)的作用。
鉻(ge)是強(qiang)碳(tan)化物(wu)(wu)(wu)形成元素,會(hui)(hui)(hui)增加(jia)碳(tan)化物(wu)(wu)(wu)原子間的(de)結(jie)合力,使碳(tan)化物(wu)(wu)(wu)的(de)細小顆粒的(de)溶解難以(yi)進行,所以(yi),會(hui)(hui)(hui)阻礙較大(da)碳(tan)化物(wu)(wu)(wu)顆粒的(de)長大(da)、集聚,也(ye)就會(hui)(hui)(hui)使回火鋼因碳(tan)化物(wu)(wu)(wu)集聚長大(da)而引起的(de)硬(ying)度下降作用減弱(ruo)。
另外(wai),在較高溫度回火(huo)時,由于含鉻(ge)的(de)特殊(shu)碳化物的(de)彌散析出,使回火(huo)鋼的(de)硬度產(chan)生回升現象。
有(you)(you)的(de)資料顯示,含鉻12%的(de)馬氏體不銹鋼(gang)在450℃左右回火(huo)時,會出(chu)(chu)現硬(ying)度最(zui)高點,并(bing)認為,這(zhe)除了鉻阻礙(ai)碳(tan)(tan)化(hua)物長(chang)大和特(te)殊(shu)碳(tan)(tan)化(hua)物彌(mi)散析出(chu)(chu)的(de)原因外,還可能(neng)與殘留奧氏體轉變成回火(huo)馬氏體有(you)(you)關。
綜上所述,鉻在馬氏體不銹鋼(gang)回(hui)火轉變過程(cheng)中、發揮阻礙回(hui)火續變的(de)作(zuo)用。這就是為(wei)什么要獲得與碳(tan)含量(liang)相同(tong)的(de)碳(tan)鋼(gang)同(tong)樣硬度和強(qiang)度時(shi),必須提高回(hui)火溫(wen)度和延長保溫(wen)時(shi)間的(de)原因。
二、馬氏體(ti)不銹鋼的(de)回火脆性
1. 回火脆(cui)性分類
鋼的回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)脆(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)是指(zhi)某(mou)些淬火(huo)(huo)(huo)鋼在(zai)某(mou)一(yi)溫度(du)區間回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)時(shi),沖擊(ji)韌性(xing)(xing)下降、脆(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)增加(jia)的特性(xing)(xing)。在(zai)250~400℃溫度(du)區間產生的脆(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)稱第一(yi)類回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)脆(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing),由于產生的溫度(du)較低,又稱低溫回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)脆(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing),這種回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)脆(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)產生后,可以用更高(gao)溫度(du)的加(jia)熱消除,之(zhi)后,再在(zai)脆(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)產生溫區回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)時(shi)將不再產生脆(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing),所以,也稱不可逆回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)脆(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)。大(da)多(duo)數鋼都(dou)有(you)第一(yi)類回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)脆(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing):
在450~700℃溫度區間(jian)產生(sheng)(sheng)的(de)脆(cui)性(xing)稱第二類(lei)回(hui)火(huo)脆(cui)性(xing),由于(yu)產生(sheng)(sheng)的(de)溫度較高(gao),又稱高(gao)溫回(hui)火(huo)脆(cui)性(xing),這種脆(cui)性(xing)產生(sheng)(sheng)后(hou),可以(yi)通過高(gao)于(yu)脆(cui)化溫度加熱后(hou)快冷予以(yi)消(xiao)除,但(dan)消(xiao)除后(hou)如果再次在脆(cui)化溫度加熱緩冷,則又重復產生(sheng)(sheng)脆(cui)性(xing),所以(yi),也稱可逆(ni)回(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)。
第二類(lei)回(hui)火脆(cui)(cui)性多(duo)產生于鉻一錳、鉻-鎳等合金(jin)鋼中,因(yin)為許多(duo)工程零件需要在高溫回(hui)火后(hou)使用,回(hui)火溫度可能重(zhong)合于脆(cui)(cui)化溫度,所(suo)以,人(ren)們對第二類(lei)回(hui)火脆(cui)(cui)性更(geng)重(zhong)視,研(yan)究也比(bi)較深入。
2. 回火(huo)脆性(xing)產生的(de)原因
關于回火(huo)脆性(xing)的產生原因和(he)本(ben)質(zhi),雖(sui)有大量(liang)的研究,但仍未(wei)有統一的意見,存在(zai)不同的假說和(he)理論。
①. 析出理論
淬火鋼回(hui)(hui)(hui)(hui)火時,淬火馬氏體(ti)(ti)中過飽(bao)和的碳(tan)優先,以(yi)晶間斷裂為(wei)主(zhu)要特征的事實來證(zheng)明。還有的研究者認為(wei)是(shi)鋼回(hui)(hui)(hui)(hui)火時,在某(mou)一溫(wen)度(du)條件下,各種組約(yue)在固溶體(ti)(ti)中的溶解(jie)的回(hui)(hui)(hui)(hui)冷卻時被溶物從固溶體(ti)(ti)中析出,并以(yi)不(bu)利于(yu)韌性的狀態分布。反(fan)之(zhi),快診求它們(men)被保(bao)留在固并以(yi)不(bu)利的韌性無測顯影響。但用(yong)析出物來解(jie)釋(shi)回(hui)(hui)(hui)(hui)火脆(cui)性的常(chang)不(bu)中,不(bu)修(xiu)充分,因為(wei)在產生脆(cui)性的溫(wen)度(du)與室溫(wen)時相比,碳(tan)等理由仍并解(jie)度(du)沒(mei)有很大(da)區別,另外(wai),脆(cui)性及(ji)脆(cui)化程度(du)并不(bu)與回(hui)(hui)(hui)(hui)火溫(wen)度(du)成(cheng)比例。
②. 碳化(hua)物轉變理論
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。
這個理論似乎告(gao)訴我們回火脆性與回火加熱、保溫溫度有關,但(dan)事實(shi)是(shi)回火脆性恰恰與冷(leng)卻方式有關。
③. 殘留奧氏體轉變理論
鋼在(zai)加(jia)熱(re)奧(ao)(ao)氏體(ti)化時(shi)(shi),由(you)于擴散(san)的作用,碳和(he)合金元(yuan)素(su)聚(ju)集在(zai)奧(ao)(ao)氏體(ti)晶界(jie)(jie)處(chu),引(yin)起奧(ao)(ao)氏體(ti)晶內(nei)與晶界(jie)(jie)處(chu)成分(fen)不均勻。淬(cui)火(huo)冷卻后,晶內(nei)組織(zhi)發生了(le)馬氏體(ti)轉(zhuan)變,晶界(jie)(jie)處(chu)因含有較高的碳和(he)合金元(yuan)素(su),呈(cheng)薄膜狀的奧(ao)(ao)氏體(ti)較穩(wen)定(ding),沒發生轉(zhuan)變而保留下來。在(zai)回火(huo)加(jia)熱(re)時(shi)(shi),由(you)于碳和(he)合金元(yuan)素(su)的析出(chu)降低(di)了(le)其穩(wen)定(ding)性,在(zai)回火(huo)冷卻時(shi)(shi),發生了(le)馬氏體(ti)相變,從而引(yin)起脆性。
但是(shi),這一理論與回火后(hou)緩(huan)慢(man)冷卻(que)有脆性(xing),快速冷卻(que)則無脆性(xing)的(de)事實相矛盾(dun),并且不能(neng)解釋回火脆性(xing)可逆性(xing)的(de)特征(zheng)。
④. 雜質元素(su)晶界偏析理論。
當(dang)(dang)鋼(gang)中含(han)有(you)低熔(rong)點的(de)(de)銻、磷、錫等(deng)雜(za)(za)質元(yuan)(yuan)素(su)(su)時(shi),在鋼(gang)加熱過程(cheng)中,它(ta)們溶(rong)于固溶(rong)體(ti)內,使鐵的(de)(de)晶(jing)格產生彈性畸變和(he)系統能量增高,晶(jing)界處由于缺陷較多,在一(yi)定條件下(xia),雜(za)(za)質會自發地(di)向晶(jing)界區偏聚。另外(wai),在回(hui)火過程(cheng)中,蕨(jue)化物沉淀析出(chu)時(shi),雜(za)(za)質元(yuan)(yuan)素(su)(su)會被(bei)排斥在碳化物之外(wai),促使基體(ti)利碳化物界面附近的(de)(de)雜(za)(za)質元(yuan)(yuan)素(su)(su)濃(nong)度(du)增加。雜(za)(za)質元(yuan)(yuan)素(su)(su)的(de)(de)這種不(bu)規則的(de)(de)濃(nong)集層降低了晶(jing)面間的(de)(de)結合(he)力,為裂(lie)紋提供了成核和(he)擴展的(de)(de)機會,持這種觀(guan)點的(de)(de)研究者還指(zhi)出(chu),當(dang)(dang)鋼(gang)中含(han)有(you)鉻、鎳(nie)等(deng)元(yuan)(yuan)素(su)(su)時(shi),由于在奧氏體(ti)化過程(cheng)中也會產生一(yi)定程(cheng)度(du)的(de)(de)偏聚,而合(he)金(jin)元(yuan)(yuan)素(su)(su)和(he)雜(za)(za)質之間存在化學(xue)親合(he)力,又加強了雜(za)(za)質元(yuan)(yuan)素(su)(su)的(de)(de)偏聚程(cheng)度(du),所(suo)以,含(han)鉻、鎳(nie)等(deng)元(yuan)(yuan)素(su)(su)的(de)(de)合(he)金(jin)鋼(gang)的(de)(de)回(hui)火脆性更明(ming)顯一(yi)些(xie)。
但是,這個理論(lun)也沒(mei)能解釋(shi)清楚回(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)和回(hui)火(huo)冷卻速度有密(mi)切關系的原(yuan)因。
總之,關于鋼(gang)的(de)回火(huo)脆(cui)(cui)性的(de)實質還(huan)(huan)是一個需要繼續(xu)深入探討的(de)課題。雖然,目前還(huan)(huan)缺少一個最完(wan)善的(de)理論來(lai)解(jie)釋鋼(gang)的(de)回火(huo)脆(cui)(cui)性。但(dan)在某些方(fang)面(mian)還(huan)(huan)是有相似觀點(dian)的(de)。
①. 沖擊斷(duan)裂基本(ben)上是沿晶界發生的。可以認為回火脆性是晶界轉變的結果。
②. 第(di)二(er)類(lei)回火脆性是可(ke)逆(ni)的。可(ke)以認為回火脆性應該(gai)與某些(xie)析出物(wu)的溶解(jie)、析出過程有(you)關。
③. 第二類回火(huo)脆性的(de)產生與回火(huo)冷(leng)卻(que)速度(du)相關,可以認為回火(huo)脆性與回火(huo)冷(leng)卻(que)過程中(zhong)是(shi)否有析出(chu)物有關。
3. 鋼的回火脆性的判斷和評(ping)價(jia)
第二(er)類回(hui)火(huo)(huo)(huo)脆(cui)(cui)性(xing)的(de)產(chan)生與回(hui)火(huo)(huo)(huo)冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻速度有關,所以,一(yi)般用(yong)鋼在回(hui)火(huo)(huo)(huo)快冷(leng)(leng)(leng)(leng)和緩(huan)冷(leng)(leng)(leng)(leng)后所測(ce)到的(de)沖擊值的(de)比值來評價(jia)其是否有回(hui)火(huo)(huo)(huo)脆(cui)(cui)性(xing)及其嚴重程度。如(ru)某材料(liao)的(de)兩組(zu)沖擊試樣(yang),保證在其他條件相同的(de)條件下,一(yi)組(zu)回(hui)火(huo)(huo)(huo)采用(yong)快冷(leng)(leng)(leng)(leng),另一(yi)組(zu)采用(yong)緩(huan)慢(man)冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻,若快冷(leng)(leng)(leng)(leng)樣(yang)沖擊功(gong)為90J,緩(huan)慢(man)冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻樣(yang)沖擊功(gong)為60J,則Δ=90/60=1.5,稱(cheng)Δ為回(hui)火(huo)(huo)(huo)脆(cui)(cui)性(xing)敏感系數。一(yi)般當(dang)Δ>1,即認為有回(hui)火(huo)(huo)(huo)脆(cui)(cui)性(xing)傾向,Δ值越(yue)大(da),說明該材料(liao)在回(hui)火(huo)(huo)(huo)溫度下的(de)回(hui)火(huo)(huo)(huo)脆(cui)(cui)性(xing)越(yue)嚴重。
這種(zhong)評(ping)價回(hui)火脆性(xing)(xing)的(de)(de)方法(fa),一般能滿足常規條件(jian)下工作零件(jian)對(dui)韌(ren)性(xing)(xing)的(de)(de)需(xu)要(yao),在一些特殊(shu)環境和條件(jian)下工作零件(jian),對(dui)材(cai)料(liao)韌(ren)性(xing)(xing)及韌(ren)性(xing)(xing)變化有特別要(yao)求時,還應該采用更(geng)嚴格的(de)(de)評(ping)價方法(fa)。如(ru)測(ce)(ce)定材(cai)料(liao)的(de)(de)冷(leng)脆性(xing)(xing)轉(zhuan)變溫度,或測(ce)(ce)定材(cai)料(liao)不同(tong)回(hui)火冷(leng)卻方式對(dui)冷(leng)脆轉(zhuan)變溫度提(ti)高程度的(de)(de)影(ying)響等。當然,這些測(ce)(ce)試和評(ping)價更(geng)復(fu)雜,成本更(geng)高。
4. 合金元(yuan)素對回火脆性(xing)的(de)影響(xiang)
一般(ban)認(ren)為碳(tan)鋼是對(dui)回(hui)火(huo)脆(cui)(cui)性(xing)(xing)不敏(min)感(gan)的(de)(de)鋼,合金(jin)元(yuan)素(su)(su)(su)對(dui)回(hui)火(huo)脆(cui)(cui)性(xing)(xing)有不同(tong)程度的(de)(de)影(ying)響,而且還(huan)與其含量(liang)、與碳(tan)及其他(ta)合金(jin)元(yuan)素(su)(su)(su)的(de)(de)配比有關。合金(jin)元(yuan)素(su)(su)(su)對(dui)回(hui)火(huo)脆(cui)(cui)性(xing)(xing)的(de)(de)影(ying)響可大(da)致分(fen)為以(yi)下情況。增(zeng)大(da)回(hui)火(huo)脆(cui)(cui)性(xing)(xing)的(de)(de)元(yuan)素(su)(su)(su)有錳硅、鉻、釩(fan)、磷、氫、硼等;減小(xiao)回(hui)火(huo)脆(cui)(cui)性(xing)(xing)的(de)(de)元(yuan)素(su)(su)(su)有鉬(mu)、鎢(wu)等;對(dui)回(hui)火(huo)脆(cui)(cui)性(xing)(xing)影(ying)響不明顯的(de)(de)元(yuan)素(su)(su)(su)有鈦、鈮、鋯(gao)等;銅、鎳等元(yuan)素(su)(su)(su)單獨影(ying)響作用不大(da)。
在馬(ma)氏體不銹鋼中的主要合(he)金元素(su)對回(hui)火脆性傾向影響(xiang)情況如(ru)下(xia):
①. 鉻(ge):對回火(huo)脆性有影響,且隨鉻(ge)含量的(de)增加而增加。當鋼(gang)中還有鎳(nie)、錳、磷元素時,影響更大。
②. 鎳:鎳元素本(ben)身對回火脆性影響(xiang)不(bu)明(ming)顯,但與鉻、錳、磷等(deng)元素在(zai)一起(qi)時,則產生回火脆性。
③. 釩(fan):增(zeng)大回火(huo)(huo)脆(cui)性(xing)。但加(jia)釩(fan)的(de)(de)鋼提高了(le)抗回火(huo)(huo)穩定性(xing),-般采(cai)用(yong)更高的(de)(de)溫度回火(huo)(huo),可能遠離鋼的(de)(de)回火(huo)(huo)脆(cui)性(xing)溫度區間,所(suo)以,實(shi)用(yong)上對(dui)回火(huo)(huo)脆(cui)性(xing)反映(ying)不很明(ming)顯。
④. 鉬(mu):有(you)(you)人認為鉬(mu)本身對回火(huo)脆(cui)性有(you)(you)影(ying)響,但適(shi)當地加(jia)入有(you)(you)回火(huo)脆(cui)性的(de)鉻鋼(gang)、鉻-鎳鋼(gang)、鎳-錳鋼(gang)、鉻-錳鋼(gang)中,反(fan)而會減(jian)小(xiao)和消除鋼(gang)的(de)回火(huo)脆(cui)性。但也有(you)(you)資料報道,在某些鋼(gang)中,當鉬(mu)含量(liang)超過(guo)一定量(liang)時,反(fan)而增大了回火(huo)脆(cui)性。
在馬氏體(ti)類不銹(xiu)鋼中,一般(ban)認(ren)為都有回火(huo)脆(cui)性傾(qing)向(xiang),其中,2Cr13、1Cr17Ni2、0Cr13Ni4Mo等有明顯的回火(huo)脆(cui)性傾(qing)向(xiang)。
5. 減小(xiao)和(he)消除回火脆(cui)性(xing)的方法
鋼的(de)(de)回(hui)火(huo)脆性,特別是第二類(lei)回(hui)火(huo)脆性給許多材料在使用中帶來危害,應引起注意(yi)。在減小或消除鋼的(de)(de)回(hui)火(huo)脆性方面,人們做了大(da)量(liang)工(gong)作(zuo),并積累了一些經驗。在工(gong)程(cheng)實用上可采取(qu)的(de)(de)手段:一方面從(cong)控制化學成分入手,另一方面是從(cong)改善回(hui)火(huo)冷卻方法上做工(gong)作(zuo)。
屬于化(hua)學成分(fen)方面(mian)的(de)措施(shi),包括合理設(she)計(ji)鋼的(de)成分(fen),控制引起回火脆(cui)性的(de)合金元素(su)的(de)含量和配比,或者合理加入減(jian)小回火脆(cui)性的(de)合金元素(su),如鉬、鎢等。再就是(shi)提(ti)高鋼的(de)純度(du),減(jian)少雜質和低熔點元素(su)。
在熱(re)處理方(fang)法(fa)上,最(zui)簡單可行(xing)的(de)是用回(hui)(hui)火(huo)快(kuai)冷(leng)方(fang)法(fa)。為(wei)減少因回(hui)(hui)火(huo)快(kuai)冷(leng)產生的(de)應力(li),對于(yu)大(da)型工(gong)件或要求(qiu)嚴(yan)格控制殘留應力(li)的(de)工(gong)件,可在回(hui)(hui)火(huo)快(kuai)冷(leng)后,再采用一次低于(yu)產生回(hui)(hui)火(huo)脆性(xing)溫(wen)度(du)下的(de)去應力(li)回(hui)(hui)火(huo)。也有的(de)采用兩段(duan)回(hui)(hui)火(huo)冷(leng)卻方(fang)法(fa),即回(hui)(hui)火(huo)保溫(wen)后,先快(kuai)速冷(leng)卻至產生回(hui)(hui)火(huo)脆性(xing)溫(wen)度(du)以下的(de)溫(wen)度(du),再入爐繼續(xu)以緩慢方(fang)式(shi)冷(leng)卻。當然,這在實際操作上不(bu)易(yi)準確控制分段(duan)的(de)時機。
對某(mou)些成分的鋼(gang),可以降低(di)淬(cui)(cui)火加熱(re)溫度減輕回火脆性。現在(zai),我(wo)們(men)可以概括(kuo)地總結一下(xia):馬氏(shi)體不(bu)(bu)銹鋼(gang)中,由于(yu)含有13%左右的鉻及其他合金元(yuan)素,使(shi)其在(zai)加熱(re)奧(ao)氏(shi)體化(hua)、冷卻(que)發生(sheng)組(zu)織轉變(bian)及淬(cui)(cui)火后回火過程(cheng)中具有了與碳鋼(gang)不(bu)(bu)同的特征。
(1) 狀(zhuang)態(tai)圖有了改變,縮小了γ相區。
(2) 改變了共(gong)析溫(wen)度和(he)共(gong)析碳含量,降低了馬氏體轉變溫(wen)度。
(3) 鋼(gang)在加熱(re)奧(ao)氏體化時,應提(ti)高加熱(re)保(bao)溫(wen)溫(wen)度(du)和延(yan)長保(bao)溫(wen)時間。
(4) 奧氏(shi)體穩定(ding)程度提高了,可以采(cai)用(yong)較緩(huan)慢(man)的淬火冷卻方式,充分(fen)獲得馬氏(shi)體組織,提高了鋼的淬透性。
(5) 增加了淬火組織(zhi)中的(de)殘留奧氏體量。
(6) 與碳鋼相(xiang)(xiang)比(bi),在獲得相(xiang)(xiang)同硬度和(he)強度的情(qing)況下,需提高回(hui)火(huo)溫度,延長回(hui)火(huo)保溫時間。
(7) 增加了鋼的回(hui)火脆性傾向,必要時采用(yong)快(kuai)冷(leng),以減少鋼的回(hui)火脆性。