馬氏體不銹鋼的熱處理理論,如香蕉視頻app破解碼: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)影響為例,說明馬氏體(ti)不銹鋼熱處理(li)時的(de)特點(dian)。
1. 鐵-碳合金加熱時(shi)的轉變
眾(zhong)所(suo)周知,通過淬火可以(yi)硬化的(de)鋼,加熱轉變即鋼的(de)奧氏體化是一(yi)個(ge)重要的(de)過程。
根據(ju)圖4-6的(de)鐵碳系(xi)平衡相圖可知,鋼(gang)加熱(re)到PSK(A1)溫度(du)時,開始發生α,+Fe3C≤y.轉變(bian),即珠光體向(xiang)奧氏體的(de)轉變(bian)。隨著加熱(re)溫度(du)的(de)升(sheng)高,依據(ju)鋼(gang)中碳成分的(de)高低,會發生α向(xiang)y的(de)溶解或(huo)Fe3C向(xiang)γ的(de)溶解過程。這個(ge)過程將(jiang)在GS(A3)溫度(du)(亞共(gong)析鋼(gang))或(huo)ES(A)溫度(du)(過共(gong)析鋼(gang))基本結(jie)束。
鋼在(zai)加熱(re)奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)化(hua)時,包括(kuo)奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)和(he)成(cheng)(cheng)(cheng)分(fen)均(jun)(jun)勻化(hua)過程。對于碳鋼來(lai)說,奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)成(cheng)(cheng)(cheng)分(fen)均(jun)(jun)勻化(hua)主要(yao)是碳的(de)(de)(de)均(jun)(jun)勻化(hua)。從圖(tu)4-6可知,鋼加熱(re)時形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(γ)的(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)(cheng)分(fen)與原來(lai)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(α)和(he)滲碳體(ti)(ti)(ti)(Fe,C)的(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)(cheng)分(fen)相差(cha)很大(da)。所以,在(zai)鋼奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)化(hua)過程中,有(you)一個重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)現象,就是碳原子的(de)(de)(de)擴(kuo)散。通過碳原子的(de)(de)(de)擴(kuo)散,使奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)成(cheng)(cheng)(cheng)分(fen)均(jun)(jun)勻化(hua)。
在(zai)馬氏體不(bu)銹鋼中,由于有較高(gao)的含(han)鉻量(liang),使得(de)奧氏體形成和均勻化過程復雜化了(le)。
2. 鉻對鋼加熱轉變的作用和(he)影響(xiang)
鉻所以能對鋼(gang)加熱轉變,即鋼(gang)的(de)(de)奧氏體化過程產生(sheng)作用和(he)影響是由鉻的(de)(de)一(yi)些特性決(jue)定的(de)(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。
鉻與α-Fe之間正是由于有這么多相似(si)之處,才使(shi)其(qi)能(neng)形成連(lian)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)對鋼相變和奧氏體形成產生的影響表現在以下方面。
a. 對Fe-Fe3C相圖及相變點的影響
鉻含量(liang)不同,對相圖(tu)的影響程度也不同。以含鉻12%~13%時的影響為例。
圖(tu)(tu)(tu)4-7和圖(tu)(tu)(tu)4-8,是含鉻(ge)為13%和12%的(de)(de)Fe-Cr-C平衡相圖(tu)(tu)(tu),將其與圖(tu)(tu)(tu)4-6對比可見,由(you)(you)于(yu)鉻(ge)的(de)(de)作用(yong)使(shi)γ相區縮小了,相變點(dian)的(de)(de)位置也(ye)發(fa)生(sheng)了改變(圖(tu)(tu)(tu)4-8),共(gong)析點(dian)左(zuo)移了(由(you)(you)B至B'),即共(gong)析點(dian)碳含量降低(di)了;碳在(zai)奧氏(shi)體中最大(da)溶(rong)解度減少了(由(you)(you)E至E');8相的(de)(de)穩定溫度降低(di)了(由(you)(you)FG至F'G');α相的(de)(de)穩定溫度升(sheng)高了(由(you)(you)AB至A'B')。
b. 鉻對奧氏體(ti)形成的影響(xiang)
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。
鉻的存在使鐵素體(α相)的穩定度升高了(le),又(you)對奧氏體的形成產生了(le)不利的作用。
鉻降(jiang)低了(le)(le)碳(tan)在奧氏(shi)(shi)體中的(de)溶解度(du),也就是(shi)降(jiang)低了(le)(le)奧氏(shi)(shi)體形成時(shi)的(de)兩相界面濃度(du)差和(he)碳(tan)的(de)濃度(du)梯度(du),這會降(jiang)低碳(tan)在奧氏(shi)(shi)體中的(de)擴(kuo)散速度(du),不利于(yu)奧氏(shi)(shi)體的(de)形成。
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,在馬氏體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)中(zhong),13%左右(you)的(de)鉻(ge)元素的(de)存在,通過(guo)其對相變點、對碳的(de)擴散、對兩(liang)相界面多少(shao)的(de)影響(xiang)及(ji)鉻(ge)自(zi)身擴散困難等(deng)因素,綜合反映在鋼(gang)加(jia)熱(re)、奧氏體(ti)(ti)形成過(guo)程(cheng)中(zhong)總的(de)作(zuo)用(yong)是減緩速(su)度,不利于(yu)奧氏體(ti)(ti)成分的(de)均(jun)勻化(hua)。
合金(jin)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)形成(cheng)(cheng)時(shi),碳化物的(de)溶解程度(du)、奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)成(cheng)(cheng)分的(de)均(jun)勻性(xing)對(dui)鋼熱處理(li)后的(de)組織和性(xing)能(neng)影(ying)響很(hen)大。奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)成(cheng)(cheng)分的(de)不均(jun)勻,固溶體(ti)(ti)(ti)中碳和合金(jin)元(yuan)(yuan)素(su)不足,會使鋼淬火后的(de)馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti)硬(ying)度(du)不足,合金(jin)元(yuan)(yuan)素(su)不能(neng)充分發揮作用,降低鋼的(de)淬透性(xing)、力學(xue)性(xing)能(neng)和耐(nai)腐蝕性(xing)能(neng)。
考慮(lv)鉻(ge)元素對鋼熱(re)處(chu)理加(jia)熱(re)奧(ao)氏(shi)體(ti)形(xing)成過程中(zhong)的作(zuo)用和影響(xiang),我們在制(zhi)訂熱(re)處(chu)理工藝時,應適(shi)當提高淬火加(jia)熱(re)溫度,延(yan)長(chang)保(bao)溫時間(jian),以保(bao)證合金碳化物的充(chong)分(fen)溶解和奧(ao)氏(shi)體(ti)成分(fen)均勻(yun)化,從而保(bao)證最大限度發揮(hui)材料熱(re)處(chu)理后(hou)的各項(xiang)性(xing)能。