眾所周知,淬火鋼不能直(zhi)接應(ying)用于工程,必須經(jing)過回(hui)火才可使(shi)用。
一、馬氏(shi)體不銹鋼(gang)的回火(huo)轉(zhuan)變(bian)
香蕉視頻app破解碼: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(jie)段(第Ⅰ階(jie)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。
還有(you)更進一(yi)步的研(yan)究認為,在(zai)(zai)馬(ma)氏體分解(jie)并析出(chu)碳(tan)(tan)化物之前,馬(ma)氏體中過飽和的碳(tan)(tan)原子已經有(you)一(yi)個偏(pian)聚過程(還不是析出(chu)),碳(tan)(tan)原子形成十分細(xi)小(xiao)的偏(pian)聚團(tuan)。對(dui)于較(jiao)高含(han)碳(tan)(tan)量的鋼,這個偏(pian)聚團(tuan)向馬(ma)氏體的孿晶界(jie)面偏(pian)聚。而在(zai)(zai)較(jiao)低含(han)碳(tan)(tan)量的鋼中,這個偏(pian)聚團(tuan)向馬(ma)氏體的位錯(cuo)線附(fu)近的條片界(jie)面上偏(pian)聚。有(you)的資(zi)料將(jiang)這個碳(tan)(tan)原子的偏(pian)聚過程稱為馬(ma)氏體回火的準備階(jie)段(duan)。
在馬氏體不銹鋼中(zhong),雖然有鉻的存在,但由于這個階(jie)段的溫度較低,所以,鉻不會對(dui)于這個階(jie)段產(chan)生明(ming)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。
淬火鋼(gang)在(zai)完(wan)成這個階段(duan)轉變(bian)后,經(jing)低溫回火的(de)馬氏體性(xing)能略有改(gai)變(bian),并有以(yi)下特點(dian)。
①. 和淬火(huo)狀態的馬(ma)(ma)氏體相同,低溫回(hui)(hui)火(huo)馬(ma)(ma)氏體的強(qiang)度主要由鋼的含碳量來決定(ding)。合金元素對(dui)提高(gao)回(hui)(hui)火(huo)馬(ma)(ma)氏體強(qiang)度的作用很小。
②. 含碳(tan)(tan)(tan)量(liang)大于(yu)0.3%的(de)(de)馬氏(shi)體(ti)(ti)低溫(wen)回(hui)火時,基體(ti)(ti)中的(de)(de)固(gu)溶(rong)成(cheng)會由于(yu)碳(tan)(tan)(tan)的(de)(de)析出(chu)而(er)下降,降至0.2%~0.3%范圍(wei)之內(nei),由碳(tan)(tan)(tan)過飽和固(gu)溶(rong)所引起(qi)的(de)(de)晶格畸變大部(bu)分會消除。雖然碳(tan)(tan)(tan)量(liang)的(de)(de)變化(hua)仍會影(ying)(ying)響(xiang)馬氏(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)強度(du),但碳(tan)(tan)(tan)對淬(cui)火馬氏(shi)體(ti)(ti)是(shi)以固(gu)溶(rong)強化(hua)方式(shi)產生影(ying)(ying)響(xiang)的(de)(de),而(er)對低溫(wen)回(hui)火馬氏(shi)體(ti)(ti)則是(shi)以析出(chu)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)物數量(liang)為主要影(ying)(ying)響(xiang)方式(shi)。所以,鋼碳(tan)(tan)(tan)含量(liang)的(de)(de)增(zeng)加對低溫(wen)回(hui)火馬氏(shi)體(ti)(ti)強度(du)的(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)不如(ru)對淬(cui)火馬氏(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)大。
③. 合(he)金元素(su)雖對回火(huo)馬氏體的強度影響不大,卻能明顯影響它的韌性。低溫回火(huo)時,等強度的合(he)金鋼(gang)沖擊值(zhi)可比碳鋼(gang)高幾倍。
2. 殘留奧氏體的轉變階段(第Ⅱ階段)
在(zai)(zai)回火(huo)230~280℃溫度范圍內,馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)分(fen)解(jie)還(huan)(huan)在(zai)(zai)進(jin)行,馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)內的(de)含碳量繼續(xu)降低(di),與此(ci)同時,還(huan)(huan)發(fa)生殘(can)留(liu)(liu)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)的(de)轉(zhuan)變,即殘(can)留(liu)(liu)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)的(de)分(fen)解(jie),分(fen)解(jie)產物(wu)為低(di)碳的(de)馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)和(he)ε型碳化物(wu)。回火(huo)時殘(can)留(liu)(liu)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)的(de)轉(zhuan)變與過冷奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)在(zai)(zai)這一溫度范圍的(de)分(fen)解(jie)情況相似(si),即以類似(si)于貝(bei)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)的(de)轉(zhuan)變方式轉(zhuan)變。
殘留(liu)奧氏(shi)(shi)體中的含碳量對這個階(jie)段的轉(zhuan)變(bian)沒(mei)有大的影響,合金(jin)元(yuan)素,特(te)別是鉻會提高(gao)殘留(liu)奧氏(shi)(shi)體轉(zhuan)變(bian)溫度范圍,并可抑制(zhi)殘留(liu)奧氏(shi)(shi)體的轉(zhuan)變(bian)。
由于殘留奧氏(shi)體(ti)的分(fen)解(jie)產物(wu)是低碳(tan)馬氏(shi)體(ti)和ε型碳(tan)化物(wu)(或分(fen)解(jie)成下貝氏(shi)體(ti)),所以,對鋼(gang)會有(you)強化作用,出現(xian)明顯的硬(ying)化現(xian)象。
3. χ、θ碳化物的(de)形(xing)成(cheng)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)(zai)這個溫度區間回(hui)火(huo),由于馬氏體(ti)(ti)中碳(tan)的(de)繼續析出,晶格畸(ji)變基(ji)本消除,,析出的(de)碳(tan)化(hua)物質點有(you)聚合傾向,組織中的(de)位錯密度減少,李晶界消除,這一系列變化(hua),使鋼的(de)硬度和強度有(you)所(suo)下降(jiang),但在(zai)(zai)這個階段,有(you)些(xie)鋼會產(chan)生(sheng)脆性,即第一類回(hui)火(huo)脆性。在(zai)(zai)馬氏體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼中,由于鉻元素的(de)存在(zai)(zai),對碳(tan)化(hua)物的(de)形成會起到阻礙作用。
4. 碳化物(wu)的(de)集聚(ju)長(chang)大階段(第Ⅳ階段)
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,在第皿階段后期,大(da)約(yue)從300℃開始,碳化(hua)物開始集聚、長大(da)。400℃以上,這個過(guo)程更明顯了。
電(dian)子(zi)顯微(wei)鏡分(fen)析表明:在較(jiao)低溫(wen)度(du)下回火時形(xing)成的(de)(de)碳(tan)化物呈圓片狀,隨回火溫(wen)度(du)的(de)(de)提高逐漸(jian)粗(cu)化,最后變成球狀。在550℃以上,獲(huo)得顆粒狀碳(tan)化物,再提高回火溫(wen)度(du),碳(tan)化物顆粒粗(cu)化、變大(da)。在碳(tan)化物集聚、長大(da)的(de)(de)過程中,發(fa)生了碳(tan)及(ji)合金元素的(de)(de)擴散。
鋼中的(de)合(he)金(jin)(jin)元(yuan)素(su)在這一階段(duan)發揮了明顯的(de)作用,因為溫(wen)度較高,合(he)金(jin)(jin)元(yuan)素(su)已經有能力進行擴散和移動(dong)。所以,合(he)金(jin)(jin)元(yuan)素(su)在鐵素(su)體(ti)和碳(tan)化(hua)物(wu)之間進行重新分配(pei)。
由(you)于碳從鐵(tie)素體(ti)中充分析出及碳化物的集聚長大,鋼(gang)的硬度和強(qiang)度下(xia)降,而(er)塑性和韌性上升(sheng),使(shi)鋼(gang)具有優良的綜合性能(neng)。但有些合金鋼(gang)在(zai)這個溫度區間回火時,會產生(sheng)第二(er)類回火脆性。
馬(ma)氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼中含(han)有較高的(de)(de)鉻,并在淬火鋼回火過程(cheng)中的(de)(de)各個階段產生不(bu)(bu)同程(cheng)度(du)的(de)(de)作用。
鉻是(shi)強碳化(hua)物形成元素,會增加碳化(hua)物原子間的(de)結合(he)力,使碳化(hua)物的(de)細(xi)小顆粒的(de)溶解難以(yi)進(jin)行,所以(yi),會阻礙較大(da)碳化(hua)物顆粒的(de)長大(da)、集聚,也就會使回火鋼(gang)因碳化(hua)物集聚長大(da)而引起的(de)硬(ying)度下降作(zuo)用減弱。
另外,在較高溫度(du)回(hui)火時,由(you)于含鉻的特殊碳化物(wu)的彌散析(xi)出,使回(hui)火鋼(gang)的硬度(du)產生(sheng)回(hui)升現象。
有的(de)資(zi)料顯示,含鉻12%的(de)馬氏體不銹(xiu)鋼在450℃左右回(hui)火時(shi),會出現硬(ying)度(du)最高(gao)點,并認為(wei),這(zhe)除了鉻阻(zu)礙(ai)碳化物長大和(he)特殊碳化物彌散析出的(de)原因外,還(huan)可能與殘留奧氏體轉變成回(hui)火馬氏體有關。
綜上所述,鉻在(zai)馬氏體不銹鋼回(hui)火(huo)轉變過程(cheng)中(zhong)、發揮(hui)阻(zu)礙回(hui)火(huo)續(xu)變的作用(yong)。這就是為什么要獲得與碳(tan)含量相同的碳(tan)鋼同樣硬度(du)和強度(du)時,必須提高回(hui)火(huo)溫度(du)和延長保溫時間的原(yuan)因。
二、馬(ma)氏體不銹鋼的回(hui)火脆(cui)性
1. 回火脆性分類
鋼的回(hui)(hui)(hui)(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)(xing)是指某(mou)些淬火(huo)鋼在(zai)(zai)(zai)某(mou)一(yi)溫度區間(jian)回(hui)(hui)(hui)(hui)火(huo)時,沖(chong)擊韌性(xing)(xing)下降、脆(cui)性(xing)(xing)增(zeng)加的特性(xing)(xing)。在(zai)(zai)(zai)250~400℃溫度區間(jian)產(chan)生的脆(cui)性(xing)(xing)稱(cheng)第一(yi)類回(hui)(hui)(hui)(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)(xing),由于(yu)產(chan)生的溫度較低,又稱(cheng)低溫回(hui)(hui)(hui)(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)(xing),這種回(hui)(hui)(hui)(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)(xing)產(chan)生后,可以用更高溫度的加熱(re)消除,之后,再在(zai)(zai)(zai)脆(cui)性(xing)(xing)產(chan)生溫區回(hui)(hui)(hui)(hui)火(huo)時將不再產(chan)生脆(cui)性(xing)(xing),所以,也稱(cheng)不可逆(ni)回(hui)(hui)(hui)(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)(xing)。大多數鋼都有第一(yi)類回(hui)(hui)(hui)(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)(xing):
在450~700℃溫度(du)區間(jian)產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)脆性(xing)稱(cheng)第(di)二(er)類回火(huo)脆性(xing),由于產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)溫度(du)較高,又(you)稱(cheng)高溫回火(huo)脆性(xing),這種脆性(xing)產(chan)生(sheng)(sheng)后,可(ke)以(yi)通過高于脆化溫度(du)加熱后快冷予以(yi)消除,但消除后如果(guo)再次(ci)在脆化溫度(du)加熱緩冷,則(ze)又(you)重復產(chan)生(sheng)(sheng)脆性(xing),所以(yi),也稱(cheng)可(ke)逆回火(huo)脆性(xing)。
第二類回(hui)火脆(cui)(cui)性多產(chan)生于鉻一錳、鉻-鎳等合金(jin)鋼中,因為(wei)許多工程零(ling)件需要在(zai)高溫回(hui)火后使用,回(hui)火溫度可能(neng)重合于脆(cui)(cui)化溫度,所以(yi),人們對第二類回(hui)火脆(cui)(cui)性更重視,研究也比較(jiao)深(shen)入。
2. 回火脆性產生的原(yuan)因(yin)
關于回(hui)火脆性的(de)產生原因(yin)和(he)本(ben)質,雖(sui)有大量(liang)的(de)研究,但仍未有統一的(de)意見,存在不同的(de)假說和(he)理論。
①. 析(xi)出理論
淬(cui)(cui)火(huo)鋼回(hui)(hui)(hui)火(huo)時(shi),淬(cui)(cui)火(huo)馬氏體中(zhong)過飽和的碳優先,以(yi)晶(jing)間斷裂為(wei)主要(yao)特(te)征的事(shi)實(shi)來(lai)證明。還有的研究者認為(wei)是鋼回(hui)(hui)(hui)火(huo)時(shi),在某一(yi)溫度(du)(du)條件下,各種組約在固溶(rong)體中(zhong)的溶(rong)解的回(hui)(hui)(hui)冷卻時(shi)被(bei)溶(rong)物(wu)從(cong)固溶(rong)體中(zhong)析出,并以(yi)不(bu)(bu)利(li)于韌性(xing)的狀(zhuang)態分(fen)布。反之,快診求(qiu)它們(men)被(bei)保(bao)留在固并以(yi)不(bu)(bu)利(li)的韌性(xing)無測(ce)顯(xian)影響。但(dan)用析出物(wu)來(lai)解釋(shi)回(hui)(hui)(hui)火(huo)脆(cui)(cui)性(xing)的常不(bu)(bu)中(zhong),不(bu)(bu)修充分(fen),因為(wei)在產生脆(cui)(cui)性(xing)的溫度(du)(du)與室溫時(shi)相比,碳等理由仍并解度(du)(du)沒有很大區(qu)別,另(ling)外,脆(cui)(cui)性(xing)及脆(cui)(cui)化程度(du)(du)并不(bu)(bu)與回(hui)(hui)(hui)火(huo)溫度(du)(du)成(cheng)比例。
②. 碳化物轉(zhuan)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。
這個理論似乎告訴我們回(hui)(hui)火脆(cui)性(xing)與回(hui)(hui)火加(jia)熱、保溫溫度有關,但事實是回(hui)(hui)火脆(cui)性(xing)恰恰與冷卻方(fang)式有關。
③. 殘留奧氏體轉(zhuan)變理論
鋼(gang)在加熱奧(ao)氏(shi)(shi)體化時,由于擴散的(de)(de)作(zuo)用,碳和合金元素聚集(ji)在奧(ao)氏(shi)(shi)體晶(jing)(jing)界(jie)處,引起(qi)奧(ao)氏(shi)(shi)體晶(jing)(jing)內與晶(jing)(jing)界(jie)處成分(fen)不均勻。淬(cui)火(huo)冷(leng)卻(que)后,晶(jing)(jing)內組織(zhi)發生(sheng)了(le)馬氏(shi)(shi)體轉變,晶(jing)(jing)界(jie)處因(yin)含有較(jiao)高的(de)(de)碳和合金元素,呈薄膜(mo)狀的(de)(de)奧(ao)氏(shi)(shi)體較(jiao)穩定(ding),沒發生(sheng)轉變而保留下來。在回火(huo)加熱時,由于碳和合金元素的(de)(de)析出降低(di)了(le)其(qi)穩定(ding)性,在回火(huo)冷(leng)卻(que)時,發生(sheng)了(le)馬氏(shi)(shi)體相變,從(cong)而引起(qi)脆性。
但是,這一理論與回火后緩慢冷(leng)(leng)卻有脆(cui)性(xing),快速冷(leng)(leng)卻則無脆(cui)性(xing)的(de)事實相矛(mao)盾,并(bing)且不能解釋回火脆(cui)性(xing)可逆性(xing)的(de)特(te)征。
④. 雜質元素(su)晶(jing)界偏析理論。
當鋼(gang)中含(han)有(you)(you)低熔(rong)點的銻、磷、錫等雜(za)(za)質(zhi)(zhi)元(yuan)素(su)時(shi),在(zai)(zai)(zai)鋼(gang)加熱過(guo)程中,它們溶(rong)于固溶(rong)體內,使鐵的晶(jing)(jing)格產(chan)生彈性(xing)畸變和系統能量增(zeng)高,晶(jing)(jing)界(jie)(jie)處由(you)于缺(que)陷較多,在(zai)(zai)(zai)一定(ding)條件(jian)下,雜(za)(za)質(zhi)(zhi)會(hui)(hui)自(zi)發地向晶(jing)(jing)界(jie)(jie)區偏聚。另外(wai),在(zai)(zai)(zai)回(hui)火過(guo)程中,蕨化(hua)(hua)物沉淀析出(chu)時(shi),雜(za)(za)質(zhi)(zhi)元(yuan)素(su)會(hui)(hui)被排斥(chi)在(zai)(zai)(zai)碳(tan)化(hua)(hua)物之外(wai),促使基體利碳(tan)化(hua)(hua)物界(jie)(jie)面附近的雜(za)(za)質(zhi)(zhi)元(yuan)素(su)濃(nong)度(du)(du)增(zeng)加。雜(za)(za)質(zhi)(zhi)元(yuan)素(su)的這種(zhong)不規則的濃(nong)集層降低了晶(jing)(jing)面間的結合力,為裂紋提供了成核和擴展的機(ji)會(hui)(hui),持這種(zhong)觀(guan)點的研究者(zhe)還指出(chu),當鋼(gang)中含(han)有(you)(you)鉻、鎳等元(yuan)素(su)時(shi),由(you)于在(zai)(zai)(zai)奧氏體化(hua)(hua)過(guo)程中也(ye)會(hui)(hui)產(chan)生一定(ding)程度(du)(du)的偏聚,而合金元(yuan)素(su)和雜(za)(za)質(zhi)(zhi)之間存在(zai)(zai)(zai)化(hua)(hua)學(xue)親合力,又加強(qiang)了雜(za)(za)質(zhi)(zhi)元(yuan)素(su)的偏聚程度(du)(du),所以,含(han)鉻、鎳等元(yuan)素(su)的合金鋼(gang)的回(hui)火脆(cui)性(xing)更明(ming)顯一些。
但是,這個理論也沒能解釋清楚(chu)回火脆(cui)性和回火冷卻速度有密切關系的原因。
總之,關(guan)于(yu)鋼的(de)(de)回火脆性(xing)的(de)(de)實(shi)質(zhi)還是(shi)一(yi)個需(xu)要(yao)繼續深入探(tan)討的(de)(de)課題。雖然(ran),目(mu)前還缺少一(yi)個最完善(shan)的(de)(de)理(li)論(lun)來解釋鋼的(de)(de)回火脆性(xing)。但在某(mou)些方(fang)面(mian)還是(shi)有相似觀點(dian)的(de)(de)。
①. 沖(chong)擊斷裂基本(ben)上是沿晶界(jie)發生的。可以認(ren)為(wei)回火(huo)脆(cui)性是晶界(jie)轉變(bian)的結果(guo)。
②. 第二類回火脆(cui)性是可逆的。可以認為回火脆(cui)性應(ying)該與某些(xie)析出(chu)物的溶解、析出(chu)過程有(you)關。
③. 第二(er)類回火脆性的產生與回火冷卻速度(du)相關,可以認為(wei)回火脆性與回火冷卻過程(cheng)中(zhong)是否(fou)有(you)析出物有(you)關。
3. 鋼的回火脆性的判斷和評價(jia)
第二(er)類(lei)回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)脆(cui)性的(de)(de)產(chan)生與回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)速度(du)有關,所以,一(yi)般用(yong)鋼在回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)快冷(leng)(leng)(leng)(leng)和緩(huan)(huan)冷(leng)(leng)(leng)(leng)后(hou)所測到的(de)(de)沖(chong)擊值(zhi)的(de)(de)比值(zhi)來評價其是否(fou)有回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)脆(cui)性及其嚴重(zhong)程度(du)。如某材(cai)料的(de)(de)兩組(zu)沖(chong)擊試樣,保證在其他條件相同的(de)(de)條件下,一(yi)組(zu)回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)采(cai)用(yong)快冷(leng)(leng)(leng)(leng),另一(yi)組(zu)采(cai)用(yong)緩(huan)(huan)慢(man)冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que),若(ruo)快冷(leng)(leng)(leng)(leng)樣沖(chong)擊功(gong)為(wei)90J,緩(huan)(huan)慢(man)冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)樣沖(chong)擊功(gong)為(wei)60J,則(ze)Δ=90/60=1.5,稱(cheng)Δ為(wei)回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)脆(cui)性敏感系(xi)數。一(yi)般當Δ>1,即認為(wei)有回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)脆(cui)性傾向(xiang),Δ值(zhi)越(yue)大,說明該材(cai)料在回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)溫度(du)下的(de)(de)回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)脆(cui)性越(yue)嚴重(zhong)。
這種評價(jia)回火(huo)脆(cui)性(xing)的(de)方(fang)法,一般能滿足(zu)常規條件(jian)下工(gong)(gong)作零件(jian)對(dui)韌(ren)性(xing)的(de)需(xu)要(yao),在一些特殊環境和(he)條件(jian)下工(gong)(gong)作零件(jian),對(dui)材(cai)料(liao)韌(ren)性(xing)及韌(ren)性(xing)變化有特別要(yao)求時,還應該(gai)采用(yong)更(geng)(geng)嚴格的(de)評價(jia)方(fang)法。如測(ce)(ce)定材(cai)料(liao)的(de)冷脆(cui)性(xing)轉變溫度(du),或測(ce)(ce)定材(cai)料(liao)不同回火(huo)冷卻方(fang)式對(dui)冷脆(cui)轉變溫度(du)提高程(cheng)度(du)的(de)影響等。當然,這些測(ce)(ce)試(shi)和(he)評價(jia)更(geng)(geng)復雜,成本更(geng)(geng)高。
4. 合金元素(su)對回火脆性(xing)的影(ying)響
一般認為碳鋼是(shi)對回(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)(xing)不敏(min)感的鋼,合(he)金元(yuan)素(su)對回(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)(xing)有(you)(you)不同程(cheng)度的影(ying)響(xiang),而且還與(yu)其(qi)含量、與(yu)碳及(ji)其(qi)他合(he)金元(yuan)素(su)的配比有(you)(you)關。合(he)金元(yuan)素(su)對回(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)(xing)的影(ying)響(xiang)可大(da)致(zhi)分為以下情況(kuang)。增大(da)回(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)(xing)的元(yuan)素(su)有(you)(you)錳硅、鉻、釩(fan)、磷(lin)、氫、硼等(deng);減小(xiao)回(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)(xing)的元(yuan)素(su)有(you)(you)鉬(mu)、鎢等(deng);對回(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)(xing)影(ying)響(xiang)不明顯的元(yuan)素(su)有(you)(you)鈦、鈮、鋯(gao)等(deng);銅、鎳等(deng)元(yuan)素(su)單獨影(ying)響(xiang)作用(yong)不大(da)。
在馬氏(shi)體不(bu)銹鋼中(zhong)的主要合金元素(su)對(dui)回火脆性傾(qing)向影響情況如下(xia):
①. 鉻(ge):對回火脆(cui)性有影響(xiang),且隨鉻(ge)含量的(de)增加(jia)而(er)增加(jia)。當鋼(gang)中(zhong)還有鎳、錳、磷元(yuan)素時,影響(xiang)更大。
②. 鎳:鎳元素(su)本身對回火(huo)脆性(xing)影(ying)響不明(ming)顯(xian),但與鉻、錳、磷等元素(su)在一起時,則產生回火(huo)脆性(xing)。
③. 釩:增大回(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)。但(dan)加釩的鋼提高了抗回(hui)火(huo)穩定(ding)性(xing),-般采用更(geng)高的溫(wen)度(du)回(hui)火(huo),可能遠離鋼的回(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)溫(wen)度(du)區(qu)間,所以,實用上(shang)對回(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)反(fan)映不很明顯(xian)。
④. 鉬:有(you)人認為鉬本(ben)身對(dui)回(hui)火脆(cui)(cui)性有(you)影響,但(dan)適當地(di)加(jia)入有(you)回(hui)火脆(cui)(cui)性的(de)鉻(ge)鋼、鉻(ge)-鎳(nie)鋼、鎳(nie)-錳(meng)(meng)鋼、鉻(ge)-錳(meng)(meng)鋼中,反而(er)(er)會減小和消(xiao)除鋼的(de)回(hui)火脆(cui)(cui)性。但(dan)也有(you)資料報道(dao),在某些鋼中,當鉬含量超過一(yi)定(ding)量時(shi),反而(er)(er)增(zeng)大了(le)回(hui)火脆(cui)(cui)性。
在馬氏體(ti)類不銹(xiu)鋼中,一般認為都有回(hui)(hui)火脆性(xing)傾(qing)向,其中,2Cr13、1Cr17Ni2、0Cr13Ni4Mo等有明顯的回(hui)(hui)火脆性(xing)傾(qing)向。
5. 減小和(he)消除回火脆性(xing)的方法
鋼的回(hui)(hui)火脆性(xing),特別是(shi)第二類回(hui)(hui)火脆性(xing)給許多材(cai)料(liao)在(zai)使用(yong)中(zhong)帶來(lai)危(wei)害,應引(yin)起注意。在(zai)減(jian)小(xiao)或消除鋼的回(hui)(hui)火脆性(xing)方面(mian)(mian),人們做(zuo)了(le)大(da)量工(gong)作(zuo),并積(ji)累了(le)一些經驗。在(zai)工(gong)程實用(yong)上可采取的手(shou)段:一方面(mian)(mian)從控(kong)制(zhi)化學成分入(ru)手(shou),另(ling)一方面(mian)(mian)是(shi)從改善(shan)回(hui)(hui)火冷卻方法上做(zuo)工(gong)作(zuo)。
屬(shu)于化學成分(fen)方(fang)面的(de)(de)(de)措施,包括合理設計鋼(gang)的(de)(de)(de)成分(fen),控制引起回(hui)火脆性的(de)(de)(de)合金(jin)元(yuan)素的(de)(de)(de)含量和配(pei)比(bi),或者合理加入減(jian)小回(hui)火脆性的(de)(de)(de)合金(jin)元(yuan)素,如(ru)鉬(mu)、鎢等(deng)。再就是提高鋼(gang)的(de)(de)(de)純度,減(jian)少雜質(zhi)和低熔(rong)點元(yuan)素。
在(zai)熱處(chu)理方(fang)法上(shang),最簡單可(ke)行的(de)是用(yong)回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)快冷方(fang)法。為減少因回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)快冷產生(sheng)(sheng)的(de)應(ying)力,對于大型工(gong)件或要求嚴格控制殘(can)留(liu)應(ying)力的(de)工(gong)件,可(ke)在(zai)回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)快冷后(hou),再采用(yong)一次低于產生(sheng)(sheng)回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)脆(cui)性溫度(du)(du)下的(de)去(qu)應(ying)力回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)。也有的(de)采用(yong)兩段(duan)回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)冷卻(que)方(fang)法,即回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)保溫后(hou),先(xian)快速冷卻(que)至產生(sheng)(sheng)回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)脆(cui)性溫度(du)(du)以下的(de)溫度(du)(du),再入爐繼續以緩(huan)慢方(fang)式(shi)冷卻(que)。當然,這在(zai)實際操(cao)作上(shang)不易準確控制分段(duan)的(de)時機。
對某(mou)些成(cheng)分的鋼,可以(yi)降低淬火(huo)(huo)加(jia)熱溫度減輕(qing)回火(huo)(huo)脆性。現在(zai)(zai),我們可以(yi)概括地總結一下:馬氏體不(bu)銹(xiu)鋼中,由于含有13%左右的鉻及(ji)其他合金元素,使其在(zai)(zai)加(jia)熱奧氏體化(hua)、冷卻(que)發生組織轉變及(ji)淬火(huo)(huo)后回火(huo)(huo)過程中具有了與碳鋼不(bu)同的特(te)征(zheng)。
(1) 狀態圖有了(le)(le)改變(bian),縮小(xiao)了(le)(le)γ相區。
(2) 改變(bian)了共析溫(wen)度和共析碳(tan)含量,降(jiang)低了馬(ma)氏體轉變(bian)溫(wen)度。
(3) 鋼在加熱(re)奧氏體化時(shi),應提高加熱(re)保(bao)溫(wen)溫(wen)度和延長保(bao)溫(wen)時(shi)間。
(4) 奧氏體穩定程度提(ti)高了,可以采用較緩慢的淬火冷卻方式(shi),充(chong)分(fen)獲得馬氏體組織(zhi),提(ti)高了鋼(gang)的淬透性。
(5) 增加了淬火(huo)組(zu)織中的殘留奧氏體量(liang)。
(6) 與碳鋼(gang)相比(bi),在獲(huo)得相同(tong)硬度和強度的情況下,需(xu)提高(gao)回火(huo)溫(wen)度,延長(chang)回火(huo)保溫(wen)時間。
(7) 增加了鋼(gang)的(de)回(hui)(hui)火脆(cui)性(xing)傾向,必要時采(cai)用快冷,以(yi)減少鋼(gang)的(de)回(hui)(hui)火脆(cui)性(xing)。