眾所(suo)周知,淬火鋼(gang)不能(neng)直(zhi)接應用于工程,必須經(jing)過回火才可(ke)使用。


一、馬氏(shi)體不銹(xiu)鋼的回火(huo)轉(zhuan)變


 在線亞洲日產一區二區: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(di)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)更進一步的(de)(de)(de)(de)研究認(ren)為(wei),在馬(ma)氏(shi)體分(fen)解并析出(chu)碳(tan)化(hua)物之前,馬(ma)氏(shi)體中(zhong)過飽和的(de)(de)(de)(de)碳(tan)原子已經有(you)一個偏(pian)(pian)聚過程(還不是析出(chu)),碳(tan)原子形成十分(fen)細(xi)小的(de)(de)(de)(de)偏(pian)(pian)聚團(tuan)(tuan)。對于較(jiao)高含(han)碳(tan)量的(de)(de)(de)(de)鋼,這(zhe)個偏(pian)(pian)聚團(tuan)(tuan)向馬(ma)氏(shi)體的(de)(de)(de)(de)孿(luan)晶界面偏(pian)(pian)聚。而(er)在較(jiao)低含(han)碳(tan)量的(de)(de)(de)(de)鋼中(zhong),這(zhe)個偏(pian)(pian)聚團(tuan)(tuan)向馬(ma)氏(shi)體的(de)(de)(de)(de)位錯線(xian)附(fu)近(jin)的(de)(de)(de)(de)條片界面上偏(pian)(pian)聚。有(you)的(de)(de)(de)(de)資料將這(zhe)個碳(tan)原子的(de)(de)(de)(de)偏(pian)(pian)聚過程稱為(wei)馬(ma)氏(shi)體回火(huo)的(de)(de)(de)(de)準備階段(duan)。


 在(zai)馬氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼中,雖然有鉻的(de)存在(zai),但由于這個階段的(de)溫度較低,所(suo)以,鉻不(bu)會對于這個階段產(chan)生明(ming)顯的(de)影響(xiang)。


 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。


 淬火鋼在完成這個階(jie)段轉變后(hou),經低溫回火的(de)馬氏體(ti)性(xing)能略有改變,并有以下特點。


 ①. 和淬火狀態的(de)馬氏體相同,低溫回(hui)火馬氏體的(de)強度主要由(you)鋼的(de)含(han)碳量來決定。合金元(yuan)素對提(ti)高(gao)回(hui)火馬氏體強度的(de)作用很小。


 ②. 含碳(tan)量大于(yu)(yu)0.3%的馬(ma)(ma)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)低(di)溫(wen)(wen)回火時,基體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)的固溶(rong)(rong)(rong)成會由于(yu)(yu)碳(tan)的析出(chu)(chu)而下降(jiang),降(jiang)至0.2%~0.3%范圍(wei)之(zhi)內(nei),由碳(tan)過飽和(he)固溶(rong)(rong)(rong)所(suo)引起的晶(jing)格畸變大部分會消除。雖然碳(tan)量的變化(hua)仍會影(ying)響(xiang)馬(ma)(ma)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的強度,但碳(tan)對淬火馬(ma)(ma)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)是以固溶(rong)(rong)(rong)強化(hua)方(fang)式產生影(ying)響(xiang)的,而對低(di)溫(wen)(wen)回火馬(ma)(ma)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)則是以析出(chu)(chu)碳(tan)化(hua)物數(shu)量為(wei)主要影(ying)響(xiang)方(fang)式。所(suo)以,鋼碳(tan)含量的增加對低(di)溫(wen)(wen)回火馬(ma)(ma)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)強度的影(ying)響(xiang)不(bu)如對淬火馬(ma)(ma)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的影(ying)響(xiang)大。


 ③. 合金(jin)(jin)元素(su)雖對回(hui)火馬氏體的(de)(de)強度影響不大(da),卻能明顯影響它的(de)(de)韌性(xing)。低溫回(hui)火時,等(deng)強度的(de)(de)合金(jin)(jin)鋼(gang)沖擊值可比碳(tan)鋼(gang)高幾倍。


2. 殘留奧氏體的轉變階(jie)段(第Ⅱ階(jie)段)


  在回(hui)火230~280℃溫度范(fan)圍內,馬氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)分(fen)解(jie)(jie)還在進行(xing),馬氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)內的(de)(de)(de)(de)含碳(tan)量(liang)繼(ji)續降(jiang)低,與(yu)(yu)此同(tong)時,還發生殘(can)(can)留奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian)(bian),即殘(can)(can)留奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)分(fen)解(jie)(jie),分(fen)解(jie)(jie)產物為(wei)低碳(tan)的(de)(de)(de)(de)馬氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)和ε型碳(tan)化物。回(hui)火時殘(can)(can)留奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian)(bian)與(yu)(yu)過冷奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)在這一溫度范(fan)圍的(de)(de)(de)(de)分(fen)解(jie)(jie)情況相似,即以類似于貝氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian)(bian)方式轉(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian)(bian)。


 殘(can)留(liu)奧(ao)氏體(ti)中(zhong)的(de)(de)含(han)碳量(liang)對這(zhe)個階段的(de)(de)轉變(bian)沒有大的(de)(de)影響,合金元素(su),特別是鉻(ge)會(hui)提高殘(can)留(liu)奧(ao)氏體(ti)轉變(bian)溫度范圍,并可(ke)抑(yi)制殘(can)留(liu)奧(ao)氏體(ti)的(de)(de)轉變(bian)。


 由于殘留(liu)奧氏(shi)體(ti)的分解產物(wu)是低碳馬(ma)氏(shi)體(ti)和ε型(xing)碳化物(wu)(或分解成下貝氏(shi)體(ti)),所以,對鋼會(hui)有強化作用(yong),出(chu)現明顯的硬化現象(xiang)。


 3. χ、θ碳(tan)化物的(de)形成階(jie)段(第(di)Ⅲ階(jie)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)這個溫度區間回火,由于馬氏體中碳(tan)的(de)(de)(de)繼續析出,晶格畸(ji)變(bian)基(ji)本消除,,析出的(de)(de)(de)碳(tan)化(hua)(hua)物質(zhi)點有(you)聚合傾向,組織中的(de)(de)(de)位錯(cuo)密度減(jian)少,李晶界消除,這一(yi)系列(lie)變(bian)化(hua)(hua),使(shi)鋼的(de)(de)(de)硬度和強度有(you)所下降,但在(zai)這個階段(duan),有(you)些(xie)鋼會產生脆性,即第一(yi)類(lei)回火脆性。在(zai)馬氏體不銹鋼中,由于鉻元素的(de)(de)(de)存在(zai),對碳(tan)化(hua)(hua)物的(de)(de)(de)形成會起到阻礙作用。


 4. 碳化物的集聚(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(ji)上,在第皿階段后期(qi),大(da)約從300℃開(kai)始(shi),碳化物開(kai)始(shi)集聚、長(chang)大(da)。400℃以上,這個(ge)過程更明顯了(le)。


  電(dian)子顯微鏡分析表明:在較低溫度(du)下(xia)回(hui)(hui)火時形(xing)成的碳(tan)化(hua)(hua)物呈(cheng)圓(yuan)片(pian)狀(zhuang),隨回(hui)(hui)火溫度(du)的提(ti)高逐漸粗化(hua)(hua),最后變(bian)成球狀(zhuang)。在550℃以上(shang),獲得顆(ke)粒(li)狀(zhuang)碳(tan)化(hua)(hua)物,再(zai)提(ti)高回(hui)(hui)火溫度(du),碳(tan)化(hua)(hua)物顆(ke)粒(li)粗化(hua)(hua)、變(bian)大(da)。在碳(tan)化(hua)(hua)物集聚(ju)、長(chang)大(da)的過程中,發(fa)生(sheng)了碳(tan)及合金元素的擴散(san)。


  鋼中的合(he)金元素在(zai)這一(yi)階(jie)段發揮(hui)了(le)明(ming)顯(xian)的作用,因為溫度(du)較高(gao),合(he)金元素已經有(you)能力(li)進行擴散和(he)移動。所以,合(he)金元素在(zai)鐵素體(ti)和(he)碳化(hua)物(wu)之間進行重(zhong)新分配。


  由于碳(tan)從鐵(tie)素體中充分析出及碳(tan)化(hua)物的集聚長大,鋼的硬度(du)(du)和(he)(he)強度(du)(du)下降,而塑性和(he)(he)韌性上升,使鋼具(ju)有優良的綜合(he)性能。但(dan)有些合(he)金(jin)鋼在這個溫度(du)(du)區間回火時,會產生第二類回火脆性。


  馬氏體不(bu)(bu)銹鋼(gang)中(zhong)含有較高的鉻,并在淬(cui)火(huo)鋼(gang)回火(huo)過程(cheng)中(zhong)的各個階段產生不(bu)(bu)同(tong)程(cheng)度的作用。


  鉻(ge)是強碳(tan)(tan)化物(wu)(wu)形成元素(su),會(hui)增加碳(tan)(tan)化物(wu)(wu)原子間的(de)結合力,使碳(tan)(tan)化物(wu)(wu)的(de)細小(xiao)顆(ke)粒的(de)溶解(jie)難以進(jin)行(xing),所以,會(hui)阻(zu)礙較大(da)碳(tan)(tan)化物(wu)(wu)顆(ke)粒的(de)長大(da)、集(ji)(ji)聚,也就會(hui)使回火鋼因碳(tan)(tan)化物(wu)(wu)集(ji)(ji)聚長大(da)而引起(qi)的(de)硬度(du)下降作用減(jian)弱。


  另(ling)外,在較高溫度回火時(shi),由于含鉻的特殊碳化物的彌(mi)散析出,使回火鋼(gang)的硬度產生回升現象(xiang)。


  有的資料顯示,含鉻12%的馬氏體(ti)不銹鋼(gang)在(zai)450℃左右(you)回火時,會出現硬度最高點(dian),并認(ren)為,這(zhe)除(chu)了鉻阻礙(ai)碳化(hua)物(wu)(wu)長大和特殊碳化(hua)物(wu)(wu)彌散析(xi)出的原因外,還可能與殘留奧氏體(ti)轉變成回火馬氏體(ti)有關。


 綜上所述,鉻在馬氏體不銹鋼回火轉(zhuan)變過程中(zhong)、發揮阻礙回火續變的作用(yong)。這就是為什么要獲得與碳含量相同的碳鋼同樣硬度和(he)(he)強(qiang)度時,必須提(ti)高回火溫度和(he)(he)延長(chang)保溫時間(jian)的原(yuan)因。




二、馬氏體不銹鋼的回火脆性


 1. 回火(huo)脆(cui)性分類


  鋼的回火(huo)(huo)脆(cui)性(xing)(xing)是指某些(xie)淬火(huo)(huo)鋼在(zai)某一(yi)溫(wen)(wen)(wen)度(du)區(qu)間(jian)回火(huo)(huo)時(shi),沖擊韌(ren)性(xing)(xing)下降、脆(cui)性(xing)(xing)增加的特性(xing)(xing)。在(zai)250~400℃溫(wen)(wen)(wen)度(du)區(qu)間(jian)產(chan)(chan)生的脆(cui)性(xing)(xing)稱(cheng)(cheng)第一(yi)類回火(huo)(huo)脆(cui)性(xing)(xing),由于(yu)產(chan)(chan)生的溫(wen)(wen)(wen)度(du)較(jiao)低,又(you)稱(cheng)(cheng)低溫(wen)(wen)(wen)回火(huo)(huo)脆(cui)性(xing)(xing),這種回火(huo)(huo)脆(cui)性(xing)(xing)產(chan)(chan)生后(hou),可(ke)以用更高(gao)溫(wen)(wen)(wen)度(du)的加熱消除,之后(hou),再在(zai)脆(cui)性(xing)(xing)產(chan)(chan)生溫(wen)(wen)(wen)區(qu)回火(huo)(huo)時(shi)將不再產(chan)(chan)生脆(cui)性(xing)(xing),所以,也(ye)稱(cheng)(cheng)不可(ke)逆(ni)回火(huo)(huo)脆(cui)性(xing)(xing)。大(da)多數鋼都有第一(yi)類回火(huo)(huo)脆(cui)性(xing)(xing):


  在(zai)450~700℃溫(wen)度(du)區間產生的脆(cui)(cui)性(xing)稱第(di)二類回火脆(cui)(cui)性(xing),由于產生的溫(wen)度(du)較高(gao),又(you)稱高(gao)溫(wen)回火脆(cui)(cui)性(xing),這種脆(cui)(cui)性(xing)產生后(hou),可(ke)以(yi)通(tong)過高(gao)于脆(cui)(cui)化(hua)溫(wen)度(du)加熱(re)后(hou)快冷予以(yi)消(xiao)除,但消(xiao)除后(hou)如(ru)果再次在(zai)脆(cui)(cui)化(hua)溫(wen)度(du)加熱(re)緩冷,則又(you)重復產生脆(cui)(cui)性(xing),所以(yi),也(ye)稱可(ke)逆回火脆(cui)(cui)性(xing)。


 第二(er)(er)類回(hui)(hui)火脆性(xing)多(duo)產(chan)生(sheng)于(yu)(yu)鉻一(yi)錳(meng)、鉻-鎳(nie)等合(he)金鋼中,因(yin)為許多(duo)工(gong)程零件需(xu)要(yao)在(zai)高(gao)溫回(hui)(hui)火后使用,回(hui)(hui)火溫度可能重合(he)于(yu)(yu)脆化溫度,所以(yi),人們對第二(er)(er)類回(hui)(hui)火脆性(xing)更重視,研究(jiu)也(ye)比較深入。


 2. 回火(huo)脆性產生的原因


 關于回火脆性的產生原因和(he)(he)本質,雖(sui)有大量的研究,但(dan)仍(reng)未有統一的意見,存在不同的假說(shuo)和(he)(he)理論。


①. 析出理論


 淬火(huo)鋼回(hui)火(huo)時(shi),淬火(huo)馬氏體(ti)中(zhong)過飽(bao)和的(de)(de)碳優先,以(yi)晶間斷裂為(wei)主要特征(zheng)的(de)(de)事實來證明。還有的(de)(de)研究者認為(wei)是(shi)鋼回(hui)火(huo)時(shi),在(zai)某一溫(wen)(wen)度(du)(du)條件下,各種組約在(zai)固溶體(ti)中(zhong)的(de)(de)溶解的(de)(de)回(hui)冷卻(que)時(shi)被(bei)溶物(wu)從固溶體(ti)中(zhong)析出,并(bing)以(yi)不(bu)利(li)于韌性(xing)的(de)(de)狀態分布(bu)。反之(zhi),快(kuai)診(zhen)求(qiu)它(ta)們被(bei)保留在(zai)固并(bing)以(yi)不(bu)利(li)的(de)(de)韌性(xing)無測顯影響。但用析出物(wu)來解釋回(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)的(de)(de)常不(bu)中(zhong),不(bu)修(xiu)充分,因為(wei)在(zai)產(chan)生脆(cui)性(xing)的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)與室溫(wen)(wen)時(shi)相(xiang)比,碳等(deng)理由仍并(bing)解度(du)(du)沒(mei)有很大(da)區別,另外(wai),脆(cui)性(xing)及(ji)脆(cui)化程度(du)(du)并(bing)不(bu)與回(hui)火(huo)溫(wen)(wen)度(du)(du)成比例(li)。


②. 碳化物轉變理(li)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(li)論似乎告(gao)訴我們回火(huo)脆(cui)性與回火(huo)加熱、保溫溫度有關,但事實是回火(huo)脆(cui)性恰(qia)恰(qia)與冷卻方式有關。


③. 殘(can)留奧(ao)氏體轉變理論(lun)


  鋼(gang)在(zai)加(jia)熱奧氏體(ti)(ti)化時(shi)(shi)(shi),由于擴散的(de)作用,碳(tan)和合(he)金(jin)元素聚集(ji)在(zai)奧氏體(ti)(ti)晶(jing)界(jie)處(chu),引起(qi)奧氏體(ti)(ti)晶(jing)內與晶(jing)界(jie)處(chu)成分不均勻。淬火冷(leng)卻后,晶(jing)內組織發生了馬(ma)(ma)氏體(ti)(ti)轉變(bian),晶(jing)界(jie)處(chu)因含有較(jiao)高的(de)碳(tan)和合(he)金(jin)元素,呈(cheng)薄膜狀(zhuang)的(de)奧氏體(ti)(ti)較(jiao)穩定,沒發生轉變(bian)而保留下來。在(zai)回火加(jia)熱時(shi)(shi)(shi),由于碳(tan)和合(he)金(jin)元素的(de)析(xi)出(chu)降(jiang)低了其穩定性(xing),在(zai)回火冷(leng)卻時(shi)(shi)(shi),發生了馬(ma)(ma)氏體(ti)(ti)相變(bian),從而引起(qi)脆性(xing)。


  但是(shi),這一(yi)理(li)論與回火(huo)(huo)后緩慢冷(leng)卻有脆性,快速冷(leng)卻則(ze)無(wu)脆性的事實(shi)相矛盾,并且不(bu)能解(jie)釋(shi)回火(huo)(huo)脆性可逆性的特征(zheng)。


④. 雜質(zhi)元素晶界偏析理論。


 當鋼(gang)中含有低熔(rong)點的銻、磷、錫等(deng)雜(za)質(zhi)(zhi)(zhi)元(yuan)素時(shi),在(zai)(zai)鋼(gang)加熱(re)過(guo)程中,它們溶于固溶體內,使(shi)鐵的晶格產生彈性(xing)畸變(bian)和(he)系統能量(liang)增高,晶界(jie)(jie)處(chu)由(you)(you)于缺(que)陷較(jiao)多,在(zai)(zai)一(yi)定(ding)條件(jian)下(xia),雜(za)質(zhi)(zhi)(zhi)會(hui)自發地向(xiang)晶界(jie)(jie)區(qu)偏聚(ju)。另外(wai),在(zai)(zai)回火(huo)過(guo)程中,蕨化(hua)物沉淀析出時(shi),雜(za)質(zhi)(zhi)(zhi)元(yuan)素會(hui)被排斥在(zai)(zai)碳化(hua)物之(zhi)外(wai),促使(shi)基體利碳化(hua)物界(jie)(jie)面(mian)附近的雜(za)質(zhi)(zhi)(zhi)元(yuan)素濃(nong)度增加。雜(za)質(zhi)(zhi)(zhi)元(yuan)素的這種不(bu)規則(ze)的濃(nong)集(ji)層降低了(le)晶面(mian)間的結(jie)合(he)力,為裂紋提供(gong)了(le)成核(he)和(he)擴展的機會(hui),持這種觀點的研究(jiu)者(zhe)還指出,當鋼(gang)中含有鉻(ge)(ge)、鎳等(deng)元(yuan)素時(shi),由(you)(you)于在(zai)(zai)奧(ao)氏體化(hua)過(guo)程中也會(hui)產生一(yi)定(ding)程度的偏聚(ju),而合(he)金元(yuan)素和(he)雜(za)質(zhi)(zhi)(zhi)之(zhi)間存(cun)在(zai)(zai)化(hua)學親合(he)力,又(you)加強了(le)雜(za)質(zhi)(zhi)(zhi)元(yuan)素的偏聚(ju)程度,所以,含鉻(ge)(ge)、鎳等(deng)元(yuan)素的合(he)金鋼(gang)的回火(huo)脆性(xing)更明顯一(yi)些。


 但是,這個理(li)論(lun)也沒能解(jie)釋(shi)清楚回火脆性(xing)和回火冷卻速度有密切關系的原因(yin)。


 總之(zhi),關(guan)于鋼的(de)回火(huo)(huo)脆(cui)性的(de)實質還(huan)(huan)(huan)是(shi)一個需要繼續(xu)深入探討的(de)課題。雖然,目前(qian)還(huan)(huan)(huan)缺少一個最完(wan)善的(de)理(li)論來解釋(shi)鋼的(de)回火(huo)(huo)脆(cui)性。但(dan)在(zai)某(mou)些方面還(huan)(huan)(huan)是(shi)有相似觀點的(de)。


 ①. 沖擊斷裂基本上是沿晶(jing)界發生的(de)。可以認為回(hui)火脆(cui)性是晶(jing)界轉變的(de)結(jie)果。


 ②. 第二類回(hui)火(huo)脆性(xing)是可逆的(de)。可以認為(wei)回(hui)火(huo)脆性(xing)應該與某些析出物的(de)溶解、析出過(guo)程有(you)關(guan)。


 ③. 第二類回(hui)火(huo)脆性的產生與回(hui)火(huo)冷卻速度相關(guan),可(ke)以認為回(hui)火(huo)脆性與回(hui)火(huo)冷卻過程(cheng)中是(shi)否有析出物有關(guan)。


 3. 鋼(gang)的(de)回火脆性(xing)的(de)判(pan)斷和評價(jia)


 第二(er)類(lei)回(hui)火(huo)(huo)(huo)脆性的(de)(de)(de)產生與(yu)回(hui)火(huo)(huo)(huo)冷卻速度有關,所(suo)以,一般用鋼在回(hui)火(huo)(huo)(huo)快(kuai)(kuai)冷和(he)緩冷后所(suo)測(ce)到的(de)(de)(de)沖(chong)擊值的(de)(de)(de)比值來(lai)評(ping)價其是否有回(hui)火(huo)(huo)(huo)脆性及其嚴重(zhong)程度。如某(mou)材料的(de)(de)(de)兩組(zu)(zu)沖(chong)擊試(shi)樣,保證在其他(ta)條件相同(tong)的(de)(de)(de)條件下,一組(zu)(zu)回(hui)火(huo)(huo)(huo)采用快(kuai)(kuai)冷,另一組(zu)(zu)采用緩慢(man)冷卻,若快(kuai)(kuai)冷樣沖(chong)擊功為(wei)(wei)90J,緩慢(man)冷卻樣沖(chong)擊功為(wei)(wei)60J,則Δ=90/60=1.5,稱(cheng)Δ為(wei)(wei)回(hui)火(huo)(huo)(huo)脆性敏感系數。一般當Δ>1,即認為(wei)(wei)有回(hui)火(huo)(huo)(huo)脆性傾向(xiang),Δ值越大,說(shuo)明該(gai)材料在回(hui)火(huo)(huo)(huo)溫度下的(de)(de)(de)回(hui)火(huo)(huo)(huo)脆性越嚴重(zhong)。


 這種評(ping)價(jia)回火(huo)脆(cui)性的(de)方(fang)法,一般能滿足常規條件(jian)(jian)下工作(zuo)零件(jian)(jian)對韌(ren)性的(de)需要,在一些(xie)(xie)特殊環境和條件(jian)(jian)下工作(zuo)零件(jian)(jian),對材料韌(ren)性及韌(ren)性變化有特別要求時,還(huan)應(ying)該采(cai)用(yong)更嚴格的(de)評(ping)價(jia)方(fang)法。如(ru)測(ce)定材料的(de)冷(leng)脆(cui)性轉(zhuan)變溫度(du),或測(ce)定材料不同回火(huo)冷(leng)卻方(fang)式對冷(leng)脆(cui)轉(zhuan)變溫度(du)提高(gao)程度(du)的(de)影響等(deng)。當然(ran),這些(xie)(xie)測(ce)試和評(ping)價(jia)更復雜(za),成本更高(gao)。


 4. 合金元素(su)對回火脆(cui)性(xing)的影響


  一般認為碳(tan)鋼是對(dui)回(hui)火(huo)脆(cui)(cui)性(xing)不(bu)敏感的(de)(de)鋼,合(he)(he)金(jin)元(yuan)(yuan)素對(dui)回(hui)火(huo)脆(cui)(cui)性(xing)有不(bu)同程度的(de)(de)影(ying)響(xiang),而且還與其含量(liang)、與碳(tan)及(ji)其他合(he)(he)金(jin)元(yuan)(yuan)素的(de)(de)配比有關。合(he)(he)金(jin)元(yuan)(yuan)素對(dui)回(hui)火(huo)脆(cui)(cui)性(xing)的(de)(de)影(ying)響(xiang)可大致(zhi)分為以下情況(kuang)。增大回(hui)火(huo)脆(cui)(cui)性(xing)的(de)(de)元(yuan)(yuan)素有錳(meng)硅、鉻、釩(fan)、磷、氫、硼(peng)等;減小回(hui)火(huo)脆(cui)(cui)性(xing)的(de)(de)元(yuan)(yuan)素有鉬(mu)、鎢等;對(dui)回(hui)火(huo)脆(cui)(cui)性(xing)影(ying)響(xiang)不(bu)明顯的(de)(de)元(yuan)(yuan)素有鈦、鈮、鋯等;銅、鎳等元(yuan)(yuan)素單獨影(ying)響(xiang)作用不(bu)大。


 在馬(ma)氏體(ti)不銹鋼中的主要合金(jin)元素對(dui)回火脆性傾向影響情況(kuang)如(ru)下:


 ①. 鉻(ge):對回火脆性有影響,且隨鉻(ge)含量的增加而增加。當(dang)鋼中還(huan)有鎳、錳、磷元素時(shi),影響更大。


 ②. 鎳(nie):鎳(nie)元素本(ben)身(shen)對回火脆性影響不明顯,但(dan)與鉻、錳、磷等(deng)元素在一(yi)起時,則產生回火脆性。


 ③. 釩:增大回(hui)(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)(xing)。但(dan)加釩的鋼提高了抗回(hui)(hui)火(huo)穩定性(xing)(xing),-般采(cai)用(yong)更(geng)高的溫(wen)度回(hui)(hui)火(huo),可(ke)能遠(yuan)離鋼的回(hui)(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)(xing)溫(wen)度區(qu)間,所以,實用(yong)上對回(hui)(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)(xing)反映不很明顯。


 ④. 鉬:有(you)人認為鉬本身對回火(huo)(huo)脆性(xing)有(you)影響,但(dan)適當(dang)地加入有(you)回火(huo)(huo)脆性(xing)的鉻鋼、鉻-鎳鋼、鎳-錳鋼、鉻-錳鋼中(zhong),反(fan)而會減小(xiao)和消除鋼的回火(huo)(huo)脆性(xing)。但(dan)也有(you)資(zi)料報道,在某些鋼中(zhong),當(dang)鉬含(han)量超過一定(ding)量時(shi),反(fan)而增大(da)了回火(huo)(huo)脆性(xing)。


 在(zai)馬(ma)氏體類不(bu)銹鋼中(zhong),一般認為(wei)都有回火(huo)脆性傾向,其中(zhong),2Cr13、1Cr17Ni2、0Cr13Ni4Mo等有明顯的回火(huo)脆性傾向。


5. 減小和(he)消除(chu)回(hui)火脆性的方(fang)法(fa)


  鋼的(de)回(hui)(hui)(hui)火脆性,特別是第(di)二類回(hui)(hui)(hui)火脆性給許多(duo)材料在(zai)使用中帶來危害,應引起(qi)注意。在(zai)減小或消除鋼的(de)回(hui)(hui)(hui)火脆性方(fang)面,人們做了(le)大(da)量工(gong)作,并積(ji)累了(le)一些(xie)經驗。在(zai)工(gong)程(cheng)實(shi)用上(shang)可采取的(de)手(shou)段:一方(fang)面從(cong)控(kong)制化學(xue)成分入手(shou),另(ling)一方(fang)面是從(cong)改善(shan)回(hui)(hui)(hui)火冷卻方(fang)法上(shang)做工(gong)作。


 屬于化學成分方面的(de)(de)措施,包括合理設計(ji)鋼(gang)的(de)(de)成分,控制(zhi)引起(qi)回火脆性(xing)的(de)(de)合金(jin)(jin)元素的(de)(de)含(han)量和配比(bi),或者合理加入減小回火脆性(xing)的(de)(de)合金(jin)(jin)元素,如鉬、鎢等。再就是提高鋼(gang)的(de)(de)純度,減少雜質(zhi)和低熔點元素。


 在(zai)熱處理方(fang)法上,最簡單(dan)可行的(de)是用回火(huo)快冷方(fang)法。為減少因回火(huo)快冷產生的(de)應力(li),對(dui)于大型工件或要求嚴格(ge)控制殘留應力(li)的(de)工件,可在(zai)回火(huo)快冷后(hou),再采(cai)用一次(ci)低(di)于產生回火(huo)脆性溫(wen)度下(xia)(xia)的(de)去應力(li)回火(huo)。也有的(de)采(cai)用兩段回火(huo)冷卻方(fang)法,即回火(huo)保(bao)溫(wen)后(hou),先快速冷卻至產生回火(huo)脆性溫(wen)度以下(xia)(xia)的(de)溫(wen)度,再入爐繼續以緩慢(man)方(fang)式冷卻。當然,這在(zai)實際操(cao)作上不(bu)易準確控制分段的(de)時(shi)機。


 對某些成分(fen)的鋼,可以(yi)降(jiang)低(di)淬(cui)火加(jia)熱溫度減輕回(hui)(hui)火脆性。現(xian)在,我(wo)們可以(yi)概括地總結一下(xia):馬氏體不(bu)銹鋼中(zhong),由(you)于(yu)含有13%左右的鉻及其他合(he)金元(yuan)素,使其在加(jia)熱奧氏體化、冷(leng)卻發(fa)生組織轉變及淬(cui)火后(hou)回(hui)(hui)火過程(cheng)中(zhong)具(ju)有了與碳鋼不(bu)同的特征。


(1) 狀態圖有了(le)改變,縮(suo)小了(le)γ相區。


(2) 改(gai)變(bian)了共析溫(wen)度和共析碳含量,降低了馬(ma)氏(shi)體(ti)轉(zhuan)變(bian)溫(wen)度。


(3) 鋼在加熱奧氏體化時,應提(ti)高加熱保溫(wen)溫(wen)度和(he)延長保溫(wen)時間。


(4) 奧氏(shi)體(ti)穩定(ding)程度(du)提高了(le),可以采用較緩慢的淬火冷卻方式,充分獲得(de)馬氏(shi)體(ti)組(zu)織,提高了(le)鋼的淬透性。


(5) 增加了淬(cui)火組織中的殘留(liu)奧氏體量。


(6) 與碳鋼相(xiang)比,在(zai)獲得相(xiang)同硬度(du)和強(qiang)度(du)的(de)情況下(xia),需提高(gao)回(hui)火(huo)溫(wen)度(du),延長回(hui)火(huo)保(bao)溫(wen)時(shi)間。


(7) 增加了鋼的回(hui)火(huo)(huo)脆(cui)性傾向,必要時(shi)采(cai)用快冷,以減少鋼的回(hui)火(huo)(huo)脆(cui)性。