眾所周知,淬火(huo)鋼(gang)不(bu)能直接(jie)應用(yong)于(yu)工程,必須經(jing)過回火(huo)才可使用(yong)。


一、馬氏體不銹(xiu)鋼的回火轉變


 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(duan)(第Ⅰ階(jie)段(duan))


  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。


 還有更進一步的(de)研究(jiu)認(ren)為,在馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)分(fen)解(jie)并(bing)析出碳(tan)化物之前,馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)中過飽和的(de)碳(tan)原(yuan)子(zi)已經有一個(ge)(ge)偏(pian)(pian)(pian)聚過程(cheng)(還不是析出),碳(tan)原(yuan)子(zi)形成十分(fen)細(xi)小的(de)偏(pian)(pian)(pian)聚團(tuan)。對于較高含(han)(han)碳(tan)量的(de)鋼,這個(ge)(ge)偏(pian)(pian)(pian)聚團(tuan)向(xiang)馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)的(de)孿晶界(jie)面偏(pian)(pian)(pian)聚。而(er)在較低含(han)(han)碳(tan)量的(de)鋼中,這個(ge)(ge)偏(pian)(pian)(pian)聚團(tuan)向(xiang)馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)的(de)位錯線(xian)附(fu)近的(de)條片界(jie)面上偏(pian)(pian)(pian)聚。有的(de)資(zi)料(liao)將這個(ge)(ge)碳(tan)原(yuan)子(zi)的(de)偏(pian)(pian)(pian)聚過程(cheng)稱(cheng)為馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)回火的(de)準備階段。


 在馬氏體不銹(xiu)鋼中,雖然有鉻(ge)的(de)(de)存在,但(dan)由于(yu)這(zhe)個(ge)(ge)階(jie)(jie)段的(de)(de)溫度較低,所以(yi),鉻(ge)不會對(dui)于(yu)這(zhe)個(ge)(ge)階(jie)(jie)段產生明顯的(de)(de)影響。


 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。


 淬火鋼在完成這個階段轉變后,經低(di)溫回火的馬氏體性(xing)能略有改(gai)變,并(bing)有以下(xia)特點(dian)。


 ①. 和(he)淬火(huo)狀態的馬(ma)氏(shi)體(ti)相同,低溫回火(huo)馬(ma)氏(shi)體(ti)的強(qiang)度(du)主要由鋼的含碳量來決定。合金元素對提高(gao)回火(huo)馬(ma)氏(shi)體(ti)強(qiang)度(du)的作用(yong)很小。


 ②. 含碳(tan)量(liang)(liang)大(da)于0.3%的馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)低溫(wen)回(hui)火(huo)(huo)(huo)時,基(ji)體(ti)(ti)(ti)中的固(gu)溶(rong)成會(hui)由于碳(tan)的析(xi)出(chu)而下降,降至0.2%~0.3%范圍之內,由碳(tan)過飽(bao)和固(gu)溶(rong)所引起的晶格畸變大(da)部分(fen)會(hui)消除。雖然(ran)碳(tan)量(liang)(liang)的變化(hua)仍會(hui)影(ying)響(xiang)(xiang)馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)的強度(du)(du),但(dan)碳(tan)對淬火(huo)(huo)(huo)馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)是以固(gu)溶(rong)強化(hua)方式產生(sheng)影(ying)響(xiang)(xiang)的,而對低溫(wen)回(hui)火(huo)(huo)(huo)馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)則是以析(xi)出(chu)碳(tan)化(hua)物(wu)數量(liang)(liang)為主(zhu)要影(ying)響(xiang)(xiang)方式。所以,鋼碳(tan)含量(liang)(liang)的增(zeng)加對低溫(wen)回(hui)火(huo)(huo)(huo)馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)強度(du)(du)的影(ying)響(xiang)(xiang)不(bu)如對淬火(huo)(huo)(huo)馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)的影(ying)響(xiang)(xiang)大(da)。


 ③. 合(he)金(jin)(jin)元素雖對回火(huo)馬氏(shi)體的(de)強(qiang)度影響不大(da),卻能明(ming)顯影響它的(de)韌性(xing)。低溫回火(huo)時(shi),等強(qiang)度的(de)合(he)金(jin)(jin)鋼沖(chong)擊值可(ke)比碳鋼高幾倍。


2. 殘(can)留奧氏(shi)體的轉變階段(第(di)Ⅱ階段)


  在(zai)(zai)回火230~280℃溫度(du)(du)范(fan)圍內(nei),馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)分(fen)解(jie)還(huan)在(zai)(zai)進行,馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)內(nei)的(de)含碳(tan)量繼續降低,與(yu)(yu)此同(tong)時,還(huan)發生殘留奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)轉(zhuan)變,即殘留奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)分(fen)解(jie),分(fen)解(jie)產物為低碳(tan)的(de)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)和ε型碳(tan)化(hua)物。回火時殘留奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)轉(zhuan)變與(yu)(yu)過冷奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)在(zai)(zai)這(zhe)一溫度(du)(du)范(fan)圍的(de)分(fen)解(jie)情況(kuang)相似,即以類似于貝氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)轉(zhuan)變方式轉(zhuan)變。


 殘留奧氏體(ti)中的(de)(de)含碳量對這個階(jie)段的(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)變沒有大的(de)(de)影響,合金元素,特(te)別(bie)是鉻(ge)會提高殘留奧氏體(ti)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)變溫度范(fan)圍,并可抑制殘留奧氏體(ti)的(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)變。


 由于殘留奧氏(shi)體的分(fen)解(jie)產物是低碳馬氏(shi)體和ε型碳化(hua)物(或分(fen)解(jie)成下貝氏(shi)體),所(suo)以,對鋼(gang)會(hui)有強化(hua)作用,出現明顯(xian)的硬化(hua)現象。


 3. χ、θ碳化物的形(xing)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。


  在這個溫度(du)區間回火,由(you)于馬氏體(ti)中碳的(de)繼續析出,晶格畸變(bian)基本(ben)消除(chu)(chu),,析出的(de)碳化(hua)(hua)物(wu)質點(dian)有(you)聚合(he)傾(qing)向(xiang),組織中的(de)位錯密度(du)減少,李晶界消除(chu)(chu),這一系(xi)列變(bian)化(hua)(hua),使鋼(gang)(gang)的(de)硬(ying)度(du)和強度(du)有(you)所下降,但在這個階段,有(you)些(xie)鋼(gang)(gang)會(hui)產(chan)生脆(cui)性,即第一類回火脆(cui)性。在馬氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)中,由(you)于鉻(ge)元(yuan)素(su)的(de)存在,對(dui)碳化(hua)(hua)物(wu)的(de)形成會(hui)起(qi)到(dao)阻礙作(zuo)用。


 4. 碳化物的集(ji)聚長大階段(第(di)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(shang)(shang),在第皿階(jie)段后期,大(da)約(yue)從300℃開(kai)始(shi)(shi),碳(tan)化物開(kai)始(shi)(shi)集(ji)聚、長大(da)。400℃以上(shang)(shang),這(zhe)個過程更明顯了。


  電子顯微鏡分(fen)析(xi)表明:在(zai)較(jiao)低(di)溫度下回火時形成的碳化(hua)(hua)物呈圓片狀(zhuang)(zhuang),隨(sui)回火溫度的提高逐(zhu)漸粗(cu)化(hua)(hua),最(zui)后變成球(qiu)狀(zhuang)(zhuang)。在(zai)550℃以上,獲得顆粒(li)(li)狀(zhuang)(zhuang)碳化(hua)(hua)物,再(zai)提高回火溫度,碳化(hua)(hua)物顆粒(li)(li)粗(cu)化(hua)(hua)、變大。在(zai)碳化(hua)(hua)物集聚、長大的過程中,發生了碳及(ji)合金元素的擴(kuo)散。


  鋼(gang)中的(de)合(he)(he)金元素在這一(yi)階段發揮了明顯的(de)作用,因(yin)為溫度較高,合(he)(he)金元素已經有能力進行擴散和移(yi)動(dong)。所以,合(he)(he)金元素在鐵素體和碳化物之(zhi)間進行重新分配。


  由于碳從鐵(tie)素體中充分(fen)析(xi)出(chu)及碳化物的集聚長(chang)大(da),鋼(gang)的硬度和(he)強度下(xia)降,而塑性(xing)和(he)韌性(xing)上(shang)升,使鋼(gang)具有優良(liang)的綜合(he)性(xing)能。但有些合(he)金鋼(gang)在這個溫(wen)度區(qu)間回火時,會產生第二類回火脆性(xing)。


  馬氏體不(bu)銹(xiu)鋼中含(han)有較(jiao)高(gao)的鉻,并在(zai)淬火鋼回火過程(cheng)中的各個階段產生不(bu)同(tong)程(cheng)度(du)的作用。


  鉻是強碳(tan)化(hua)物形成(cheng)元素,會增加(jia)碳(tan)化(hua)物原(yuan)子間的(de)結合力,使(shi)(shi)碳(tan)化(hua)物的(de)細(xi)小顆粒的(de)溶(rong)解難以(yi)進行,所以(yi),會阻礙較大(da)碳(tan)化(hua)物顆粒的(de)長大(da)、集(ji)聚,也就會使(shi)(shi)回火鋼(gang)因碳(tan)化(hua)物集(ji)聚長大(da)而引(yin)起的(de)硬(ying)度下降作用減弱(ruo)。


  另外,在(zai)較高溫度回(hui)火時(shi),由于含鉻的(de)特殊碳化(hua)物的(de)彌散(san)析出,使回(hui)火鋼的(de)硬度產生回(hui)升現象。


  有的資料顯示(shi),含鉻12%的馬氏體不(bu)銹鋼在(zai)450℃左右回(hui)火時,會出現(xian)硬度最高點,并認為,這除了鉻阻礙(ai)碳(tan)化(hua)物(wu)長(chang)大和特殊碳(tan)化(hua)物(wu)彌散析(xi)出的原因外,還可能與殘留奧氏體轉變成(cheng)回(hui)火馬氏體有關。


 綜上所述,鉻在馬氏(shi)體不銹鋼(gang)回火(huo)(huo)轉變過(guo)程中、發揮(hui)阻礙回火(huo)(huo)續變的作用。這就是為什么要獲得(de)與碳含量相(xiang)同(tong)的碳鋼(gang)同(tong)樣硬度和(he)(he)強度時,必須提高回火(huo)(huo)溫(wen)(wen)度和(he)(he)延(yan)長保溫(wen)(wen)時間的原因(yin)。




二、馬氏體不銹鋼的回(hui)火(huo)脆性


 1. 回火脆性(xing)分類


  鋼(gang)的(de)回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)脆(cui)(cui)性(xing)(xing)是(shi)指某(mou)些(xie)淬(cui)火(huo)(huo)(huo)(huo)鋼(gang)在某(mou)一溫(wen)度(du)區間(jian)回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)時,沖(chong)擊韌(ren)性(xing)(xing)下(xia)降、脆(cui)(cui)性(xing)(xing)增加(jia)的(de)特性(xing)(xing)。在250~400℃溫(wen)度(du)區間(jian)產(chan)生的(de)脆(cui)(cui)性(xing)(xing)稱第(di)(di)一類回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)脆(cui)(cui)性(xing)(xing),由于產(chan)生的(de)溫(wen)度(du)較低(di),又稱低(di)溫(wen)回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)脆(cui)(cui)性(xing)(xing),這種回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)脆(cui)(cui)性(xing)(xing)產(chan)生后,可以用更高(gao)溫(wen)度(du)的(de)加(jia)熱消(xiao)除,之(zhi)后,再在脆(cui)(cui)性(xing)(xing)產(chan)生溫(wen)區回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)時將不(bu)再產(chan)生脆(cui)(cui)性(xing)(xing),所以,也稱不(bu)可逆(ni)回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)脆(cui)(cui)性(xing)(xing)。大多數鋼(gang)都有第(di)(di)一類回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)脆(cui)(cui)性(xing)(xing):


  在(zai)450~700℃溫(wen)度區(qu)間產生(sheng)的脆(cui)(cui)性稱(cheng)第二(er)類回(hui)火(huo)脆(cui)(cui)性,由于(yu)(yu)產生(sheng)的溫(wen)度較高,又稱(cheng)高溫(wen)回(hui)火(huo)脆(cui)(cui)性,這種(zhong)脆(cui)(cui)性產生(sheng)后,可以通(tong)過(guo)高于(yu)(yu)脆(cui)(cui)化(hua)溫(wen)度加(jia)熱(re)后快冷(leng)予以消除(chu),但(dan)消除(chu)后如果再次在(zai)脆(cui)(cui)化(hua)溫(wen)度加(jia)熱(re)緩(huan)冷(leng),則又重復產生(sheng)脆(cui)(cui)性,所(suo)以,也稱(cheng)可逆回(hui)火(huo)脆(cui)(cui)性。


 第二(er)(er)類回(hui)火脆性(xing)多產(chan)生于鉻一(yi)錳、鉻-鎳等合金鋼中,因為許(xu)多工程(cheng)零件需(xu)要(yao)在高(gao)溫(wen)(wen)回(hui)火后(hou)使用,回(hui)火溫(wen)(wen)度可能重合于脆化溫(wen)(wen)度,所以,人們對第二(er)(er)類回(hui)火脆性(xing)更重視,研(yan)究也比較(jiao)深入。


 2. 回火脆性產生的(de)原因


 關于回(hui)火脆性的(de)產生原因(yin)和本質,雖有(you)大量的(de)研究(jiu),但(dan)仍未有(you)統一的(de)意(yi)見,存在不(bu)同的(de)假說和理論。


①. 析出(chu)理論


 淬火(huo)鋼回火(huo)時(shi),淬火(huo)馬氏體(ti)中過飽和(he)的(de)(de)碳(tan)優先,以(yi)晶間(jian)斷裂為(wei)(wei)(wei)主要(yao)特(te)征(zheng)的(de)(de)事(shi)實(shi)來證明(ming)。還有(you)的(de)(de)研(yan)究者認為(wei)(wei)(wei)是鋼回火(huo)時(shi),在某(mou)一溫(wen)度條件(jian)下,各種組約(yue)在固溶(rong)體(ti)中的(de)(de)溶(rong)解(jie)的(de)(de)回冷卻時(shi)被溶(rong)物從(cong)固溶(rong)體(ti)中析(xi)出,并(bing)以(yi)不利(li)于(yu)韌(ren)性(xing)的(de)(de)狀態(tai)分(fen)布(bu)。反(fan)之,快診求(qiu)它們(men)被保留在固并(bing)以(yi)不利(li)的(de)(de)韌(ren)性(xing)無測顯影(ying)響。但用析(xi)出物來解(jie)釋回火(huo)脆性(xing)的(de)(de)常不中,不修充分(fen),因為(wei)(wei)(wei)在產(chan)生脆性(xing)的(de)(de)溫(wen)度與室溫(wen)時(shi)相比,碳(tan)等理由(you)仍并(bing)解(jie)度沒有(you)很大區別,另外,脆性(xing)及脆化(hua)程度并(bing)不與回火(huo)溫(wen)度成比例(li)。


②. 碳(tan)化物(wu)轉變理論(lun)


 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(zhe)個理論似乎告訴我(wo)們回火脆(cui)性與(yu)回火加熱、保溫溫度有(you)關(guan),但事實是回火脆(cui)性恰恰與(yu)冷卻方式有(you)關(guan)。


③. 殘(can)留奧(ao)氏體轉變理論


  鋼在(zai)加(jia)熱(re)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)化時,由(you)于(yu)擴散的作用,碳和合金元素聚集在(zai)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)晶(jing)(jing)界(jie)處(chu)(chu),引起奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)晶(jing)(jing)內(nei)與晶(jing)(jing)界(jie)處(chu)(chu)成分不均勻(yun)。淬火冷卻后,晶(jing)(jing)內(nei)組織發生了馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)轉變,晶(jing)(jing)界(jie)處(chu)(chu)因(yin)含有較(jiao)高的碳和合金元素,呈薄膜(mo)狀的奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)較(jiao)穩(wen)(wen)定(ding),沒發生轉變而保留下來。在(zai)回(hui)(hui)火加(jia)熱(re)時,由(you)于(yu)碳和合金元素的析出降低了其穩(wen)(wen)定(ding)性,在(zai)回(hui)(hui)火冷卻時,發生了馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)相變,從而引起脆性。


  但是,這(zhe)一理論與回火后緩(huan)慢冷卻(que)有脆性(xing),快速冷卻(que)則無脆性(xing)的事實相矛盾,并且不能(neng)解(jie)釋回火脆性(xing)可逆性(xing)的特征。


④. 雜質元素晶(jing)界偏析理論。


 當鋼中(zhong)含(han)有低熔點的(de)(de)銻(ti)、磷、錫(xi)等(deng)雜質(zhi)(zhi)(zhi)元(yuan)素(su)(su)時(shi)(shi),在(zai)鋼加熱過(guo)程(cheng)中(zhong),它們溶于(yu)固溶體內,使(shi)鐵的(de)(de)晶(jing)格產生(sheng)彈(dan)性(xing)畸變和系統能(neng)量增(zeng)高,晶(jing)界處由(you)于(yu)缺(que)陷較多,在(zai)一定(ding)條件下,雜質(zhi)(zhi)(zhi)會自發地向晶(jing)界區偏(pian)聚。另外,在(zai)回(hui)火過(guo)程(cheng)中(zhong),蕨化(hua)(hua)物沉淀析出(chu)時(shi)(shi),雜質(zhi)(zhi)(zhi)元(yuan)素(su)(su)會被排斥在(zai)碳化(hua)(hua)物之外,促使(shi)基體利碳化(hua)(hua)物界面附近(jin)的(de)(de)雜質(zhi)(zhi)(zhi)元(yuan)素(su)(su)濃(nong)(nong)度增(zeng)加。雜質(zhi)(zhi)(zhi)元(yuan)素(su)(su)的(de)(de)這(zhe)種不規則的(de)(de)濃(nong)(nong)集層(ceng)降(jiang)低了(le)晶(jing)面間(jian)的(de)(de)結合力,為裂紋提供了(le)成核(he)和擴展(zhan)的(de)(de)機會,持這(zhe)種觀點的(de)(de)研究(jiu)者還指出(chu),當鋼中(zhong)含(han)有鉻、鎳等(deng)元(yuan)素(su)(su)時(shi)(shi),由(you)于(yu)在(zai)奧(ao)氏(shi)體化(hua)(hua)過(guo)程(cheng)中(zhong)也會產生(sheng)一定(ding)程(cheng)度的(de)(de)偏(pian)聚,而合金元(yuan)素(su)(su)和雜質(zhi)(zhi)(zhi)之間(jian)存在(zai)化(hua)(hua)學親合力,又加強了(le)雜質(zhi)(zhi)(zhi)元(yuan)素(su)(su)的(de)(de)偏(pian)聚程(cheng)度,所以,含(han)鉻、鎳等(deng)元(yuan)素(su)(su)的(de)(de)合金鋼的(de)(de)回(hui)火脆性(xing)更明(ming)顯(xian)一些。


 但(dan)是,這個(ge)理論也沒能解釋清楚(chu)回(hui)(hui)火脆性和回(hui)(hui)火冷卻(que)速度(du)有密切關系的原因(yin)。


 總(zong)之,關于(yu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)回(hui)(hui)火脆性(xing)的(de)(de)(de)實質還(huan)是一個(ge)需要繼續(xu)深入探(tan)討(tao)的(de)(de)(de)課題。雖然,目前還(huan)缺少(shao)一個(ge)最完善的(de)(de)(de)理論來解(jie)釋鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)回(hui)(hui)火脆性(xing)。但(dan)在某些方面還(huan)是有相似(si)觀點(dian)的(de)(de)(de)。


 ①. 沖擊斷裂(lie)基本上(shang)是沿晶界(jie)發生的。可以(yi)認為回火脆性是晶界(jie)轉(zhuan)變的結果。


 ②. 第二類(lei)回火脆性是可逆的(de)。可以(yi)認為回火脆性應該與某些析出(chu)物的(de)溶(rong)解、析出(chu)過程有關。


 ③. 第(di)二類回(hui)(hui)火(huo)脆性的產(chan)生與(yu)回(hui)(hui)火(huo)冷卻速(su)度相關,可以認為回(hui)(hui)火(huo)脆性與(yu)回(hui)(hui)火(huo)冷卻過程中(zhong)是否有析出物有關。


 3. 鋼(gang)的回火脆性的判(pan)斷和評價


 第二類回(hui)(hui)火(huo)(huo)脆(cui)(cui)性(xing)的產生(sheng)與回(hui)(hui)火(huo)(huo)冷(leng)(leng)(leng)卻速度(du)(du)有關,所以(yi),一般用(yong)鋼在回(hui)(hui)火(huo)(huo)快冷(leng)(leng)(leng)和緩冷(leng)(leng)(leng)后(hou)所測(ce)到的沖擊值(zhi)的比(bi)值(zhi)來評價其是否有回(hui)(hui)火(huo)(huo)脆(cui)(cui)性(xing)及(ji)其嚴(yan)重程度(du)(du)。如某材(cai)(cai)料(liao)的兩組(zu)沖擊試樣,保證在其他條件(jian)相同(tong)的條件(jian)下,一組(zu)回(hui)(hui)火(huo)(huo)采(cai)用(yong)快冷(leng)(leng)(leng),另(ling)一組(zu)采(cai)用(yong)緩慢(man)冷(leng)(leng)(leng)卻,若(ruo)快冷(leng)(leng)(leng)樣沖擊功為90J,緩慢(man)冷(leng)(leng)(leng)卻樣沖擊功為60J,則Δ=90/60=1.5,稱Δ為回(hui)(hui)火(huo)(huo)脆(cui)(cui)性(xing)敏感系數。一般當(dang)Δ>1,即(ji)認為有回(hui)(hui)火(huo)(huo)脆(cui)(cui)性(xing)傾向(xiang),Δ值(zhi)越大,說明該材(cai)(cai)料(liao)在回(hui)(hui)火(huo)(huo)溫(wen)度(du)(du)下的回(hui)(hui)火(huo)(huo)脆(cui)(cui)性(xing)越嚴(yan)重。


 這種評價(jia)回火脆(cui)性(xing)的(de)方法(fa),一(yi)般(ban)能滿(man)足常規(gui)條件(jian)下(xia)工作(zuo)零(ling)件(jian)對韌(ren)(ren)性(xing)的(de)需要(yao),在一(yi)些(xie)特(te)殊環(huan)境(jing)和(he)(he)條件(jian)下(xia)工作(zuo)零(ling)件(jian),對材(cai)(cai)料(liao)韌(ren)(ren)性(xing)及韌(ren)(ren)性(xing)變(bian)(bian)化(hua)有特(te)別要(yao)求時,還應該采用更嚴格的(de)評價(jia)方法(fa)。如測定(ding)材(cai)(cai)料(liao)的(de)冷脆(cui)性(xing)轉(zhuan)變(bian)(bian)溫度,或測定(ding)材(cai)(cai)料(liao)不(bu)同(tong)回火冷卻方式對冷脆(cui)轉(zhuan)變(bian)(bian)溫度提高程(cheng)度的(de)影(ying)響(xiang)等。當然,這些(xie)測試和(he)(he)評價(jia)更復雜(za),成本更高。


 4. 合金元(yuan)素(su)對回(hui)火脆性的影(ying)響


  一般認為碳鋼是對回(hui)(hui)火脆(cui)(cui)性不(bu)敏感(gan)的(de)(de)鋼,合金(jin)元(yuan)(yuan)素(su)(su)對回(hui)(hui)火脆(cui)(cui)性有不(bu)同程(cheng)度的(de)(de)影(ying)響(xiang),而(er)且還與(yu)(yu)其(qi)含量、與(yu)(yu)碳及(ji)其(qi)他合金(jin)元(yuan)(yuan)素(su)(su)的(de)(de)配比有關。合金(jin)元(yuan)(yuan)素(su)(su)對回(hui)(hui)火脆(cui)(cui)性的(de)(de)影(ying)響(xiang)可大致分為以(yi)下(xia)情(qing)況(kuang)。增大回(hui)(hui)火脆(cui)(cui)性的(de)(de)元(yuan)(yuan)素(su)(su)有錳硅(gui)、鉻、釩(fan)、磷、氫、硼等(deng)(deng);減(jian)小回(hui)(hui)火脆(cui)(cui)性的(de)(de)元(yuan)(yuan)素(su)(su)有鉬、鎢等(deng)(deng);對回(hui)(hui)火脆(cui)(cui)性影(ying)響(xiang)不(bu)明顯的(de)(de)元(yuan)(yuan)素(su)(su)有鈦、鈮、鋯等(deng)(deng);銅(tong)、鎳等(deng)(deng)元(yuan)(yuan)素(su)(su)單獨影(ying)響(xiang)作(zuo)用不(bu)大。


 在馬氏體不銹鋼中的(de)主要合(he)金元素對回火脆性傾向影響情況如下:


 ①. 鉻:對回火脆性(xing)有影(ying)響,且隨鉻含量的(de)增(zeng)加(jia)而增(zeng)加(jia)。當鋼(gang)中還有鎳、錳、磷元素時,影(ying)響更大。


 ②. 鎳(nie):鎳(nie)元素本身對(dui)回火脆(cui)性影響不明顯,但(dan)與鉻、錳、磷等元素在(zai)一(yi)起時,則產生回火脆(cui)性。


 ③. 釩(fan):增(zeng)大回(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)(xing)。但(dan)加釩(fan)的鋼(gang)(gang)提高了(le)抗回(hui)火(huo)穩定性(xing)(xing),-般采用更高的溫度(du)回(hui)火(huo),可能(neng)遠(yuan)離鋼(gang)(gang)的回(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)(xing)溫度(du)區間(jian),所以(yi),實用上對回(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)(xing)反映不(bu)很明顯。


 ④. 鉬(mu):有人認為鉬(mu)本身對回火(huo)脆(cui)性(xing)有影響,但適當地加入(ru)有回火(huo)脆(cui)性(xing)的鉻鋼、鉻-鎳鋼、鎳-錳鋼、鉻-錳鋼中,反而(er)會減小和消(xiao)除鋼的回火(huo)脆(cui)性(xing)。但也有資料報道(dao),在某些鋼中,當鉬(mu)含量(liang)超過(guo)一定量(liang)時,反而(er)增大了(le)回火(huo)脆(cui)性(xing)。


 在馬氏體類不銹(xiu)鋼中,一般認為都有回火脆性傾向,其中,2Cr13、1Cr17Ni2、0Cr13Ni4Mo等(deng)有明顯的(de)回火脆性傾向。


5. 減小(xiao)和消(xiao)除回火脆性的方法


  鋼的(de)回火(huo)脆(cui)性(xing)(xing),特別是(shi)(shi)第二類(lei)回火(huo)脆(cui)性(xing)(xing)給許多(duo)材料(liao)在(zai)(zai)使用中帶來危(wei)害,應引(yin)起(qi)注意。在(zai)(zai)減小或消(xiao)除鋼的(de)回火(huo)脆(cui)性(xing)(xing)方面,人們做(zuo)了大量工作,并積(ji)累(lei)了一些經(jing)驗。在(zai)(zai)工程實用上可(ke)采(cai)取的(de)手段:一方面從控制化學(xue)成分入手,另一方面是(shi)(shi)從改善(shan)回火(huo)冷卻方法上做(zuo)工作。


 屬(shu)于化學成分(fen)方面的措施,包(bao)括(kuo)合(he)理設計(ji)鋼的成分(fen),控(kong)制引起回(hui)火脆性的合(he)金(jin)元(yuan)(yuan)素的含量和(he)配比,或者合(he)理加入減小回(hui)火脆性的合(he)金(jin)元(yuan)(yuan)素,如(ru)鉬(mu)、鎢等。再就是(shi)提(ti)高鋼的純度(du),減少雜質和(he)低熔點元(yuan)(yuan)素。


 在熱處(chu)理方(fang)法上,最簡(jian)單可行的(de)(de)是用回(hui)(hui)(hui)火(huo)快冷(leng)方(fang)法。為減少因回(hui)(hui)(hui)火(huo)快冷(leng)產生的(de)(de)應(ying)(ying)力,對于(yu)大型工(gong)件或要求(qiu)嚴格控制(zhi)殘留(liu)應(ying)(ying)力的(de)(de)工(gong)件,可在回(hui)(hui)(hui)火(huo)快冷(leng)后(hou),再采用一次(ci)低于(yu)產生回(hui)(hui)(hui)火(huo)脆性溫(wen)(wen)度(du)下的(de)(de)去應(ying)(ying)力回(hui)(hui)(hui)火(huo)。也有的(de)(de)采用兩(liang)段(duan)回(hui)(hui)(hui)火(huo)冷(leng)卻(que)方(fang)法,即回(hui)(hui)(hui)火(huo)保溫(wen)(wen)后(hou),先快速冷(leng)卻(que)至(zhi)產生回(hui)(hui)(hui)火(huo)脆性溫(wen)(wen)度(du)以(yi)下的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du),再入(ru)爐繼續以(yi)緩慢方(fang)式冷(leng)卻(que)。當(dang)然(ran),這在實際操作上不易準確(que)控制(zhi)分段(duan)的(de)(de)時(shi)機。


 對某些成分的(de)(de)鋼(gang)(gang),可(ke)以(yi)降低淬(cui)火(huo)加(jia)熱(re)溫度減輕回(hui)火(huo)脆性。現在,我(wo)們可(ke)以(yi)概括地(di)總結一下:馬氏(shi)體不銹鋼(gang)(gang)中(zhong),由于含有(you)13%左右的(de)(de)鉻及其他(ta)合金元(yuan)素(su),使(shi)其在加(jia)熱(re)奧氏(shi)體化(hua)、冷卻發生組(zu)織轉變及淬(cui)火(huo)后回(hui)火(huo)過程中(zhong)具有(you)了(le)與碳鋼(gang)(gang)不同的(de)(de)特征。


(1) 狀態圖有(you)了(le)改變,縮小了(le)γ相區。


(2) 改變了共析(xi)溫度(du)和共析(xi)碳含量,降低了馬(ma)氏體(ti)轉(zhuan)變溫度(du)。


(3) 鋼(gang)在加熱奧氏(shi)體化(hua)時,應提高加熱保(bao)溫溫度和延長保(bao)溫時間。


(4) 奧氏體(ti)穩(wen)定程度提(ti)高了,可(ke)以采用較緩慢(man)的(de)淬火(huo)冷卻方式,充分獲得馬氏體(ti)組織,提(ti)高了鋼的(de)淬透(tou)性。


(5) 增加了淬(cui)火組織中的殘留奧氏體量(liang)。


(6) 與碳鋼相比,在獲得相同硬(ying)度和強度的(de)情況下,需(xu)提高回火溫度,延長回火保溫時間(jian)。


(7) 增加了鋼的(de)回(hui)火脆性傾向,必要時采用快冷(leng),以減少鋼的(de)回(hui)火脆性。