眾(zhong)所周知,淬火鋼(gang)不能直接應用于工程,必須(xu)經過(guo)回火才可使用。


一、馬氏體(ti)不銹鋼的回火(huo)轉變(bian)


 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(huo)馬氏(shi)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(geng)進一步的(de)研究(jiu)認為,在(zai)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)分解并析出(chu)碳化物之前,馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)中過(guo)(guo)飽和的(de)碳原(yuan)子已經(jing)有一個偏聚(ju)(ju)(ju)(ju)過(guo)(guo)程(還不是析出(chu)),碳原(yuan)子形成十分細小的(de)偏聚(ju)(ju)(ju)(ju)團。對于較高含碳量的(de)鋼,這(zhe)(zhe)個偏聚(ju)(ju)(ju)(ju)團向馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)孿晶界面偏聚(ju)(ju)(ju)(ju)。而(er)在(zai)較低含碳量的(de)鋼中,這(zhe)(zhe)個偏聚(ju)(ju)(ju)(ju)團向馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)位錯線附近的(de)條(tiao)片界面上(shang)偏聚(ju)(ju)(ju)(ju)。有的(de)資(zi)料將這(zhe)(zhe)個碳原(yuan)子的(de)偏聚(ju)(ju)(ju)(ju)過(guo)(guo)程稱(cheng)為馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)回(hui)火的(de)準備階段(duan)。


 在馬(ma)氏體不銹鋼中(zhong),雖(sui)然有鉻(ge)的(de)存在,但由于這個階段(duan)(duan)的(de)溫度(du)較(jiao)低(di),所以,鉻(ge)不會對(dui)于這個階段(duan)(duan)產生明顯(xian)的(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(cui)火(huo)鋼在完成這個(ge)階(jie)段轉變(bian)后,經(jing)低溫回火(huo)的馬氏體(ti)性能略(lve)有改變(bian),并有以(yi)下(xia)特(te)點。


 ①. 和淬(cui)火(huo)狀(zhuang)態的馬氏體(ti)相同,低(di)溫回(hui)火(huo)馬氏體(ti)的強度主要由鋼的含碳(tan)量來決定。合(he)金元素對提高回(hui)火(huo)馬氏體(ti)強度的作用很小(xiao)。


 ②. 含碳(tan)(tan)量(liang)大(da)(da)于0.3%的馬(ma)(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)低(di)溫回火(huo)(huo)(huo)時,基(ji)體(ti)(ti)(ti)中的固溶成會(hui)(hui)由(you)于碳(tan)(tan)的析出(chu)而下降,降至0.2%~0.3%范(fan)圍之內,由(you)碳(tan)(tan)過(guo)飽和(he)固溶所(suo)引(yin)起的晶格畸變(bian)大(da)(da)部分會(hui)(hui)消(xiao)除。雖(sui)然(ran)碳(tan)(tan)量(liang)的變(bian)化仍(reng)會(hui)(hui)影(ying)響馬(ma)(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)的強(qiang)度(du),但碳(tan)(tan)對淬火(huo)(huo)(huo)馬(ma)(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)是(shi)以(yi)(yi)固溶強(qiang)化方式產生影(ying)響的,而對低(di)溫回火(huo)(huo)(huo)馬(ma)(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)則是(shi)以(yi)(yi)析出(chu)碳(tan)(tan)化物數(shu)量(liang)為主要影(ying)響方式。所(suo)以(yi)(yi),鋼碳(tan)(tan)含量(liang)的增加對低(di)溫回火(huo)(huo)(huo)馬(ma)(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)強(qiang)度(du)的影(ying)響不如(ru)對淬火(huo)(huo)(huo)馬(ma)(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)的影(ying)響大(da)(da)。


 ③. 合金元素雖對回(hui)火(huo)馬氏體(ti)的強度影響(xiang)不(bu)大,卻能(neng)明顯影響(xiang)它(ta)的韌性。低溫回(hui)火(huo)時,等(deng)強度的合金鋼(gang)(gang)沖擊值可比碳(tan)鋼(gang)(gang)高(gao)幾倍。


2. 殘(can)留奧氏體的轉變階段(第Ⅱ階段)


  在回(hui)火230~280℃溫度范(fan)圍(wei)內,馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)分(fen)解(jie)(jie)還(huan)在進行(xing),馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)內的含碳(tan)量(liang)繼續降(jiang)低,與此同時,還(huan)發生殘留(liu)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)的轉(zhuan)變(bian),即(ji)殘留(liu)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)的分(fen)解(jie)(jie),分(fen)解(jie)(jie)產(chan)物(wu)為低碳(tan)的馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)和ε型(xing)碳(tan)化物(wu)。回(hui)火時殘留(liu)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)的轉(zhuan)變(bian)與過冷奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)在這(zhe)一(yi)溫度范(fan)圍(wei)的分(fen)解(jie)(jie)情況相似,即(ji)以類(lei)似于貝氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)的轉(zhuan)變(bian)方式轉(zhuan)變(bian)。


 殘(can)留奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)中的含碳量對這個(ge)階段(duan)的轉變(bian)沒有大(da)的影響,合金元素(su),特別是鉻(ge)會提高殘(can)留奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)轉變(bian)溫度范(fan)圍,并(bing)可抑制(zhi)殘(can)留奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)的轉變(bian)。


 由(you)于殘留奧氏體(ti)(ti)的分解產物(wu)是低碳馬氏體(ti)(ti)和ε型(xing)碳化物(wu)(或分解成下(xia)貝氏體(ti)(ti)),所以,對鋼會有強(qiang)化作用,出現明顯的硬化現象(xiang)。


 3. χ、θ碳(tan)化物的形成階(jie)段(duan)(第(di)Ⅲ階(jie)段(duan))


   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(ge)溫度(du)區間回(hui)火(huo),由(you)于馬氏體中碳(tan)的(de)繼續析出(chu),晶格畸變基本(ben)消(xiao)(xiao)除,,析出(chu)的(de)碳(tan)化(hua)物質點(dian)有聚合(he)傾向,組(zu)織(zhi)中的(de)位錯密度(du)減少,李晶界(jie)消(xiao)(xiao)除,這一系列變化(hua),使鋼的(de)硬度(du)和強度(du)有所(suo)下降,但在(zai)這個(ge)階(jie)段,有些(xie)鋼會產生脆性(xing)(xing),即第一類回(hui)火(huo)脆性(xing)(xing)。在(zai)馬氏體不(bu)銹鋼中,由(you)于鉻元素的(de)存在(zai),對碳(tan)化(hua)物的(de)形(xing)成會起到(dao)阻礙(ai)作用。


 4. 碳化(hua)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(min)階段后期,大(da)(da)約從(cong)300℃開始(shi),碳(tan)化(hua)物(wu)開始(shi)集(ji)聚、長大(da)(da)。400℃以上,這(zhe)個過程更明顯了。


  電子顯微鏡分析(xi)表明:在較低溫(wen)度下(xia)回火時形成(cheng)的碳(tan)(tan)化(hua)物呈(cheng)圓片(pian)狀,隨回火溫(wen)度的提高(gao)逐漸粗化(hua),最后變成(cheng)球狀。在550℃以上,獲(huo)得顆粒狀碳(tan)(tan)化(hua)物,再提高(gao)回火溫(wen)度,碳(tan)(tan)化(hua)物顆粒粗化(hua)、變大。在碳(tan)(tan)化(hua)物集(ji)聚、長(chang)大的過(guo)程中,發生了碳(tan)(tan)及合(he)金元素的擴散。


  鋼(gang)中的合(he)(he)金元素(su)(su)在(zai)這(zhe)一階段發揮了明顯(xian)的作用,因為(wei)溫度(du)較高,合(he)(he)金元素(su)(su)已經有能(neng)力進行擴(kuo)散和(he)移動。所以,合(he)(he)金元素(su)(su)在(zai)鐵素(su)(su)體和(he)碳(tan)化物之間進行重(zhong)新(xin)分配。


  由(you)于碳(tan)從鐵素體中(zhong)充(chong)分析出及碳(tan)化物(wu)的(de)集聚長(chang)大,鋼(gang)(gang)的(de)硬(ying)度和強(qiang)度下降,而塑性(xing)和韌性(xing)上升(sheng),使鋼(gang)(gang)具有優(you)良的(de)綜(zong)合性(xing)能。但有些合金鋼(gang)(gang)在這(zhe)個溫度區間(jian)回火時,會(hui)產生第(di)二(er)類回火脆性(xing)。


  馬氏體不銹鋼(gang)中含(han)有較高的鉻,并在淬火鋼(gang)回火過程中的各個階段產生不同程度(du)的作(zuo)用。


  鉻是強碳化(hua)(hua)物(wu)形成(cheng)元素,會增加碳化(hua)(hua)物(wu)原子間的(de)結合力,使(shi)碳化(hua)(hua)物(wu)的(de)細(xi)小(xiao)顆粒的(de)溶解難(nan)以進行,所以,會阻礙較(jiao)大(da)(da)碳化(hua)(hua)物(wu)顆粒的(de)長大(da)(da)、集聚,也(ye)就(jiu)會使(shi)回火鋼因(yin)碳化(hua)(hua)物(wu)集聚長大(da)(da)而引起的(de)硬(ying)度下(xia)降(jiang)作用減弱(ruo)。


  另外(wai),在(zai)較高溫度回(hui)火時,由于含(han)鉻的特殊(shu)碳化物的彌散析出,使回(hui)火鋼(gang)的硬度產生回(hui)升現象。


  有的(de)(de)資料顯示,含鉻12%的(de)(de)馬(ma)氏體(ti)不(bu)銹鋼在(zai)450℃左右回火(huo)時,會出現硬度最高點,并認為,這除了鉻阻(zu)礙碳(tan)化物長大和(he)特殊碳(tan)化物彌散(san)析出的(de)(de)原因外,還可能與(yu)殘留奧氏體(ti)轉變成回火(huo)馬(ma)氏體(ti)有關。


 綜上所述,鉻在馬氏(shi)體不銹(xiu)鋼回(hui)火轉變(bian)過(guo)程(cheng)中、發(fa)揮阻礙回(hui)火續變(bian)的作用。這就(jiu)是為什么(me)要(yao)獲得(de)與(yu)碳含量相同的碳鋼同樣(yang)硬度(du)和強度(du)時(shi),必須(xu)提高回(hui)火溫度(du)和延長保溫時(shi)間的原(yuan)因。




二、馬氏(shi)體不銹(xiu)鋼的回火脆(cui)性


 1. 回火脆性分類(lei)


  鋼的(de)回(hui)(hui)(hui)火(huo)脆(cui)(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)是指某(mou)些淬火(huo)鋼在(zai)某(mou)一(yi)(yi)溫(wen)度(du)區(qu)間(jian)(jian)回(hui)(hui)(hui)火(huo)時(shi),沖(chong)擊韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)下降、脆(cui)(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)增加(jia)的(de)特(te)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。在(zai)250~400℃溫(wen)度(du)區(qu)間(jian)(jian)產(chan)生(sheng)的(de)脆(cui)(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)稱第(di)一(yi)(yi)類回(hui)(hui)(hui)火(huo)脆(cui)(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),由于產(chan)生(sheng)的(de)溫(wen)度(du)較(jiao)低(di),又(you)稱低(di)溫(wen)回(hui)(hui)(hui)火(huo)脆(cui)(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),這種回(hui)(hui)(hui)火(huo)脆(cui)(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)產(chan)生(sheng)后,可以用更高溫(wen)度(du)的(de)加(jia)熱消(xiao)除,之后,再(zai)在(zai)脆(cui)(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)產(chan)生(sheng)溫(wen)區(qu)回(hui)(hui)(hui)火(huo)時(shi)將不再(zai)產(chan)生(sheng)脆(cui)(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),所以,也(ye)稱不可逆回(hui)(hui)(hui)火(huo)脆(cui)(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。大多數(shu)鋼都有第(di)一(yi)(yi)類回(hui)(hui)(hui)火(huo)脆(cui)(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing):


  在(zai)450~700℃溫(wen)度(du)區(qu)間產(chan)生(sheng)的脆(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)稱(cheng)第二類回火脆(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing),由于(yu)產(chan)生(sheng)的溫(wen)度(du)較高(gao)(gao),又(you)稱(cheng)高(gao)(gao)溫(wen)回火脆(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing),這種脆(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)產(chan)生(sheng)后,可以通過高(gao)(gao)于(yu)脆(cui)(cui)(cui)(cui)化溫(wen)度(du)加熱(re)后快冷(leng)予以消除,但消除后如(ru)果再次(ci)在(zai)脆(cui)(cui)(cui)(cui)化溫(wen)度(du)加熱(re)緩冷(leng),則又(you)重復產(chan)生(sheng)脆(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing),所以,也稱(cheng)可逆回火脆(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)。


 第(di)二(er)類回(hui)火(huo)脆(cui)(cui)(cui)性(xing)多產生(sheng)于(yu)鉻(ge)一錳、鉻(ge)-鎳等合金(jin)鋼中,因為許(xu)多工程(cheng)零件需(xu)要在高溫回(hui)火(huo)后使用,回(hui)火(huo)溫度可(ke)能重合于(yu)脆(cui)(cui)(cui)化溫度,所以,人(ren)們對第(di)二(er)類回(hui)火(huo)脆(cui)(cui)(cui)性(xing)更重視,研究也比較(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(sheng)原(yuan)因和本質,雖有大(da)量的(de)研究,但仍(reng)未有統(tong)一(yi)的(de)意見(jian),存在(zai)不同的(de)假說和理論。


①. 析出理(li)論(lun)


 淬(cui)(cui)火(huo)(huo)(huo)鋼回(hui)火(huo)(huo)(huo)時,淬(cui)(cui)火(huo)(huo)(huo)馬氏體(ti)中(zhong)過飽和的(de)(de)碳(tan)優先,以(yi)(yi)晶間斷裂為主要特征的(de)(de)事實來證(zheng)明。還有的(de)(de)研(yan)究者(zhe)認為是鋼回(hui)火(huo)(huo)(huo)時,在某一(yi)溫(wen)度條(tiao)件(jian)下,各種組約在固(gu)溶(rong)體(ti)中(zhong)的(de)(de)溶(rong)解(jie)的(de)(de)回(hui)冷卻時被(bei)溶(rong)物從固(gu)溶(rong)體(ti)中(zhong)析出(chu),并以(yi)(yi)不(bu)利(li)于韌(ren)性(xing)的(de)(de)狀(zhuang)態分布。反之,快診求它們被(bei)保留在固(gu)并以(yi)(yi)不(bu)利(li)的(de)(de)韌(ren)性(xing)無測(ce)顯影響。但用(yong)析出(chu)物來解(jie)釋回(hui)火(huo)(huo)(huo)脆(cui)性(xing)的(de)(de)常(chang)不(bu)中(zhong),不(bu)修充分,因為在產生脆(cui)性(xing)的(de)(de)溫(wen)度與室溫(wen)時相比,碳(tan)等理由(you)仍并解(jie)度沒(mei)有很大區別,另外,脆(cui)性(xing)及脆(cui)化程度并不(bu)與回(hui)火(huo)(huo)(huo)溫(wen)度成比例。


②. 碳化物轉變理論(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。


 這個理(li)論似乎告訴(su)我(wo)們回火(huo)脆(cui)性與(yu)回火(huo)加熱(re)、保溫溫度有(you)關,但事實是回火(huo)脆(cui)性恰(qia)恰(qia)與(yu)冷卻(que)方式有(you)關。


③. 殘留(liu)奧(ao)氏體轉變理論


  鋼在加(jia)熱奧氏體(ti)(ti)化時(shi),由(you)于(yu)擴散的作用,碳(tan)和合(he)金(jin)元素聚集在奧氏體(ti)(ti)晶(jing)(jing)界處,引起(qi)奧氏體(ti)(ti)晶(jing)(jing)內(nei)與晶(jing)(jing)界處成分不(bu)均(jun)勻。淬火冷卻后(hou),晶(jing)(jing)內(nei)組織發(fa)生了(le)馬(ma)(ma)氏體(ti)(ti)轉變,晶(jing)(jing)界處因含有較高的碳(tan)和合(he)金(jin)元素,呈薄膜狀的奧氏體(ti)(ti)較穩(wen)(wen)定,沒發(fa)生轉變而保留(liu)下來。在回(hui)火加(jia)熱時(shi),由(you)于(yu)碳(tan)和合(he)金(jin)元素的析出降(jiang)低了(le)其穩(wen)(wen)定性,在回(hui)火冷卻時(shi),發(fa)生了(le)馬(ma)(ma)氏體(ti)(ti)相變,從而引起(qi)脆性。


  但是,這一理論(lun)與回(hui)火后緩(huan)慢冷卻(que)有脆(cui)(cui)性(xing),快速冷卻(que)則無脆(cui)(cui)性(xing)的事實相矛(mao)盾,并且不能解(jie)釋(shi)回(hui)火脆(cui)(cui)性(xing)可逆性(xing)的特征。


④. 雜質元素晶界偏析理論。


 當鋼(gang)中(zhong)(zhong)含(han)有低熔點的(de)(de)(de)(de)(de)銻、磷、錫等雜(za)(za)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)時,在(zai)(zai)鋼(gang)加熱(re)過(guo)程中(zhong)(zhong),它們(men)溶于固溶體內,使鐵的(de)(de)(de)(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)格(ge)產生(sheng)彈(dan)性畸(ji)變和(he)(he)系統(tong)能量增高,晶(jing)(jing)(jing)界(jie)處由(you)于缺陷(xian)較多,在(zai)(zai)一(yi)定條件下,雜(za)(za)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)會(hui)自發地向晶(jing)(jing)(jing)界(jie)區(qu)偏聚。另外(wai),在(zai)(zai)回火(huo)(huo)過(guo)程中(zhong)(zhong),蕨化(hua)物沉淀析(xi)出時,雜(za)(za)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)會(hui)被排(pai)斥在(zai)(zai)碳化(hua)物之外(wai),促(cu)使基體利碳化(hua)物界(jie)面附(fu)近的(de)(de)(de)(de)(de)雜(za)(za)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)濃度(du)(du)增加。雜(za)(za)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)的(de)(de)(de)(de)(de)這種不規則(ze)的(de)(de)(de)(de)(de)濃集層降低了晶(jing)(jing)(jing)面間的(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)合(he)力,為裂紋提供了成核和(he)(he)擴展(zhan)的(de)(de)(de)(de)(de)機會(hui),持這種觀(guan)點的(de)(de)(de)(de)(de)研究(jiu)者還指出,當鋼(gang)中(zhong)(zhong)含(han)有鉻、鎳(nie)等元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)時,由(you)于在(zai)(zai)奧氏體化(hua)過(guo)程中(zhong)(zhong)也會(hui)產生(sheng)一(yi)定程度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)偏聚,而合(he)金(jin)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)和(he)(he)雜(za)(za)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)之間存在(zai)(zai)化(hua)學親合(he)力,又(you)加強了雜(za)(za)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)的(de)(de)(de)(de)(de)偏聚程度(du)(du),所以,含(han)鉻、鎳(nie)等元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)的(de)(de)(de)(de)(de)合(he)金(jin)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)回火(huo)(huo)脆性更明(ming)顯一(yi)些。


 但是,這個理論也沒能解釋清楚回火(huo)脆(cui)性(xing)和(he)回火(huo)冷(leng)卻速(su)度(du)有密切關系的原因。


 總之,關于鋼的回(hui)火(huo)脆性的實(shi)質還(huan)是(shi)(shi)一個需要繼(ji)續(xu)深入探討的課題(ti)。雖然(ran),目前還(huan)缺少一個最完(wan)善的理論(lun)來解釋(shi)鋼的回(hui)火(huo)脆性。但(dan)在某些(xie)方面還(huan)是(shi)(shi)有相似觀點的。


 ①. 沖(chong)擊斷裂基(ji)本上(shang)是沿晶界發生的(de)。可以認為回火脆(cui)性是晶界轉變的(de)結(jie)果。


 ②. 第二類回火(huo)脆性是可(ke)逆(ni)的(de)。可(ke)以認(ren)為回火(huo)脆性應該與某些(xie)析出(chu)物的(de)溶解、析出(chu)過程有關。


 ③. 第二類回(hui)(hui)火(huo)(huo)脆性(xing)的產生與回(hui)(hui)火(huo)(huo)冷卻(que)速度相關,可以認為回(hui)(hui)火(huo)(huo)脆性(xing)與回(hui)(hui)火(huo)(huo)冷卻(que)過程中(zhong)是(shi)否有(you)析出物有(you)關。


 3. 鋼的(de)回火脆性的(de)判斷和評(ping)價


 第二(er)類(lei)回(hui)(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)(xing)的(de)(de)產生(sheng)與回(hui)(hui)火(huo)冷(leng)卻(que)速度(du)有關,所以,一(yi)般用(yong)鋼(gang)在(zai)回(hui)(hui)火(huo)快冷(leng)和緩(huan)(huan)冷(leng)后所測(ce)到的(de)(de)沖(chong)擊值(zhi)的(de)(de)比值(zhi)來評價(jia)其(qi)(qi)是否有回(hui)(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)(xing)及(ji)其(qi)(qi)嚴(yan)重(zhong)程度(du)。如某材(cai)料的(de)(de)兩(liang)組(zu)沖(chong)擊試樣(yang),保證在(zai)其(qi)(qi)他條件(jian)相同(tong)的(de)(de)條件(jian)下(xia),一(yi)組(zu)回(hui)(hui)火(huo)采用(yong)快冷(leng),另一(yi)組(zu)采用(yong)緩(huan)(huan)慢(man)冷(leng)卻(que),若快冷(leng)樣(yang)沖(chong)擊功(gong)為90J,緩(huan)(huan)慢(man)冷(leng)卻(que)樣(yang)沖(chong)擊功(gong)為60J,則Δ=90/60=1.5,稱Δ為回(hui)(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)(xing)敏感系(xi)數。一(yi)般當Δ>1,即認為有回(hui)(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)(xing)傾向,Δ值(zhi)越大,說明該(gai)材(cai)料在(zai)回(hui)(hui)火(huo)溫度(du)下(xia)的(de)(de)回(hui)(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)(xing)越嚴(yan)重(zhong)。


 這種評價(jia)回(hui)火(huo)脆性(xing)(xing)的(de)方法,一般能(neng)滿(man)足常規條(tiao)件下(xia)(xia)工作零件對(dui)韌性(xing)(xing)的(de)需要(yao),在一些(xie)特(te)殊環(huan)境和(he)條(tiao)件下(xia)(xia)工作零件,對(dui)材料(liao)(liao)韌性(xing)(xing)及(ji)韌性(xing)(xing)變(bian)化(hua)有特(te)別要(yao)求時,還應該采用(yong)更(geng)嚴(yan)格的(de)評價(jia)方法。如(ru)測(ce)定材料(liao)(liao)的(de)冷脆性(xing)(xing)轉變(bian)溫(wen)(wen)度,或測(ce)定材料(liao)(liao)不同回(hui)火(huo)冷卻方式對(dui)冷脆轉變(bian)溫(wen)(wen)度提(ti)高程度的(de)影響等。當然(ran),這些(xie)測(ce)試和(he)評價(jia)更(geng)復雜,成(cheng)本更(geng)高。


 4. 合金元(yuan)素對回火脆性的(de)影響


  一般認為碳(tan)鋼是對(dui)(dui)(dui)回火(huo)脆性(xing)不敏感的(de)鋼,合(he)金元(yuan)素(su)對(dui)(dui)(dui)回火(huo)脆性(xing)有不同程度的(de)影(ying)響(xiang)(xiang),而且還與(yu)其(qi)含量(liang)、與(yu)碳(tan)及其(qi)他合(he)金元(yuan)素(su)的(de)配(pei)比(bi)有關。合(he)金元(yuan)素(su)對(dui)(dui)(dui)回火(huo)脆性(xing)的(de)影(ying)響(xiang)(xiang)可(ke)大(da)致(zhi)分為以下(xia)情(qing)況。增大(da)回火(huo)脆性(xing)的(de)元(yuan)素(su)有錳(meng)硅、鉻、釩、磷(lin)、氫、硼等(deng);減小回火(huo)脆性(xing)的(de)元(yuan)素(su)有鉬、鎢等(deng);對(dui)(dui)(dui)回火(huo)脆性(xing)影(ying)響(xiang)(xiang)不明顯的(de)元(yuan)素(su)有鈦、鈮、鋯等(deng);銅、鎳等(deng)元(yuan)素(su)單(dan)獨影(ying)響(xiang)(xiang)作用不大(da)。


 在馬氏體不銹(xiu)鋼(gang)中的主要合金(jin)元素對(dui)回火脆性傾向(xiang)影響情況如下(xia):


 ①. 鉻:對回火脆性有(you)影響,且隨鉻含量的增(zeng)加而增(zeng)加。當(dang)鋼中還有(you)鎳、錳、磷(lin)元素時,影響更(geng)大。


 ②. 鎳(nie):鎳(nie)元素本(ben)身對回火(huo)脆性(xing)影響不明顯,但(dan)與鉻、錳、磷等元素在(zai)一起時,則(ze)產生回火(huo)脆性(xing)。


 ③. 釩:增大回(hui)火(huo)脆性。但加(jia)釩的鋼提高了抗回(hui)火(huo)穩(wen)定(ding)性,-般采(cai)用更高的溫度回(hui)火(huo),可能(neng)遠離鋼的回(hui)火(huo)脆性溫度區間,所以,實用上對回(hui)火(huo)脆性反映不(bu)很明顯。


 ④. 鉬:有(you)人(ren)認為(wei)鉬本身對(dui)回火(huo)(huo)脆(cui)(cui)(cui)性有(you)影響(xiang),但(dan)適(shi)當地加入(ru)有(you)回火(huo)(huo)脆(cui)(cui)(cui)性的鉻鋼、鉻-鎳鋼、鎳-錳鋼、鉻-錳鋼中(zhong),反而(er)會減小(xiao)和消除鋼的回火(huo)(huo)脆(cui)(cui)(cui)性。但(dan)也有(you)資料報道,在(zai)某些(xie)鋼中(zhong),當鉬含(han)量超過一定量時,反而(er)增大了回火(huo)(huo)脆(cui)(cui)(cui)性。


 在(zai)馬氏體類不銹鋼中(zhong),一(yi)般認為都(dou)有(you)回火脆性(xing)傾向,其中(zhong),2Cr13、1Cr17Ni2、0Cr13Ni4Mo等(deng)有(you)明顯的回火脆性(xing)傾向。


5. 減小和消除回火脆性(xing)的方法


  鋼(gang)的回(hui)火脆性(xing),特(te)別是(shi)第二(er)類回(hui)火脆性(xing)給許多材料(liao)在使用中帶來危害(hai),應(ying)引起注意。在減小(xiao)或(huo)消(xiao)除鋼(gang)的回(hui)火脆性(xing)方面,人們做(zuo)了(le)大量(liang)工作,并積累(lei)了(le)一(yi)(yi)些經驗。在工程實(shi)用上(shang)可采取的手(shou)段:一(yi)(yi)方面從(cong)控制化學成分入(ru)手(shou),另一(yi)(yi)方面是(shi)從(cong)改(gai)善(shan)回(hui)火冷卻方法上(shang)做(zuo)工作。


 屬于化(hua)學成(cheng)分方面的(de)(de)(de)措施,包(bao)括合理設(she)計鋼(gang)的(de)(de)(de)成(cheng)分,控制引起回(hui)火(huo)(huo)脆性(xing)(xing)的(de)(de)(de)合金元(yuan)(yuan)素(su)的(de)(de)(de)含(han)量和配比,或者合理加入(ru)減(jian)小回(hui)火(huo)(huo)脆性(xing)(xing)的(de)(de)(de)合金元(yuan)(yuan)素(su),如鉬、鎢等。再就是提高鋼(gang)的(de)(de)(de)純度,減(jian)少雜質和低(di)熔點元(yuan)(yuan)素(su)。


 在熱處理方(fang)法上,最簡單(dan)可行的(de)是用(yong)(yong)回(hui)火(huo)(huo)快冷(leng)(leng)方(fang)法。為減少因(yin)回(hui)火(huo)(huo)快冷(leng)(leng)產(chan)(chan)生(sheng)的(de)應力,對于(yu)(yu)大(da)型工(gong)(gong)件(jian)或(huo)要(yao)求(qiu)嚴格控制(zhi)殘留(liu)應力的(de)工(gong)(gong)件(jian),可在回(hui)火(huo)(huo)快冷(leng)(leng)后,再(zai)采(cai)用(yong)(yong)一次低于(yu)(yu)產(chan)(chan)生(sheng)回(hui)火(huo)(huo)脆性溫(wen)(wen)度下的(de)去(qu)應力回(hui)火(huo)(huo)。也(ye)有(you)的(de)采(cai)用(yong)(yong)兩段(duan)回(hui)火(huo)(huo)冷(leng)(leng)卻方(fang)法,即(ji)回(hui)火(huo)(huo)保溫(wen)(wen)后,先快速冷(leng)(leng)卻至產(chan)(chan)生(sheng)回(hui)火(huo)(huo)脆性溫(wen)(wen)度以下的(de)溫(wen)(wen)度,再(zai)入(ru)爐繼續以緩慢方(fang)式冷(leng)(leng)卻。當然,這在實(shi)際操作上不(bu)易準確控制(zhi)分段(duan)的(de)時(shi)機。


 對(dui)某些(xie)成分的(de)鋼(gang)(gang)(gang),可(ke)以降低淬(cui)火(huo)加熱溫度減輕回火(huo)脆性(xing)。現(xian)在,我們可(ke)以概括地(di)總結一下:馬氏體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)中,由于含有(you)(you)13%左右的(de)鉻及(ji)其(qi)他合(he)金元素(su),使其(qi)在加熱奧氏體化、冷卻發生(sheng)組織(zhi)轉變及(ji)淬(cui)火(huo)后回火(huo)過程中具有(you)(you)了與碳鋼(gang)(gang)(gang)不同的(de)特征。


(1) 狀態圖(tu)有了改變,縮小(xiao)了γ相區(qu)。


(2) 改變了共析(xi)溫(wen)度(du)和共析(xi)碳含量(liang),降(jiang)低了馬(ma)氏(shi)體轉變溫(wen)度(du)。


(3) 鋼在加(jia)熱奧(ao)氏體化時,應(ying)提(ti)高加(jia)熱保溫溫度(du)和延長(chang)保溫時間。


(4) 奧氏(shi)體穩(wen)定程度提高了(le),可以采用較緩慢(man)的淬(cui)火(huo)冷卻方式,充分獲得馬氏(shi)體組(zu)織,提高了(le)鋼的淬(cui)透性。


(5) 增(zeng)加了淬火組(zu)織中的(de)殘(can)留(liu)奧氏體量。


(6) 與碳鋼相比,在獲得相同(tong)硬度(du)和(he)強(qiang)度(du)的情(qing)況下,需提高(gao)回(hui)火溫度(du),延長回(hui)火保溫時(shi)間。


(7) 增加了鋼的回火(huo)脆性(xing)傾向(xiang),必(bi)要(yao)時采用(yong)快冷,以減少鋼的回火(huo)脆性(xing)。