眾所周知,淬火(huo)鋼(gang)不能直接(jie)應(ying)用于(yu)工程,必(bi)須經過回火(huo)才可使用。
一、馬氏(shi)體不(bu)銹鋼的回火轉變
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(cui)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(huan)有(you)更進一步的(de)(de)研究認(ren)為,在馬氏體(ti)分解并析(xi)出碳化物之前,馬氏體(ti)中過飽和的(de)(de)碳原(yuan)子已經有(you)一個(ge)(ge)(ge)偏(pian)聚(ju)過程(cheng)(還(huan)不是析(xi)出),碳原(yuan)子形成十分細小的(de)(de)偏(pian)聚(ju)團(tuan)。對于較(jiao)高含碳量的(de)(de)鋼,這(zhe)個(ge)(ge)(ge)偏(pian)聚(ju)團(tuan)向馬氏體(ti)的(de)(de)孿晶界面偏(pian)聚(ju)。而在較(jiao)低含碳量的(de)(de)鋼中,這(zhe)個(ge)(ge)(ge)偏(pian)聚(ju)團(tuan)向馬氏體(ti)的(de)(de)位(wei)錯線附(fu)近(jin)的(de)(de)條片界面上(shang)偏(pian)聚(ju)。有(you)的(de)(de)資料將(jiang)這(zhe)個(ge)(ge)(ge)碳原(yuan)子的(de)(de)偏(pian)聚(ju)過程(cheng)稱(cheng)為馬氏體(ti)回火的(de)(de)準備階(jie)段。
在馬氏體不(bu)銹鋼中,雖然有鉻的(de)存在,但由于這個階段(duan)的(de)溫度較低,所以,鉻不(bu)會對于這個階段(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。
淬火(huo)鋼在完成這個階段(duan)轉(zhuan)變后,經(jing)低(di)溫(wen)回火(huo)的馬氏體性能略有改變,并(bing)有以下特點。
①. 和淬(cui)火狀態的馬氏體(ti)相同(tong),低溫回(hui)火馬氏體(ti)的強度主要由(you)鋼的含碳量來決定(ding)。合(he)金元(yuan)素(su)對提高回(hui)火馬氏體(ti)強度的作用(yong)很小。
②. 含(han)碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)量(liang)(liang)(liang)大于0.3%的(de)馬氏(shi)體(ti)低溫回(hui)火(huo)時,基體(ti)中的(de)固溶(rong)成會由于碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)析出而下降(jiang),降(jiang)至0.2%~0.3%范(fan)圍之(zhi)內(nei),由碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)過飽和(he)固溶(rong)所引(yin)起的(de)晶格(ge)畸(ji)變大部分(fen)會消除。雖然碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)量(liang)(liang)(liang)的(de)變化(hua)(hua)仍會影響(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)馬氏(shi)體(ti)的(de)強度,但碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)對淬火(huo)馬氏(shi)體(ti)是以固溶(rong)強化(hua)(hua)方式(shi)產生影響(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de),而對低溫回(hui)火(huo)馬氏(shi)體(ti)則是以析出碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)物數(shu)量(liang)(liang)(liang)為主要(yao)影響(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)方式(shi)。所以,鋼碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)含(han)量(liang)(liang)(liang)的(de)增加對低溫回(hui)火(huo)馬氏(shi)體(ti)強度的(de)影響(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不如對淬火(huo)馬氏(shi)體(ti)的(de)影響(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)大。
③. 合金元(yuan)素雖對回(hui)火馬氏體(ti)的強度(du)影響(xiang)不大,卻能明顯(xian)影響(xiang)它的韌性(xing)。低溫回(hui)火時,等強度(du)的合金鋼沖(chong)擊(ji)值可比(bi)碳鋼高幾倍。
2. 殘留奧氏體(ti)的轉變階(jie)段(duan)(第Ⅱ階(jie)段(duan))
在回火230~280℃溫度范圍(wei)內(nei),馬氏(shi)(shi)體(ti)分(fen)解還在進(jin)行,馬氏(shi)(shi)體(ti)內(nei)的含碳量繼續降低,與此同時,還發(fa)生殘(can)留奧氏(shi)(shi)體(ti)的轉(zhuan)變(bian),即殘(can)留奧氏(shi)(shi)體(ti)的分(fen)解,分(fen)解產物為(wei)低碳的馬氏(shi)(shi)體(ti)和ε型碳化物。回火時殘(can)留奧氏(shi)(shi)體(ti)的轉(zhuan)變(bian)與過冷奧氏(shi)(shi)體(ti)在這一(yi)溫度范圍(wei)的分(fen)解情況相(xiang)似,即以(yi)類(lei)似于貝氏(shi)(shi)體(ti)的轉(zhuan)變(bian)方式轉(zhuan)變(bian)。
殘留(liu)奧(ao)氏體中的含碳量對這個階段的轉(zhuan)變(bian)沒有(you)大的影響(xiang),合金(jin)元(yuan)素,特別是鉻(ge)會提高殘留(liu)奧(ao)氏體轉(zhuan)變(bian)溫度(du)范圍,并(bing)可抑制(zhi)殘留(liu)奧(ao)氏體的轉(zhuan)變(bian)。
由于殘留奧氏(shi)體的分解產物(wu)是低碳(tan)馬氏(shi)體和ε型碳(tan)化物(wu)(或分解成下貝氏(shi)體),所以,對鋼(gang)會(hui)有強化作用,出現(xian)明顯的硬(ying)化現(xian)象。
3. χ、θ碳化物的形成階段(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(zai)(zai)這(zhe)個(ge)溫度(du)(du)區間回(hui)火,由于(yu)馬氏體中碳(tan)的(de)(de)繼續(xu)析出,晶(jing)格畸變基(ji)本消除,,析出的(de)(de)碳(tan)化物(wu)質點有聚合傾向,組(zu)織中的(de)(de)位錯密度(du)(du)減(jian)少(shao),李晶(jing)界消除,這(zhe)一(yi)系列變化,使鋼(gang)(gang)的(de)(de)硬(ying)度(du)(du)和強(qiang)度(du)(du)有所下(xia)降,但在(zai)(zai)這(zhe)個(ge)階段,有些(xie)鋼(gang)(gang)會產(chan)生脆(cui)性,即第一(yi)類回(hui)火脆(cui)性。在(zai)(zai)馬氏體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)中,由于(yu)鉻(ge)元素的(de)(de)存在(zai)(zai),對碳(tan)化物(wu)的(de)(de)形(xing)成會起到阻礙作(zuo)用。
4. 碳化物的集聚長大階段(duan)(第(di)Ⅳ階段(duan))
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(qi),大約(yue)從300℃開始,碳化物開始集聚、長大。400℃以上,這個過程更明(ming)顯了。
電子顯(xian)微鏡分(fen)析表明(ming):在(zai)較(jiao)低溫度(du)(du)下回火(huo)時形成的碳(tan)化物(wu)呈圓片狀(zhuang)(zhuang),隨(sui)回火(huo)溫度(du)(du)的提(ti)高(gao)逐(zhu)漸(jian)粗(cu)化,最(zui)后(hou)變(bian)成球狀(zhuang)(zhuang)。在(zai)550℃以上(shang),獲得顆(ke)粒(li)狀(zhuang)(zhuang)碳(tan)化物(wu),再提(ti)高(gao)回火(huo)溫度(du)(du),碳(tan)化物(wu)顆(ke)粒(li)粗(cu)化、變(bian)大。在(zai)碳(tan)化物(wu)集聚(ju)、長大的過程中(zhong),發生了碳(tan)及合金元素的擴散。
鋼中的合金(jin)元(yuan)素(su)在這一階段發(fa)揮了明(ming)顯的作用,因為(wei)溫(wen)度較(jiao)高,合金(jin)元(yuan)素(su)已經有能(neng)力(li)進行(xing)擴散和移動。所以,合金(jin)元(yuan)素(su)在鐵素(su)體和碳化物(wu)之間進行(xing)重新(xin)分配。
由于碳從鐵(tie)素(su)體中充分析(xi)出及碳化(hua)物的(de)集聚(ju)長大,鋼的(de)硬(ying)度和強度下降(jiang),而(er)塑性和韌性上升,使鋼具有優良的(de)綜合性能。但有些合金(jin)鋼在這(zhe)個溫度區(qu)間回火時(shi),會產生第(di)二(er)類回火脆性。
馬(ma)氏(shi)體不銹(xiu)鋼中含有(you)較高的鉻,并(bing)在淬火(huo)鋼回火(huo)過程中的各個階段(duan)產生不同程度(du)的作用。
鉻是強碳(tan)化(hua)(hua)物形成元素,會增加碳(tan)化(hua)(hua)物原子間的(de)結合力,使(shi)碳(tan)化(hua)(hua)物的(de)細小顆粒的(de)溶(rong)解(jie)難以進行,所以,會阻礙較大(da)碳(tan)化(hua)(hua)物顆粒的(de)長大(da)、集聚(ju),也就(jiu)會使(shi)回火(huo)鋼因(yin)碳(tan)化(hua)(hua)物集聚(ju)長大(da)而引起的(de)硬(ying)度下(xia)降作用減弱。
另外,在較高溫度(du)回火時,由于含鉻(ge)的特殊碳化物的彌(mi)散析出,使(shi)回火鋼的硬度(du)產生回升現象。
有的資(zi)料顯示,含鉻12%的馬氏體不銹鋼在450℃左右回(hui)火時,會出現硬度最高(gao)點(dian),并認為,這除了鉻阻礙碳化物(wu)長大和特殊碳化物(wu)彌(mi)散(san)析出的原(yuan)因外,還可能與殘(can)留奧氏體轉變(bian)成(cheng)回(hui)火馬氏體有關。
綜上所述,鉻在馬氏體不(bu)銹鋼(gang)回火轉變(bian)過程中、發(fa)揮阻礙回火續變(bian)的(de)作用。這就是為什么要獲得與(yu)碳(tan)含量相同的(de)碳(tan)鋼(gang)同樣硬度(du)和強度(du)時,必須提高回火溫(wen)度(du)和延長保(bao)溫(wen)時間的(de)原因。
二、馬氏體(ti)不銹鋼的回火脆(cui)性
1. 回火脆性分類
鋼(gang)的(de)回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)脆(cui)性(xing)(xing)是指某些淬(cui)火(huo)(huo)(huo)(huo)鋼(gang)在某一(yi)(yi)(yi)溫(wen)度(du)區間回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)時(shi),沖(chong)擊韌(ren)性(xing)(xing)下降(jiang)、脆(cui)性(xing)(xing)增(zeng)加的(de)特性(xing)(xing)。在250~400℃溫(wen)度(du)區間產(chan)生(sheng)的(de)脆(cui)性(xing)(xing)稱第一(yi)(yi)(yi)類回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)脆(cui)性(xing)(xing),由于產(chan)生(sheng)的(de)溫(wen)度(du)較低,又稱低溫(wen)回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)脆(cui)性(xing)(xing),這種回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)脆(cui)性(xing)(xing)產(chan)生(sheng)后,可以用更高溫(wen)度(du)的(de)加熱消除,之后,再(zai)在脆(cui)性(xing)(xing)產(chan)生(sheng)溫(wen)區回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)時(shi)將不(bu)(bu)再(zai)產(chan)生(sheng)脆(cui)性(xing)(xing),所以,也(ye)稱不(bu)(bu)可逆回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)脆(cui)性(xing)(xing)。大多數鋼(gang)都有第一(yi)(yi)(yi)類回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)脆(cui)性(xing)(xing):
在(zai)450~700℃溫(wen)度(du)(du)區間產(chan)(chan)生的脆(cui)性(xing)稱(cheng)第二類回(hui)火(huo)脆(cui)性(xing),由(you)于產(chan)(chan)生的溫(wen)度(du)(du)較高,又稱(cheng)高溫(wen)回(hui)火(huo)脆(cui)性(xing),這種脆(cui)性(xing)產(chan)(chan)生后(hou),可(ke)以通(tong)過高于脆(cui)化(hua)溫(wen)度(du)(du)加熱后(hou)快冷予以消除,但消除后(hou)如果再次在(zai)脆(cui)化(hua)溫(wen)度(du)(du)加熱緩冷,則又重(zhong)復產(chan)(chan)生脆(cui)性(xing),所以,也稱(cheng)可(ke)逆回(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)。
第(di)二(er)類回火(huo)脆性(xing)多(duo)產(chan)生于(yu)鉻(ge)一錳、鉻(ge)-鎳等合金鋼中,因為許(xu)多(duo)工程零件需要在高溫(wen)(wen)(wen)回火(huo)后使用(yong),回火(huo)溫(wen)(wen)(wen)度(du)可能重合于(yu)脆化溫(wen)(wen)(wen)度(du),所(suo)以,人(ren)們對第(di)二(er)類回火(huo)脆性(xing)更重視,研究也比較深入(ru)。
2. 回火脆性產生的原因
關于回火脆性的(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)意見,存(cun)在不同(tong)的(de)假說和理論。
①. 析出理論
淬火(huo)(huo)鋼回火(huo)(huo)時,淬火(huo)(huo)馬氏體中(zhong)過飽和的(de)(de)(de)碳優先,以晶間斷裂為主要特(te)征的(de)(de)(de)事實(shi)來證明。還有(you)的(de)(de)(de)研究(jiu)者認(ren)為是鋼回火(huo)(huo)時,在某一溫(wen)(wen)度條件下,各種組(zu)約在固溶(rong)(rong)體中(zhong)的(de)(de)(de)溶(rong)(rong)解(jie)的(de)(de)(de)回冷卻時被溶(rong)(rong)物從固溶(rong)(rong)體中(zhong)析出(chu),并(bing)(bing)以不(bu)利于韌(ren)性(xing)的(de)(de)(de)狀態分布。反之,快診(zhen)求(qiu)它們被保留在固并(bing)(bing)以不(bu)利的(de)(de)(de)韌(ren)性(xing)無測顯影響(xiang)。但用析出(chu)物來解(jie)釋回火(huo)(huo)脆(cui)(cui)性(xing)的(de)(de)(de)常(chang)不(bu)中(zhong),不(bu)修充(chong)分,因為在產生脆(cui)(cui)性(xing)的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度與室溫(wen)(wen)時相比(bi),碳等理由仍(reng)并(bing)(bing)解(jie)度沒有(you)很大區別,另外(wai),脆(cui)(cui)性(xing)及脆(cui)(cui)化(hua)程度并(bing)(bing)不(bu)與回火(huo)(huo)溫(wen)(wen)度成比(bi)例。
②. 碳(tan)化(hua)物轉變(bian)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(zhe)個理(li)論似乎(hu)告訴我(wo)們回(hui)火脆(cui)性與回(hui)火加熱、保溫(wen)溫(wen)度有關(guan),但事實是回(hui)火脆(cui)性恰恰與冷卻(que)方式(shi)有關(guan)。
③. 殘留奧氏體轉(zhuan)變理論(lun)
鋼在加(jia)熱奧(ao)氏(shi)體化時,由于擴(kuo)散的(de)作(zuo)用(yong),碳和(he)合金(jin)(jin)元素(su)聚集(ji)在奧(ao)氏(shi)體晶界(jie)處,引起奧(ao)氏(shi)體晶內與晶界(jie)處成分不均勻。淬火(huo)冷卻(que)后,晶內組織發(fa)生了(le)馬氏(shi)體轉變,晶界(jie)處因含(han)有較(jiao)高的(de)碳和(he)合金(jin)(jin)元素(su),呈薄膜狀的(de)奧(ao)氏(shi)體較(jiao)穩定(ding)(ding),沒(mei)發(fa)生轉變而保留下來。在回(hui)(hui)火(huo)加(jia)熱時,由于碳和(he)合金(jin)(jin)元素(su)的(de)析出降低(di)了(le)其穩定(ding)(ding)性(xing),在回(hui)(hui)火(huo)冷卻(que)時,發(fa)生了(le)馬氏(shi)體相變,從(cong)而引起脆性(xing)。
但是,這一理論與回火后(hou)緩慢冷卻有脆(cui)(cui)性(xing),快速冷卻則無脆(cui)(cui)性(xing)的事實(shi)相矛盾,并且不能解釋回火脆(cui)(cui)性(xing)可逆性(xing)的特征。
④. 雜(za)質元素晶(jing)界偏析理(li)論。
當(dang)鋼中(zhong)含有(you)低熔點(dian)的(de)(de)銻、磷、錫等(deng)雜(za)質(zhi)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)時(shi),在(zai)鋼加(jia)熱過程(cheng)中(zhong),它們溶(rong)于固溶(rong)體(ti)內,使鐵的(de)(de)晶(jing)格產生彈性畸變(bian)和系統(tong)能量增(zeng)高,晶(jing)界處由(you)于缺陷較多,在(zai)一定條件下(xia),雜(za)質(zhi)會自發地向晶(jing)界區偏(pian)(pian)(pian)聚。另外,在(zai)回(hui)火(huo)過程(cheng)中(zhong),蕨化物沉(chen)淀析出時(shi),雜(za)質(zhi)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)會被排斥在(zai)碳化物之外,促使基體(ti)利碳化物界面附近(jin)的(de)(de)雜(za)質(zhi)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)濃度增(zeng)加(jia)。雜(za)質(zhi)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)的(de)(de)這(zhe)種(zhong)不規則的(de)(de)濃集層降低了(le)晶(jing)面間的(de)(de)結合(he)力,為裂紋提供了(le)成(cheng)核和擴展的(de)(de)機會,持這(zhe)種(zhong)觀(guan)點(dian)的(de)(de)研究者還指出,當(dang)鋼中(zhong)含有(you)鉻、鎳等(deng)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)時(shi),由(you)于在(zai)奧氏體(ti)化過程(cheng)中(zhong)也會產生一定程(cheng)度的(de)(de)偏(pian)(pian)(pian)聚,而合(he)金元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)和雜(za)質(zhi)之間存在(zai)化學親合(he)力,又加(jia)強了(le)雜(za)質(zhi)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)的(de)(de)偏(pian)(pian)(pian)聚程(cheng)度,所以,含鉻、鎳等(deng)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)的(de)(de)合(he)金鋼的(de)(de)回(hui)火(huo)脆性更明顯一些。
但(dan)是,這(zhe)個理論也(ye)沒能解釋清(qing)楚回火脆性和回火冷(leng)卻速度有密切關系的原因。
總(zong)之,關于鋼的回火(huo)(huo)脆(cui)性(xing)的實質還是一個(ge)需要繼(ji)續深入探討的課題。雖然,目前還缺少一個(ge)最完善的理論來解(jie)釋鋼的回火(huo)(huo)脆(cui)性(xing)。但在(zai)某(mou)些方面(mian)還是有相似觀點的。
①. 沖擊斷裂基本上是沿晶界(jie)發(fa)生的。可以(yi)認為(wei)回火脆(cui)性是晶界(jie)轉變的結果。
②. 第(di)二類(lei)回(hui)(hui)火脆(cui)性(xing)是可逆的。可以認(ren)為(wei)回(hui)(hui)火脆(cui)性(xing)應該與某些(xie)析出物的溶解、析出過程有關。
③. 第二(er)類回(hui)火脆(cui)性的(de)產生與(yu)回(hui)火冷(leng)卻速(su)度相關(guan),可以認(ren)為回(hui)火脆(cui)性與(yu)回(hui)火冷(leng)卻過程中(zhong)是否有(you)析出物有(you)關(guan)。
3. 鋼的(de)回(hui)火(huo)脆性的(de)判斷和評價(jia)
第二類回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)脆(cui)(cui)性(xing)的(de)(de)產生與回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)冷(leng)(leng)卻(que)速(su)度有關,所以(yi),一般用(yong)鋼在回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)快(kuai)冷(leng)(leng)和緩(huan)冷(leng)(leng)后(hou)所測到的(de)(de)沖擊(ji)值(zhi)的(de)(de)比值(zhi)來評(ping)價其是否有回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)脆(cui)(cui)性(xing)及其嚴重程度。如某(mou)材料的(de)(de)兩(liang)組沖擊(ji)試樣(yang),保(bao)證(zheng)在其他條件(jian)相同的(de)(de)條件(jian)下,一組回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)采用(yong)快(kuai)冷(leng)(leng),另一組采用(yong)緩(huan)慢冷(leng)(leng)卻(que),若快(kuai)冷(leng)(leng)樣(yang)沖擊(ji)功(gong)為90J,緩(huan)慢冷(leng)(leng)卻(que)樣(yang)沖擊(ji)功(gong)為60J,則(ze)Δ=90/60=1.5,稱(cheng)Δ為回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)脆(cui)(cui)性(xing)敏感系數。一般當Δ>1,即認為有回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)脆(cui)(cui)性(xing)傾向,Δ值(zhi)越(yue)大,說明該材料在回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)溫度下的(de)(de)回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)脆(cui)(cui)性(xing)越(yue)嚴重。
這種評價(jia)(jia)回火脆性的方法(fa),一般能滿足常規條(tiao)件(jian)(jian)下工(gong)作零(ling)件(jian)(jian)對韌性的需要(yao),在一些(xie)特殊(shu)環(huan)境和條(tiao)件(jian)(jian)下工(gong)作零(ling)件(jian)(jian),對材(cai)料(liao)韌性及韌性變(bian)(bian)化有特別要(yao)求時,還應該采用更嚴格的評價(jia)(jia)方法(fa)。如測定(ding)(ding)材(cai)料(liao)的冷(leng)(leng)脆性轉(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian)溫度(du),或測定(ding)(ding)材(cai)料(liao)不同回火冷(leng)(leng)卻方式對冷(leng)(leng)脆轉(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian)溫度(du)提高程度(du)的影(ying)響等。當然,這些(xie)測試(shi)和評價(jia)(jia)更復雜,成本更高。
4. 合金元素(su)對回火脆性的影響(xiang)
一般認為(wei)(wei)碳鋼是對(dui)回(hui)(hui)(hui)火脆性(xing)不(bu)敏感的(de)(de)(de)(de)鋼,合(he)(he)金(jin)元(yuan)素對(dui)回(hui)(hui)(hui)火脆性(xing)有(you)(you)不(bu)同程度的(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響,而且還與(yu)其(qi)含量、與(yu)碳及其(qi)他合(he)(he)金(jin)元(yuan)素的(de)(de)(de)(de)配(pei)比有(you)(you)關。合(he)(he)金(jin)元(yuan)素對(dui)回(hui)(hui)(hui)火脆性(xing)的(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響可大(da)(da)致分為(wei)(wei)以下情況。增大(da)(da)回(hui)(hui)(hui)火脆性(xing)的(de)(de)(de)(de)元(yuan)素有(you)(you)錳硅、鉻、釩(fan)、磷、氫(qing)、硼等(deng);減小回(hui)(hui)(hui)火脆性(xing)的(de)(de)(de)(de)元(yuan)素有(you)(you)鉬(mu)、鎢等(deng);對(dui)回(hui)(hui)(hui)火脆性(xing)影(ying)(ying)響不(bu)明顯的(de)(de)(de)(de)元(yuan)素有(you)(you)鈦、鈮(ni)、鋯等(deng);銅(tong)、鎳等(deng)元(yuan)素單(dan)獨(du)影(ying)(ying)響作用(yong)不(bu)大(da)(da)。
在馬氏體不銹鋼中的主要合金(jin)元(yuan)素(su)對回火脆性傾(qing)向影(ying)響情況如(ru)下:
①. 鉻:對回(hui)火脆性有(you)影響(xiang),且(qie)隨鉻含(han)量(liang)的增加(jia)而增加(jia)。當(dang)鋼(gang)中還有(you)鎳、錳、磷(lin)元素(su)時,影響(xiang)更大(da)。
②. 鎳:鎳元(yuan)素(su)本身對回(hui)火(huo)脆(cui)性影響(xiang)不明顯,但與鉻(ge)、錳(meng)、磷等元(yuan)素(su)在一起(qi)時,則產生(sheng)回(hui)火(huo)脆(cui)性。
③. 釩(fan):增大(da)回(hui)火(huo)(huo)(huo)脆性(xing)(xing)。但加(jia)釩(fan)的鋼提高了抗回(hui)火(huo)(huo)(huo)穩定性(xing)(xing),-般采用(yong)更高的溫(wen)度回(hui)火(huo)(huo)(huo),可能(neng)遠離鋼的回(hui)火(huo)(huo)(huo)脆性(xing)(xing)溫(wen)度區間,所以,實(shi)用(yong)上(shang)對回(hui)火(huo)(huo)(huo)脆性(xing)(xing)反映不(bu)很明顯。
④. 鉬:有人認為鉬本身(shen)對回火(huo)脆性有影(ying)響,但適當地(di)加入有回火(huo)脆性的鉻鋼(gang)、鉻-鎳鋼(gang)、鎳-錳鋼(gang)、鉻-錳鋼(gang)中,反而(er)會(hui)減小和消除鋼(gang)的回火(huo)脆性。但也有資料報道(dao),在某些(xie)鋼(gang)中,當鉬含(han)量超過一定量時,反而(er)增(zeng)大了回火(huo)脆性。
在馬(ma)氏體(ti)類不銹鋼中(zhong),一般認為都(dou)有(you)回火脆性傾(qing)向,其(qi)中(zhong),2Cr13、1Cr17Ni2、0Cr13Ni4Mo等有(you)明(ming)顯(xian)的回火脆性傾(qing)向。
5. 減小和消除回火脆(cui)性的方法
鋼的回(hui)(hui)火(huo)脆性(xing),特(te)別(bie)是第二類回(hui)(hui)火(huo)脆性(xing)給許(xu)多材料在(zai)(zai)使用中帶來危害(hai),應引起注意。在(zai)(zai)減小(xiao)或消(xiao)除(chu)鋼的回(hui)(hui)火(huo)脆性(xing)方(fang)面(mian),人們做了大量工(gong)作,并積累(lei)了一(yi)些經(jing)驗。在(zai)(zai)工(gong)程實用上(shang)可(ke)采取(qu)的手段:一(yi)方(fang)面(mian)從控制(zhi)化學成(cheng)分(fen)入手,另一(yi)方(fang)面(mian)是從改善回(hui)(hui)火(huo)冷卻方(fang)法上(shang)做工(gong)作。
屬于(yu)化學成分方面的(de)(de)措施,包括(kuo)合(he)理設計鋼的(de)(de)成分,控制引(yin)起回(hui)(hui)火脆性的(de)(de)合(he)金(jin)(jin)元素(su)的(de)(de)含量和配比,或者合(he)理加入減小回(hui)(hui)火脆性的(de)(de)合(he)金(jin)(jin)元素(su),如鉬、鎢(wu)等。再就是提高鋼的(de)(de)純(chun)度(du),減少雜質和低熔(rong)點(dian)元素(su)。
在熱處理(li)方法上(shang),最簡(jian)單(dan)可(ke)行(xing)的(de)是(shi)用回(hui)(hui)火(huo)快(kuai)冷(leng)方法。為減少(shao)因回(hui)(hui)火(huo)快(kuai)冷(leng)產(chan)生(sheng)的(de)應力,對于(yu)大型工(gong)件或(huo)要求(qiu)嚴格控制(zhi)殘留(liu)應力的(de)工(gong)件,可(ke)在回(hui)(hui)火(huo)快(kuai)冷(leng)后,再(zai)采(cai)用一次低(di)于(yu)產(chan)生(sheng)回(hui)(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)溫度下的(de)去應力回(hui)(hui)火(huo)。也有的(de)采(cai)用兩段(duan)回(hui)(hui)火(huo)冷(leng)卻方法,即回(hui)(hui)火(huo)保溫后,先(xian)快(kuai)速冷(leng)卻至(zhi)產(chan)生(sheng)回(hui)(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)溫度以下的(de)溫度,再(zai)入爐繼(ji)續以緩慢(man)方式冷(leng)卻。當然,這在實(shi)際操作上(shang)不易準確控制(zhi)分段(duan)的(de)時機。
對某些成分的(de)鋼(gang),可以(yi)降低(di)淬火(huo)加熱(re)溫度(du)減(jian)輕回火(huo)脆性。現在,我們可以(yi)概括(kuo)地總結一下:馬(ma)氏(shi)體不銹鋼(gang)中(zhong),由(you)于含有(you)(you)13%左右的(de)鉻及其他合金元(yuan)素,使其在加熱(re)奧氏(shi)體化、冷卻發生組(zu)織轉變及淬火(huo)后(hou)回火(huo)過程中(zhong)具有(you)(you)了(le)與(yu)碳鋼(gang)不同(tong)的(de)特征。
(1) 狀態圖有(you)了改(gai)變,縮小了γ相區。
(2) 改變了共析溫度(du)和共析碳含(han)量,降低了馬氏(shi)體轉變溫度(du)。
(3) 鋼(gang)在(zai)加熱奧氏體化時,應提高加熱保溫(wen)溫(wen)度和(he)延長保溫(wen)時間。
(4) 奧氏(shi)體穩定程度提(ti)高了,可以采(cai)用較(jiao)緩慢的淬火冷(leng)卻方式,充分獲(huo)得馬氏(shi)體組織,提(ti)高了鋼的淬透性。
(5) 增(zeng)加(jia)了淬火組(zu)織中(zhong)的(de)殘留奧(ao)氏體量。
(6) 與(yu)碳鋼相(xiang)比,在獲得相(xiang)同硬度(du)和強度(du)的情況下,需(xu)提高回火溫度(du),延長回火保溫時間(jian)。
(7) 增加了鋼的回火脆(cui)性傾向(xiang),必要時采用快冷,以(yi)減少(shao)鋼的回火脆(cui)性。

