眾(zhong)所周(zhou)知,淬火(huo)鋼不能直接(jie)應用于工程,必須(xu)經(jing)過(guo)回(hui)火(huo)才可使用。
一、馬氏體不銹鋼的回(hui)火轉(zhuan)變
亞洲歐美色綜合一區二區在線: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段(第Ⅰ階段)
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(geng)進一(yi)(yi)步的(de)研究認(ren)為(wei),在(zai)馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)分(fen)解并析出碳化物之(zhi)前,馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)中(zhong)(zhong)過(guo)飽和(he)的(de)碳原子已經有(you)一(yi)(yi)個偏(pian)(pian)聚(ju)過(guo)程(cheng)(還不(bu)是析出),碳原子形成十分(fen)細小的(de)偏(pian)(pian)聚(ju)團。對于較高(gao)含(han)碳量的(de)鋼,這個偏(pian)(pian)聚(ju)團向馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)的(de)孿晶界面偏(pian)(pian)聚(ju)。而在(zai)較低含(han)碳量的(de)鋼中(zhong)(zhong),這個偏(pian)(pian)聚(ju)團向馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)的(de)位錯線附(fu)近的(de)條片界面上偏(pian)(pian)聚(ju)。有(you)的(de)資(zi)料將這個碳原子的(de)偏(pian)(pian)聚(ju)過(guo)程(cheng)稱為(wei)馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)回(hui)火的(de)準備階段。
在(zai)馬氏(shi)體不(bu)銹鋼中,雖(sui)然有鉻的存在(zai),但(dan)由(you)于這個階段的溫度(du)較低(di),所以,鉻不(bu)會對于這個階段產生(sheng)明顯的影響。
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)轉變(bian)后,經低溫回(hui)火(huo)的馬(ma)氏體性(xing)能略有(you)改(gai)變(bian),并(bing)有(you)以下特點。
①. 和淬火(huo)狀態(tai)的(de)馬(ma)氏體相同,低(di)溫回火(huo)馬(ma)氏體的(de)強(qiang)度主要由鋼的(de)含碳量(liang)來決定。合金(jin)元素對提高回火(huo)馬(ma)氏體強(qiang)度的(de)作用很小。
②. 含(han)碳量(liang)(liang)大于(yu)0.3%的(de)(de)馬(ma)(ma)氏體(ti)(ti)(ti)低(di)(di)溫(wen)回(hui)火時,基(ji)體(ti)(ti)(ti)中的(de)(de)固(gu)溶成(cheng)會由(you)(you)于(yu)碳的(de)(de)析出(chu)而(er)下(xia)降(jiang),降(jiang)至0.2%~0.3%范圍之(zhi)內(nei),由(you)(you)碳過飽和固(gu)溶所引起的(de)(de)晶格畸變大部(bu)分會消除。雖然(ran)碳量(liang)(liang)的(de)(de)變化仍會影響(xiang)馬(ma)(ma)氏體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)強(qiang)度(du),但碳對淬火馬(ma)(ma)氏體(ti)(ti)(ti)是以固(gu)溶強(qiang)化方式產生(sheng)影響(xiang)的(de)(de),而(er)對低(di)(di)溫(wen)回(hui)火馬(ma)(ma)氏體(ti)(ti)(ti)則是以析出(chu)碳化物數量(liang)(liang)為主要影響(xiang)方式。所以,鋼(gang)碳含(han)量(liang)(liang)的(de)(de)增加對低(di)(di)溫(wen)回(hui)火馬(ma)(ma)氏體(ti)(ti)(ti)強(qiang)度(du)的(de)(de)影響(xiang)不如對淬火馬(ma)(ma)氏體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)影響(xiang)大。
③. 合金(jin)元素(su)雖對回火馬氏(shi)體的強度(du)(du)影響(xiang)不大,卻能(neng)明顯(xian)影響(xiang)它(ta)的韌性。低溫回火時,等強度(du)(du)的合金(jin)鋼(gang)(gang)沖擊值(zhi)可比碳(tan)鋼(gang)(gang)高幾倍。
2. 殘留奧氏體(ti)的轉變階(jie)(jie)段(第(di)Ⅱ階(jie)(jie)段)
在回(hui)火230~280℃溫度(du)范圍(wei)內(nei)(nei),馬氏(shi)體分(fen)(fen)解(jie)還(huan)在進(jin)行,馬氏(shi)體內(nei)(nei)的(de)(de)(de)含碳(tan)量繼續(xu)降低,與此同(tong)時(shi),還(huan)發生殘(can)(can)(can)留奧(ao)(ao)氏(shi)體的(de)(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)變(bian),即(ji)殘(can)(can)(can)留奧(ao)(ao)氏(shi)體的(de)(de)(de)分(fen)(fen)解(jie),分(fen)(fen)解(jie)產物為低碳(tan)的(de)(de)(de)馬氏(shi)體和ε型碳(tan)化物。回(hui)火時(shi)殘(can)(can)(can)留奧(ao)(ao)氏(shi)體的(de)(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)變(bian)與過冷奧(ao)(ao)氏(shi)體在這一溫度(du)范圍(wei)的(de)(de)(de)分(fen)(fen)解(jie)情況(kuang)相似,即(ji)以類似于貝氏(shi)體的(de)(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)變(bian)方式轉(zhuan)(zhuan)變(bian)。
殘(can)留奧氏(shi)體(ti)中的含碳(tan)量對(dui)這個階段的轉變沒有大(da)的影響,合金(jin)元(yuan)素,特別是鉻(ge)會提(ti)高(gao)殘(can)留奧氏(shi)體(ti)轉變溫度(du)范(fan)圍,并(bing)可(ke)抑制殘(can)留奧氏(shi)體(ti)的轉變。
由于殘留奧(ao)氏體(ti)的(de)分解產物是低碳馬(ma)氏體(ti)和ε型碳化物(或分解成(cheng)下貝氏體(ti)),所以(yi),對(dui)鋼會有強化作用(yong),出(chu)現明顯的(de)硬化現象。
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(zhe)個(ge)溫度(du)區間回火,由于馬氏體中碳(tan)的繼續析出,晶(jing)格畸變基本消(xiao)除,,析出的碳(tan)化物(wu)質點(dian)有(you)(you)聚合傾向,組(zu)織中的位錯密度(du)減少(shao),李晶(jing)界消(xiao)除,這(zhe)一系列變化,使鋼的硬度(du)和(he)強度(du)有(you)(you)所下降,但(dan)在這(zhe)個(ge)階段,有(you)(you)些(xie)鋼會產生(sheng)脆性,即第一類回火脆性。在馬氏體不銹鋼中,由于鉻元素的存在,對碳(tan)化物(wu)的形成(cheng)會起到阻礙作用。
4. 碳化(hua)物的集聚長大階段(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(shang),在(zai)第皿階段后(hou)期,大約從(cong)300℃開(kai)始,碳(tan)化物開(kai)始集聚、長大。400℃以上(shang),這(zhe)個過程更明顯了。
電子顯微鏡(jing)分析表明:在較低溫度(du)下回火時形(xing)成的(de)(de)(de)碳(tan)(tan)化物(wu)呈圓片狀,隨(sui)回火溫度(du)的(de)(de)(de)提(ti)高逐漸粗化,最后變成球狀。在550℃以上,獲得顆粒狀碳(tan)(tan)化物(wu),再提(ti)高回火溫度(du),碳(tan)(tan)化物(wu)顆粒粗化、變大(da)。在碳(tan)(tan)化物(wu)集(ji)聚、長(chang)大(da)的(de)(de)(de)過(guo)程中(zhong),發生(sheng)了碳(tan)(tan)及合金(jin)元(yuan)素的(de)(de)(de)擴散(san)。
鋼中的合金(jin)元素在(zai)這一階段發揮了明顯的作用,因(yin)為溫度較(jiao)高,合金(jin)元素已經(jing)有能力進行(xing)擴散和移動。所(suo)以,合金(jin)元素在(zai)鐵素體(ti)和碳(tan)化(hua)物之間進行(xing)重(zhong)新分配。
由于(yu)碳從鐵素(su)體中(zhong)充分析出及碳化物的集聚長大(da),鋼的硬(ying)度和強度下(xia)降,而塑性和韌(ren)性上升,使鋼具有優良(liang)的綜合(he)(he)性能。但有些(xie)合(he)(he)金(jin)鋼在這個溫度區(qu)間回火時,會產生第二類(lei)回火脆性。
馬氏體不(bu)銹鋼中(zhong)含有較(jiao)高的鉻,并在淬火(huo)鋼回(hui)火(huo)過程中(zhong)的各個階段產生不(bu)同程度的作用。
鉻是強碳(tan)(tan)化(hua)物(wu)形成元(yuan)素,會(hui)(hui)增加碳(tan)(tan)化(hua)物(wu)原子間(jian)的(de)結合力(li),使(shi)碳(tan)(tan)化(hua)物(wu)的(de)細小顆粒的(de)溶解難以進(jin)行,所以,會(hui)(hui)阻礙(ai)較大(da)碳(tan)(tan)化(hua)物(wu)顆粒的(de)長大(da)、集(ji)聚,也就會(hui)(hui)使(shi)回火鋼因碳(tan)(tan)化(hua)物(wu)集(ji)聚長大(da)而引起的(de)硬度下(xia)降作用減(jian)弱。
另外,在較高溫度回(hui)火時,由(you)于(yu)含(han)鉻的(de)特殊(shu)碳化物(wu)的(de)彌(mi)散析(xi)出,使(shi)回(hui)火鋼的(de)硬度產生回(hui)升現象。
有(you)的資料顯示,含鉻(ge)12%的馬(ma)氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)在(zai)450℃左右(you)回(hui)火時(shi),會出現硬度最高點,并認為,這除(chu)了鉻(ge)阻礙碳化(hua)物長(chang)大和特殊碳化(hua)物彌散析出的原因(yin)外,還可能與殘留奧氏(shi)體(ti)轉變成回(hui)火馬(ma)氏(shi)體(ti)有(you)關。
綜(zong)上(shang)所述,鉻在馬氏(shi)體不銹鋼回火(huo)轉變過程中、發揮阻礙回火(huo)續變的作(zuo)用。這就是為什么要獲(huo)得與碳含量(liang)相同的碳鋼同樣(yang)硬度和(he)強度時(shi),必須(xu)提高回火(huo)溫(wen)度和(he)延長(chang)保溫(wen)時(shi)間的原因。
二、馬氏體(ti)不銹鋼的回(hui)火脆性
1. 回火脆性分類
鋼(gang)的回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)脆(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)(xing)是指(zhi)某些淬火(huo)(huo)鋼(gang)在(zai)某一溫(wen)(wen)度(du)區(qu)間回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)時,沖擊(ji)韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)下降、脆(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)(xing)增加(jia)的特性(xing)(xing)(xing)(xing)。在(zai)250~400℃溫(wen)(wen)度(du)區(qu)間產生(sheng)(sheng)的脆(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)(xing)稱第(di)一類回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)脆(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)(xing),由于產生(sheng)(sheng)的溫(wen)(wen)度(du)較低,又稱低溫(wen)(wen)回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)脆(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)(xing),這種回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)脆(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)(xing)產生(sheng)(sheng)后,可以(yi)用更高溫(wen)(wen)度(du)的加(jia)熱(re)消除,之后,再在(zai)脆(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)(xing)產生(sheng)(sheng)溫(wen)(wen)區(qu)回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)時將不再產生(sheng)(sheng)脆(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)(xing),所以(yi),也稱不可逆回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)脆(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)(xing)。大多數(shu)鋼(gang)都(dou)有(you)第(di)一類回(hui)(hui)(hui)火(huo)(huo)脆(cui)(cui)(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)(xing):
在450~700℃溫度(du)區間產生(sheng)(sheng)的脆性(xing)稱(cheng)第二類回火(huo)(huo)脆性(xing),由于(yu)產生(sheng)(sheng)的溫度(du)較高,又(you)稱(cheng)高溫回火(huo)(huo)脆性(xing),這種脆性(xing)產生(sheng)(sheng)后,可(ke)以(yi)通(tong)過高于(yu)脆化溫度(du)加熱后快冷予以(yi)消除,但消除后如果再次在脆化溫度(du)加熱緩冷,則(ze)又(you)重復產生(sheng)(sheng)脆性(xing),所以(yi),也稱(cheng)可(ke)逆(ni)回火(huo)(huo)脆性(xing)。
第(di)二類(lei)回火脆(cui)性(xing)多(duo)產(chan)生于(yu)鉻一錳、鉻-鎳等合金鋼(gang)中,因(yin)為許多(duo)工程零件需(xu)要(yao)在(zai)高溫回火后使用,回火溫度可能(neng)重(zhong)合于(yu)脆(cui)化溫度,所以,人們對第(di)二類(lei)回火脆(cui)性(xing)更重(zhong)視,研(yan)究也比(bi)較(jiao)深(shen)入。
2. 回(hui)火脆性產生的原因(yin)
關(guan)于回(hui)火脆性的產生原因和(he)本(ben)質,雖有大量的研(yan)究(jiu),但仍未有統一的意見,存在不同的假說和(he)理論(lun)。
①. 析出理(li)論(lun)
淬(cui)火(huo)鋼(gang)回(hui)火(huo)時(shi),淬(cui)火(huo)馬氏體(ti)中過飽和的(de)(de)碳優先,以(yi)(yi)晶間(jian)斷(duan)裂為(wei)(wei)主要特(te)征(zheng)的(de)(de)事實來證明(ming)。還(huan)有的(de)(de)研(yan)究者認為(wei)(wei)是鋼(gang)回(hui)火(huo)時(shi),在某(mou)一溫度(du)(du)條件下,各種組約在固(gu)溶體(ti)中的(de)(de)溶解的(de)(de)回(hui)冷卻時(shi)被溶物從固(gu)溶體(ti)中析(xi)出(chu),并以(yi)(yi)不利于韌性(xing)的(de)(de)狀態分布(bu)。反之,快診(zhen)求它們被保留在固(gu)并以(yi)(yi)不利的(de)(de)韌性(xing)無(wu)測(ce)顯影響。但(dan)用析(xi)出(chu)物來解釋回(hui)火(huo)脆性(xing)的(de)(de)常(chang)不中,不修(xiu)充分,因為(wei)(wei)在產生(sheng)脆性(xing)的(de)(de)溫度(du)(du)與室溫時(shi)相(xiang)比,碳等理由仍并解度(du)(du)沒(mei)有很大區別(bie),另外,脆性(xing)及脆化程度(du)(du)并不與回(hui)火(huo)溫度(du)(du)成比例(li)。
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)論似乎告訴我們(men)回火脆性(xing)與回火加熱、保溫溫度有(you)關,但(dan)事(shi)實是回火脆性(xing)恰恰與冷卻方式(shi)有(you)關。
③. 殘留奧氏體轉(zhuan)變(bian)理論
鋼在(zai)(zai)(zai)加熱奧氏(shi)(shi)體化(hua)時(shi),由于擴散的作用,碳(tan)和(he)合金(jin)(jin)元(yuan)素(su)聚(ju)集在(zai)(zai)(zai)奧氏(shi)(shi)體晶(jing)界處(chu),引(yin)起奧氏(shi)(shi)體晶(jing)內(nei)與(yu)晶(jing)界處(chu)成分不均勻。淬火(huo)冷卻后,晶(jing)內(nei)組織(zhi)發(fa)(fa)生了(le)馬(ma)氏(shi)(shi)體轉變(bian),晶(jing)界處(chu)因含有較(jiao)高的碳(tan)和(he)合金(jin)(jin)元(yuan)素(su),呈薄膜狀的奧氏(shi)(shi)體較(jiao)穩(wen)定(ding),沒發(fa)(fa)生轉變(bian)而(er)保留下來。在(zai)(zai)(zai)回火(huo)加熱時(shi),由于碳(tan)和(he)合金(jin)(jin)元(yuan)素(su)的析出降低了(le)其穩(wen)定(ding)性(xing)(xing),在(zai)(zai)(zai)回火(huo)冷卻時(shi),發(fa)(fa)生了(le)馬(ma)氏(shi)(shi)體相變(bian),從而(er)引(yin)起脆性(xing)(xing)。
但(dan)是(shi),這一理論與回(hui)火后(hou)緩慢冷(leng)卻(que)有(you)脆性(xing),快(kuai)速(su)冷(leng)卻(que)則無脆性(xing)的事實相(xiang)矛盾,并(bing)且不能解釋回(hui)火脆性(xing)可逆性(xing)的特征。
④. 雜質(zhi)元素晶界偏析理論。
當鋼(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)含有低(di)熔點的(de)銻、磷、錫(xi)等雜(za)(za)(za)質元(yuan)素(su)(su)時,在(zai)鋼(gang)加(jia)熱過(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong),它們溶于固溶體內,使鐵的(de)晶(jing)格產生彈性(xing)畸(ji)變(bian)和系統能量(liang)增高,晶(jing)界處由(you)于缺陷較多(duo),在(zai)一(yi)定條件下,雜(za)(za)(za)質會自(zi)發地向晶(jing)界區偏聚(ju)(ju)。另外,在(zai)回火過(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong),蕨化物沉淀析(xi)出(chu)時,雜(za)(za)(za)質元(yuan)素(su)(su)會被排斥在(zai)碳(tan)化物之(zhi)外,促使基(ji)體利碳(tan)化物界面附(fu)近的(de)雜(za)(za)(za)質元(yuan)素(su)(su)濃度增加(jia)。雜(za)(za)(za)質元(yuan)素(su)(su)的(de)這(zhe)種(zhong)不規則(ze)的(de)濃集層降低(di)了晶(jing)面間(jian)的(de)結合(he)力,為裂紋提供了成核和擴(kuo)展的(de)機會,持這(zhe)種(zhong)觀點的(de)研究者還指出(chu),當鋼(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)含有鉻、鎳等元(yuan)素(su)(su)時,由(you)于在(zai)奧氏(shi)體化過(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)也會產生一(yi)定程度的(de)偏聚(ju)(ju),而(er)合(he)金元(yuan)素(su)(su)和雜(za)(za)(za)質之(zhi)間(jian)存在(zai)化學親合(he)力,又加(jia)強了雜(za)(za)(za)質元(yuan)素(su)(su)的(de)偏聚(ju)(ju)程度,所以(yi),含鉻、鎳等元(yuan)素(su)(su)的(de)合(he)金鋼(gang)的(de)回火脆(cui)性(xing)更(geng)明(ming)顯一(yi)些。
但(dan)是,這(zhe)個理論也(ye)沒(mei)能解釋清楚(chu)回火(huo)脆性和回火(huo)冷卻速度(du)有密(mi)切關系的原因。
總之(zhi),關(guan)于(yu)鋼(gang)的(de)回火脆(cui)性的(de)實質還(huan)是(shi)一個需要繼續(xu)深(shen)入探(tan)討(tao)的(de)課題。雖然(ran),目前還(huan)缺少一個最(zui)完善(shan)的(de)理論來(lai)解釋鋼(gang)的(de)回火脆(cui)性。但在某些方面還(huan)是(shi)有相似觀點(dian)的(de)。
①. 沖擊斷裂基(ji)本上是(shi)沿晶(jing)界發生的。可以(yi)認為回(hui)火脆性是(shi)晶(jing)界轉變的結果。
②. 第二類(lei)回(hui)火(huo)脆性是可逆的。可以(yi)認(ren)為(wei)回(hui)火(huo)脆性應該與某些析出物的溶解、析出過程有(you)關。
③. 第二類(lei)回火(huo)脆(cui)性(xing)的產生與回火(huo)冷卻(que)速度相(xiang)關(guan),可(ke)以認為回火(huo)脆(cui)性(xing)與回火(huo)冷卻(que)過程中是否有(you)析出(chu)物有(you)關(guan)。
3. 鋼的回火(huo)脆(cui)性的判斷和評價
第(di)二類回(hui)(hui)火(huo)(huo)脆(cui)(cui)性的(de)(de)(de)產生(sheng)與回(hui)(hui)火(huo)(huo)冷(leng)卻(que)速度有(you)關,所以,一(yi)(yi)般(ban)用(yong)鋼在(zai)回(hui)(hui)火(huo)(huo)快(kuai)冷(leng)和緩(huan)冷(leng)后所測(ce)到的(de)(de)(de)沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)值(zhi)的(de)(de)(de)比(bi)值(zhi)來評(ping)價其是(shi)否有(you)回(hui)(hui)火(huo)(huo)脆(cui)(cui)性及其嚴重程度。如(ru)某材料(liao)的(de)(de)(de)兩(liang)組(zu)沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)試樣,保證在(zai)其他條(tiao)件相同(tong)的(de)(de)(de)條(tiao)件下,一(yi)(yi)組(zu)回(hui)(hui)火(huo)(huo)采(cai)用(yong)快(kuai)冷(leng),另一(yi)(yi)組(zu)采(cai)用(yong)緩(huan)慢冷(leng)卻(que),若快(kuai)冷(leng)樣沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)功為(wei)90J,緩(huan)慢冷(leng)卻(que)樣沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)功為(wei)60J,則Δ=90/60=1.5,稱Δ為(wei)回(hui)(hui)火(huo)(huo)脆(cui)(cui)性敏感(gan)系數。一(yi)(yi)般(ban)當Δ>1,即認為(wei)有(you)回(hui)(hui)火(huo)(huo)脆(cui)(cui)性傾向,Δ值(zhi)越大,說明該材料(liao)在(zai)回(hui)(hui)火(huo)(huo)溫度下的(de)(de)(de)回(hui)(hui)火(huo)(huo)脆(cui)(cui)性越嚴重。
這種評價(jia)(jia)回(hui)火脆性的(de)(de)方(fang)法(fa),一般(ban)能滿(man)足(zu)常規條件(jian)(jian)下工作(zuo)零(ling)件(jian)(jian)對韌性的(de)(de)需要,在一些(xie)特殊(shu)環境和條件(jian)(jian)下工作(zuo)零(ling)件(jian)(jian),對材(cai)料韌性及韌性變化有特別(bie)要求時,還(huan)應(ying)該采(cai)用更(geng)嚴格的(de)(de)評價(jia)(jia)方(fang)法(fa)。如測定材(cai)料的(de)(de)冷脆性轉變溫(wen)度(du),或(huo)測定材(cai)料不同(tong)回(hui)火冷卻方(fang)式對冷脆轉變溫(wen)度(du)提高程度(du)的(de)(de)影響等。當然,這些(xie)測試(shi)和評價(jia)(jia)更(geng)復雜,成本更(geng)高。
4. 合金元素對回火脆性的影響
一般認為碳鋼是對回(hui)(hui)火(huo)(huo)脆(cui)(cui)性(xing)(xing)不敏感的(de)(de)(de)鋼,合金元(yuan)素(su)(su)對回(hui)(hui)火(huo)(huo)脆(cui)(cui)性(xing)(xing)有(you)不同(tong)程度的(de)(de)(de)影響(xiang),而(er)且(qie)還與其(qi)(qi)含量、與碳及其(qi)(qi)他合金元(yuan)素(su)(su)的(de)(de)(de)配比有(you)關。合金元(yuan)素(su)(su)對回(hui)(hui)火(huo)(huo)脆(cui)(cui)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)影響(xiang)可(ke)大(da)致分(fen)為以下情況。增大(da)回(hui)(hui)火(huo)(huo)脆(cui)(cui)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)元(yuan)素(su)(su)有(you)錳硅(gui)、鉻、釩、磷、氫、硼(peng)等;減小回(hui)(hui)火(huo)(huo)脆(cui)(cui)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)元(yuan)素(su)(su)有(you)鉬、鎢等;對回(hui)(hui)火(huo)(huo)脆(cui)(cui)性(xing)(xing)影響(xiang)不明顯的(de)(de)(de)元(yuan)素(su)(su)有(you)鈦、鈮、鋯(gao)等;銅、鎳等元(yuan)素(su)(su)單獨影響(xiang)作用(yong)不大(da)。
在馬氏體不(bu)銹鋼中(zhong)的主要合金元素對回火脆性傾向影響情況如下:
①. 鉻:對(dui)回火脆性有(you)影(ying)響,且隨鉻含量的增(zeng)加而增(zeng)加。當鋼中還有(you)鎳、錳、磷元素時,影(ying)響更(geng)大。
②. 鎳:鎳元(yuan)素本身對回(hui)火脆性影(ying)響不明顯,但與鉻、錳、磷等元(yuan)素在(zai)一起時(shi),則(ze)產生回(hui)火脆性。
③. 釩(fan):增大回(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)(xing)。但加釩(fan)的(de)鋼提高了抗回(hui)火(huo)穩定性(xing)(xing),-般采用(yong)更高的(de)溫度(du)回(hui)火(huo),可能遠離鋼的(de)回(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)(xing)溫度(du)區間,所以,實用(yong)上對回(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)(xing)反映不很明顯。
④. 鉬(mu)(mu):有人認為鉬(mu)(mu)本身(shen)對(dui)回火(huo)脆(cui)(cui)性有影響(xiang),但(dan)適當地加入有回火(huo)脆(cui)(cui)性的鉻鋼、鉻-鎳鋼、鎳-錳(meng)鋼、鉻-錳(meng)鋼中(zhong),反(fan)而會減小和消除鋼的回火(huo)脆(cui)(cui)性。但(dan)也有資料報道,在某些鋼中(zhong),當鉬(mu)(mu)含(han)量超過(guo)一定(ding)量時,反(fan)而增大了回火(huo)脆(cui)(cui)性。
在馬氏(shi)體類不(bu)銹鋼中(zhong),一般認(ren)為都(dou)有(you)回火脆性傾向(xiang),其中(zhong),2Cr13、1Cr17Ni2、0Cr13Ni4Mo等有(you)明顯的(de)回火脆性傾向(xiang)。
5. 減小和消除回(hui)火(huo)脆性的方(fang)法
鋼的回(hui)火(huo)脆性(xing),特別(bie)是(shi)第二(er)類回(hui)火(huo)脆性(xing)給許多(duo)材料在使用中帶來危害,應引(yin)起注意。在減(jian)小(xiao)或消(xiao)除鋼的回(hui)火(huo)脆性(xing)方(fang)(fang)面(mian),人們做了(le)大量工作(zuo),并(bing)積(ji)累(lei)了(le)一(yi)(yi)(yi)些經驗。在工程實(shi)用上(shang)可采取(qu)的手(shou)段:一(yi)(yi)(yi)方(fang)(fang)面(mian)從(cong)控(kong)制化學成分入手(shou),另一(yi)(yi)(yi)方(fang)(fang)面(mian)是(shi)從(cong)改善回(hui)火(huo)冷(leng)卻方(fang)(fang)法上(shang)做工作(zuo)。
屬(shu)于化學(xue)成(cheng)分方面(mian)的措施,包括合(he)(he)(he)理設計鋼的成(cheng)分,控(kong)制引起回火脆性的合(he)(he)(he)金元(yuan)素的含量和配比(bi),或者合(he)(he)(he)理加入減小回火脆性的合(he)(he)(he)金元(yuan)素,如(ru)鉬(mu)、鎢等(deng)。再就是(shi)提(ti)高(gao)鋼的純度,減少雜質和低熔點元(yuan)素。
在(zai)熱處理(li)方(fang)法(fa)上,最(zui)簡單可行的(de)(de)(de)是(shi)用(yong)回(hui)火(huo)快(kuai)(kuai)冷方(fang)法(fa)。為減少因回(hui)火(huo)快(kuai)(kuai)冷產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)應(ying)(ying)力,對于大(da)型(xing)工件或要求嚴(yan)格控制(zhi)殘留應(ying)(ying)力的(de)(de)(de)工件,可在(zai)回(hui)火(huo)快(kuai)(kuai)冷后(hou)(hou),再采用(yong)一次低于產(chan)生(sheng)(sheng)回(hui)火(huo)脆性溫度(du)下的(de)(de)(de)去應(ying)(ying)力回(hui)火(huo)。也有的(de)(de)(de)采用(yong)兩段回(hui)火(huo)冷卻(que)(que)方(fang)法(fa),即(ji)回(hui)火(huo)保溫后(hou)(hou),先快(kuai)(kuai)速冷卻(que)(que)至產(chan)生(sheng)(sheng)回(hui)火(huo)脆性溫度(du)以下的(de)(de)(de)溫度(du),再入爐繼(ji)續以緩慢方(fang)式冷卻(que)(que)。當(dang)然,這(zhe)在(zai)實際操作上不易準確控制(zhi)分(fen)段的(de)(de)(de)時機。
對(dui)某些成分的(de)鋼(gang),可以降(jiang)低淬火(huo)(huo)加熱溫度減輕(qing)回火(huo)(huo)脆(cui)性。現(xian)在,我們可以概(gai)括地總結一(yi)下:馬(ma)氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)中,由于含有13%左右的(de)鉻及(ji)其(qi)(qi)他合金(jin)元素(su),使其(qi)(qi)在加熱奧氏(shi)體(ti)化、冷(leng)卻發生組織轉變及(ji)淬火(huo)(huo)后回火(huo)(huo)過程中具(ju)有了與(yu)碳鋼(gang)不同的(de)特征。
(1) 狀態(tai)圖有了改變,縮小了γ相區。
(2) 改變了共析溫度和共析碳含量(liang),降(jiang)低了馬氏體轉變溫度。
(3) 鋼在加熱奧氏體化時(shi),應提高加熱保溫(wen)(wen)溫(wen)(wen)度和延長保溫(wen)(wen)時(shi)間。
(4) 奧氏體(ti)穩定(ding)程(cheng)度提(ti)(ti)高了,可以采(cai)用(yong)較緩(huan)慢的淬火冷卻(que)方式(shi),充分獲得(de)馬氏體(ti)組織,提(ti)(ti)高了鋼的淬透性。
(5) 增加了(le)淬(cui)火組(zu)織中的殘留奧氏體(ti)量(liang)。
(6) 與碳(tan)鋼相(xiang)比,在獲得相(xiang)同硬度(du)和強度(du)的(de)情(qing)況下,需提高回(hui)火溫(wen)度(du),延長回(hui)火保(bao)溫(wen)時(shi)間(jian)。
(7) 增加(jia)了鋼的(de)回火脆(cui)(cui)性(xing)傾向(xiang),必(bi)要時采用快冷,以減(jian)少鋼的(de)回火脆(cui)(cui)性(xing)。