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马氏体耐热钢出厂状态、相关参数和注意事项
马氏体耐热钢的回火脆性
 
1低温回火脆性
 
通常将在200~400"C回火后发生的脆性称为低温回火脆性,即类回火脆性。其主要特点是:(1)所有淬火钢,只要在250~400℃温度范围回火后,都会不同程度的出现脆性;(2)回火脆性的出现与回火方式和回火后的冷却速度无关,凡是在此温度范围回火,无论快冷还是慢冷,都会出现脆性Ⅲ;(3)具有不可逆性,即如果将己产生该脆性的钢置于更高温度回火后,其脆性逐渐消失,再置于250~400℃回火后,脆性也不会重新出现,所以这种回火脆性也称为不可逆回火脆性。产生这种回火脆性的原因,一般认为是由于马氏体分解时,沿着马氏体条或片的界面析出碳化物薄片所引起的,这种硬而脆的碳化物薄片显著的降低了氏体界面的断裂强度,因而使钢的脆性明显增加。此外,回火过程中残余奥氏体的转变也加重了这种回火脆性。
 
在低于250"C回火时,由于不发生碳化物析出,故不会引起冲击韧性急剧下降。当回火温度高于400℃时,碳化物开始聚集和球化,对基体的割裂作用减少,因而钢的冲击韧性又重新升高。而在250~400℃回火后,正是由于析出了碳化物薄片,故产生回火脆性。低温回火脆性对于钢件强度与韧性的佳配合不利。但目前尚未找到有效的江苏大学硕士学论文方法完全消除这种回火脆性,只能尽量避免在这个温度范围回火,或采用等温淬火代替。在钢中加入I~3%Si,可以使碳化物的析出移向较高温度进行,从而使脆性产生的温度范围升高,这对改善钢回火后的冲击韧性有利。
 
2高温回火脆性
 
在450~650"C回火后出现的脆性,通常称为高温回火脆性,或称第二类回火脆性。这种回火脆性的主要特点是:(1)回火脆性主要在含有cr、Ni、Mn、si等元素的合金结构钢中出现。(2)回火脆性的出现与回火后的冷却速度有关,通常回火后快冷不出现回火脆性。(3)具有可逆性。如果把已经出现这种回火脆性的钢重新加热到脆性区温度回火,再快冷到室温,其回火脆性即可消除。已经消除了回火脆性的钢,如果重新加热到脆性区温度回火,随后缓慢冷却到室温,则脆性又会出现。因此这种回火脆性具有可逆性,也称为可逆回火脆性。(4)其断口呈晶间断裂。
 
多数人认为高温回火脆性产生的主要原因,是在450~650"C回火时微量杂质元素(P、Sb、sn、As等)或合金元素向原来的奥氏体晶界偏聚或析出,削弱了晶粒之『自J的结合强度,从而使钢出现脆性。它可以用来解释一些高温回火脆性的现象,例如:这种脆性的出现是由于晶界变脆引起的[81,所以回火脆性试样的断口为晶间断裂。又如,杂质元素在晶界的偏聚是在一定的温度和条件下产生的,也可以在另外的温度、时问条件下消除,因此这种回火脆性是可逆的。再如,晶粒越粗,晶界越少,杂质元素在晶界偏聚的浓度越高,故粗晶粒钢比细晶粒钢的回火脆性严重。
 
3影响回火脆性的因素
 
影响回火脆性的因素可以分成以下三个方面,即钢的化学成分、热处理工艺和组织状态。
 
钢的化学成分
 
成分是影响回火脆性的根本的因素。例如碳钢,它不含合金元素,便没有这类脆性。根据钢中成分对回火脆性的作用,大体可以把它们分为三类:①包括铬,镍、锰、碳等.它们都有不同程度促进回火脆性的作用。当单独加入时,其作用大小按锰、铬、镍、硅、碳的顺序递减。但这类元素促进脆性的作用必须有磷、锡、锑、砷等杂质存在才能表现出来。如不含上述杂质的高纯镍钢就不显示回火脆性。当两种和两种以上这类元素同时加入时。其促进脆性的能力会大于单独加入时两者的作用之和。②包括磷、硫、锡、砷、硼等杂质。它们也具有促进回火脆性的作用,但这类元素只有与①类元素共存时,才能引起回火脆性,所以碳钢中虽含有以上某峰杂质,却不存在回火脆性。从试验的结果看,磷和锑是两个影响大的杂质元素。其余的影响较小:一般来说,含量在lOppm数量级,影响较小,但如果含量在lOOppm以上,则认为是高含量。并往往会引起明显的回火脆性。⑨包括钨、钼、钒,钛等,对回火脆性有抑制作用,其中以钼的作用为明显,钨次之。研究表明,钼量有一个佳值,高于或低于这个值,都不能很好地抑制回火脆性。据统计,佳含钳量在0.5%左右,随钢的化学成分不同可能在0.2%~0.7%间变化,当加入的钨量为钼的2倍左右时,大约能达到与钼相同的抑制效果。
 
热处理工艺
 
若在回火脆化温度范围内回火。或在更高的温度回火并慢冷通过此温度区间,均会导致回火脆性。当然,不同的钢这一温度范围有所不同。回火后的冷速对出现回火脆性有很大的影响,脆化后的钢可用脱脆处理加以改善。
 
组织状态
 
这里主要指的是回火前的组织状态。不论钢材具有什么原始组织(珠光体、贝氏体、马氏体)。经脆化处理后都出现回火脆性。对镍铬钢而言,马氏体回火时脆性严重,贝氏体次之,珠光体轻。原奥氏体晶粒大小对回火脆性也有明显的影响。一般来说,原奥氏体晶粒越租大,钢的脆化程度也越大,其原因可能是粗大的奥氏体晶粒使单位体积内晶界面积减小,因而增大了弓l起回火脆性的碳化物和杂质元素在晶界上的浓度,从而促进了晶问断裂。钢在热处理后的硬度对回火脆性也有影响。硬度高的比硬度低的具有较大的回火脆化倾向。