|
|
发表于 2008-1-11 20:01:53
|
显示全部楼层
来自： 中国山东聊城
钢的过热与过烧
% w% o1 m. G6 n在锅炉和压力容器制造中，对所用钢材进行热加工和热处理。此时，如果加热温度控制不当，加热不均会使材料超温，导致材料机械性能恶化。$ V3 [: S* v3 `" f; S0 q
j4 O) M- D& d) O+ S: k根据超温的程度和时间长短，钢材会发生脱碳，过热和过烧现象。6 e( `/ Y6 S/ o7 P v8 ]( E
: h6 S( f& y& Z! H! n5 [' z8 X g
过热：钢被加热到Ac3以上某一温度，随着奥氏体晶粒的长大，在粗大的奥氏体晶界上，发生了化学成分的明显变化（主要是硫的偏析），在冷却时，或者在原始奥氏体晶界上保持了硫的偏析，或者产生了第二相（主要是硫化物）质点的网状沉积，导致晶界脆化，使钢的拉伸塑性和冲击韧性明显降低的现象。
9 `9 i. l2 f$ c, V7 C! O' V, V! f& N
* [" G/ V% X: i开始发生过热现象的温度为过热温度。不稳定过热（可恢复），稳定过热
7 k- U8 e' l0 Q0 s @+ ]; |% }2 w& R1 E, t) l8 S. l- r
如果没有硫的析出，不算是过热。, _5 L4 }/ x* V/ C2 H2 H
6 Z- n; ^6 t! s8 C/ r4 }8 q
过烧：钢被加热到接近固相线或固-液两相温度范围内的某一温度后，在十分粗大奥氏体晶界上不仅发生了化学成分的明显变化（主要是硫和磷的偏析），而且局部或整个晶界出现烧熔现象，从而在晶界上形成了富硫，磷的液相。在随后的冷却过程中，晶界上产生富硫，磷的烧熔层，并伴随着形成硫化物，磷化铁等脆性相的沉积，导致晶界严重弱化，从而剧烈降低钢的拉伸塑性和冲击韧性的现象。
1 \) d) ]$ }/ ^$ `. r) U5 u
8 C+ H) \1 [0 F开始发生过烧现象的温度为过烧温度。. H& @( d) D& {) G: L- ]0 ^
8 @& ^; ^: \# X f2 e$ f3 | F6 j
8.2 钢在高温加热中的变化! P) p$ [+ v! D+ e6 B7 Y4 [/ _
+ {# U- ]. X O- Q
8.2.1 奥氏体晶粒长大) ~. J/ ?3 ^9 U1 V
' C: y# `, r- v7 ]7 ?- i8.2.1.1 奥氏体晶粒长大速率# B# p/ U# d4 X$ [6 Z+ x
0 n$ S3 e, \) q# j- v
, g/ A: F3 ?( q) d' \. yD-晶粒长大后的平均晶粒直径，K-物性参数，t时间。7 a' k+ s1 J/ I/ C# H0 L
1 {. I- f b+ N9 l$ Y
8.2.1.2 奥氏体晶粒长大影响因素
7 _9 W' j$ ^/ j. v0 U( [9 d7 g1 ~) X2 K8 v5 M
8.2.1.2.1 化学成分和冶炼方法
% ?0 W6 p& G P) R* |. Q
& o |9 n8 f. t: L0 z4 H本质晶粒度指钢被加热到Ac3以上某一温度时奥氏体晶粒的大小。$ y( p- _( W' ]5 C
]' ?# Z- W1 p, \6 w本质粗晶粒钢在冶炼时只用锰铁脱氧（沸腾钢）或用锰铁、硅铁脱氧的钢" e0 } ^1 v g9 x6 N" `
1 q% }8 T- P1 I: ^- | k, L! R
本质细晶粒钢指在除锰铁和硅铁脱氧外，还用铝作脱氧剂的钢。
. f5 r+ [% s4 K/ k* ]0 O/ F8 d8 L6 v' R; v) t6 k: Z2 N w4 h
8.2.1.2.2 碳及合金元素# u( M, B6 J, I `4 W) R% P
& r# h3 y7 g4 a) i- [1 ^
含碳量增加，晶粒长大倾向增大。 b: a# s/ Y2 d$ c. J! F P8 t* z
! _# Z6 i5 U5 @# s# u2 f e
强烈抑制晶粒长大：Al,Ti,Nb,V,Zr
, }* _* h( T" t9 y z1 D2 g! K1 |1 Q3 D' {6 Y \# U
中等抑制晶粒长大：Mo,W,Cr' g$ U& |! n E v3 h1 M
" Q4 H& d1 H% t
微弱抑制晶粒长大：Cu,Co
" p( y9 \8 B3 F. B# F: b/ z" G2 N p: F b) d/ @
增加晶粒长大倾向：Mn,P2 {- [, G; i6 w1 `, ?2 [8 E- m
- H4 v. }0 M0 ^9 W: A6 L6 {5 X9 l8.2.1.2.3 加热温度
- `" _! |/ v% |! k! y
6 b7 J/ ~4 I$ ^8.2.1.2.4 保温时间" m" m4 F2 e/ H
$ {4 n" i+ h: n2 Y! Y4 u+ G1 E+ [
8.2.2 钢在高温加热时的成分和组织变化
6 c- G. ~/ p3 P5 T% b- h, ^' v; p2 v8 g/ w' e G
8.2.2.1 第一阶段
: v8 E: c0 d1 k2 F
9 y- X3 s p. l; L钢从Ac3温度到其过热温度以下的温度区间内加热。奥氏体逐渐长大。
0 ]% R7 h! w( Z$ Q
' k9 n/ G2 J0 d8.2.2.2 第二阶段
( H- b) E- |/ Q9 h2 _3 x
. {& |6 \# Q) H过热温度到过烧温度
3 r: \" [* K" t) H' K+ U" p- s* f1 C7 e3 J+ [
硫析出
2 F1 _3 i! v) ]0 M# a0 E8 k4 m
8 P4 Y8 ~! L, t) j8.2.2.3 第三阶段
! c/ K/ X7 [/ t a# M/ L7 [6 j6 |
指从钢的过烧温度至固-液相线温度区间内加热。- p1 D) [( E: U% p
# e6 b# \4 E$ j* \
在晶界上形成富硫，磷液相7 `) q; s: A! I1 Q+ M- a1 N5 a/ u
8 R$ K& K' T9 f7 a5 Q5 p2 N+ }7 c5 N
8.3 高温加热后的冷却
! \& w. ^5 Z# V; f9 ?" d. C/ D$ [' x! V2 D- c @
8.3.1 第一阶段加热后的冷却
5 i9 d; D* j7 N7 O5 j+ D+ t& h0 M q# X E& p7 u
在此阶段加热后冷却，当冷至Ar3温度，A析出F，至Ar1，奥氏体发生共析反应转变为P。5 N! m+ i8 |" Y1 \3 U' @+ \3 h
0 w9 s0 Y+ N9 T: b: M9 z9 b* k
如在Ar3至Ar1冷却较快，会析出F的魏氏体组织。降低钢的冲击性能，会使钢的机械性能恶化。3 `; z) W) w. M8 a$ H. x8 Y* I
. g- `; K5 o% V/ H3 j0 q9 a8.3.2 第二阶段加热后的冷却
' Z6 R" ?: G! V/ d q" O
6 y7 s0 U. q7 p: V7 a' `硫在铁中的溶解度很低，且随着温度的降低而急剧减少。
1 q# e! O" F. j8 a6 Y0 u- a3 Z0 n. Z/ \/ o7 k
第二阶段加热后冷却，冷却速度越高，冷却后的钢越接近于高温下的平衡状态；反之，晶界上的硫以平衡偏析为主，且在冷却过程中析出的硫化锰质点，将在缓慢冷却过程中逐渐聚集成团。7 i" s- `( x0 ^; I6 E! n- m
' a$ x" i- J) j
8.3.3 第三阶段加热后的冷却' P/ U5 _. U9 W; K, @6 T
; M2 q7 |) F6 [. j' z* C3 S粗大的A晶界上有富硫，磷的液相出现，特别是磷在晶界上的严重偏析。! s9 L4 d" K- Y
8 r* R4 C; B- q- n* X9 U1 u+ A5 \
8.4 钢的过热7 q0 |, ]6 F* I
$ ^( p- X3 ~ y& l4 ^* F# E" ]8.4.1 钢的过热温度
' o- v1 L# Q6 [+ M; u" @" t8 m/ ^" s6 [: O
1200～1350℃之间。
6 r/ T& |4 N, @+ N$ ]4 E Z$ j* f' a- r& P
8.4.2 过热钢的特征! i6 c$ E2 d p) D! `: o
& N$ \' Q& Q. _8 l& ^( u8.4.2.1 宏观断口: W8 N! R/ g3 ?. {1 K2 a
7 j6 n3 K2 a& {/ z+ F6 x+ Y不稳定过热：结晶状断面
7 a+ y9 M6 L- D/ u% U
! R) H" }8 h0 b( a1 {; q稳定过热：无金属光泽的灰白色粒状断面
$ \6 P- H* `9 Q4 n Y+ a2 s$ w& n6 t$ F$ s5 ~0 T
8.4.2.2 显微特征
$ _# p) a) G! U# I$ ^ T4 x
9 g J+ S3 m% J1 G. r6 d2 `, U* G4 A5 @粗大的A晶粒，魏氏体组织，原始A晶界处S偏析或硫化锰沉淀2 c+ ^$ E2 w& x8 t
" Z7 V2 Y, n% x' o8.4.3 过热钢的机械性能
% M' N; H- @% G/ z, A0 t
" Q+ I1 i' J# i9 E, G* T塑性和冲击韧性明显降低，对强度和硬度基本无影响0 L! {# J1 T; C( x3 w$ u
% X [2 I# H4 m. k9 |; e' D P* K
8.4.4 钢发生过热后的补救措施
# _' i1 ?( }; l7 x1 z* w
% |/ C9 Y/ s5 L; H% Q1 c正火，淬火和回火, s$ T/ d$ J! _# S: V
% u: _% h0 C3 C; v! A- c$ F8.5 钢的过烧现象& E; A" D1 i/ J9 a
2 M6 N5 d; Z2 E* i8.5.1 钢的过烧温度
1 e K4 L# F/ y: S t# X/ k8 U& j3 o- K7 G
通常比过热温度高几十至一百度左右# F2 B2 W% S! e$ n
0 A9 B. k! o0 e h- n
8.5.2 过烧钢特征! V* U" k0 Q9 j' ^; d
8 }0 E5 Q5 @' U8.5.2.1 宏观断口
9 z+ s, C/ ]7 I% Q3 m+ J5 z0 p- v
无金属光泽的灰白色石状断面7 Z7 R+ m. v5 @; ?" J" w* `
8 y! B+ x4 _) S5 p6 U$ g; d8.5.2.2 显微特征
1 w, h5 `3 z% q( k# h( ]9 E
+ q' |# X& @/ i, h+ } ^) A粗大的A晶粒，魏氏体组织，原始A晶界处富P，S烧熔层及原始奥氏体晶界上硫化锰和磷化铁沉淀。/ ?: R$ l0 e# w) x+ a
4 R4 |) f9 Z! ? Y7 r+ z8.5.3 过烧钢的机械性能
; n3 e% B7 O; G8 }! b6 o/ I: L& a, C3 }/ b, ?$ i) U
塑性和冲击韧性严重降低，必须报废。 |
|
[复制链接]
发表于 2008-12-29 22:29:04