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发表于 2008-1-11 20:01:53
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来自： 中国山东聊城
钢的过热与过烧
& t/ p! C! I1 ]. R5 P4 o* S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。
% _& w+ M( D9 X" C7 A d4 o
) e& S5 ? O: C4 D$ e$ B) }4 v# ~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。* z2 L( H( Q8 L( C1 W
! q+ B3 E& P- A" {+ V/ |# Q
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。
8 b" L; d- {( P. m3 M& I/ ]' Q+ ^' E k
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9 H- w" z/ U8 \7 r" D5 X
% j5 h+ X. V) B4 j: W
如果没有硫的析出，不算是过热。, s1 W$ ]$ z' v) d
6 V) K/ ?& T. t; \4 c) S# J+ u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。
0 C; ^+ \) T+ I- X1 h
' ~+ C& N2 J3 h+ n; M* B开始发生过烧现象的温度为过烧温度。2 {: S7 n7 V1 y* M+ Z9 U" c3 M% X
7 x- n, n% Z8 Q8.2 钢在高温加热中的变化
6 b2 ^8 d7 m8 S- [, U6 N8 H4 M6 @" f) Q9 e2 G6 \/ e4 w
8.2.1 奥氏体晶粒长大
: t( D" Z. x5 E3 w$ A5 Z% [; r% [* S1 ^# M( l* u$ \
8.2.1.1 奥氏体晶粒长大速率6 U: h2 I: F+ s' X( X6 |
& U' H" q5 f- H: q" W1 f+ }" h0 m. Z/ S
8 L1 Y2 Y2 M5 f/ Q6 S
D-晶粒长大后的平均晶粒直径，K-物性参数，t时间。) S$ t. M7 b9 ]+ l* N
c3 I% o, |, F5 R$ r* R5 z
8.2.1.2 奥氏体晶粒长大影响因素
[: t# U y9 f& Y2 u( Z
( r) w9 S s/ [) B3 G1 w+ a8.2.1.2.1 化学成分和冶炼方法7 |- O' r8 H+ ]% y8 B' g7 U: Y
K! Z) O3 G I, D2 |$ u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。, N) u3 |& P4 ?/ q
' F# ]0 ]" G" S& d' b4 D
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
; z" Y; G) J A2 E4 v: l' T! J, A' V* I4 P' B# q) k
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。
: t( f0 i; I9 y; a: P4 C1 c8 y6 J. n
8.2.1.2.2 碳及合金元素' K' u2 P$ D% P J o5 y# ]9 g) e
7 B P/ O* g% k1 Z
含碳量增加，晶粒长大倾向增大。
$ C9 Z$ T% }$ ^2 D9 N
2 c) N e; ~5 X3 x0 R) r强烈抑制晶粒长大：Al,Ti,Nb,V,Zr8 x% A5 Q/ m4 ]( `5 J& }% m
. n5 t6 U/ i( D5 J/ F2 R" S$ l中等抑制晶粒长大：Mo,W,Cr, M5 \0 J$ i7 Y
. w% L. H% d' o- q6 }5 E: z微弱抑制晶粒长大：Cu,Co! z4 f2 ~$ \& f5 m" c% Y" j
, k6 d& B0 s. W( |5 Y; Y/ p- P
增加晶粒长大倾向：Mn,P
+ }6 f* f/ M) k: a( X9 P- ^- V, w: F/ _
8.2.1.2.3 加热温度
9 U3 i# [/ z$ H* C9 u7 ]% W+ J; |/ p, z1 B, A
8.2.1.2.4 保温时间
7 N! k6 [8 S, C- T+ s- g: W* u. W# [' N) Q9 y A
8.2.2 钢在高温加热时的成分和组织变化
& o, F; r& C% }" A4 w2 W; g0 w9 ^0 i! [( A
8.2.2.1 第一阶段
3 g8 }$ ?- {% A5 d+ b* _, W3 y: O' M" a9 {! p3 M
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。
3 C _' @( b# p1 c& u
, S5 n; `+ Z8 `( m8.2.2.2 第二阶段2 Z2 K# c& k2 T" i! u0 N) [/ H
+ Y6 v3 N1 x& _3 \% ^- C) N: Q6 ]3 r
过热温度到过烧温度- A: U% C3 M( z. d- j( U
, V8 C/ q- p+ U, i
硫析出$ l! E7 s- T3 T$ i$ V+ w' }% Y
# s- j( ]& x0 l# S# d& m# h8.2.2.3 第三阶段
1 d+ M( J/ b! ?1 U# ?5 a" |3 } X7 [6 G7 @" n+ X ?
指从钢的过烧温度至固-液相线温度区间内加热。
# P; c' C6 n5 Y! f* R$ T" \. B8 R+ E8 R& g
在晶界上形成富硫，磷液相
" r, D7 y5 ^; }: o6 u' r
2 Z- s: Y# v8 A0 v0 q; m8.3 高温加热后的冷却& i b6 J' ^6 e6 A
% F4 W2 [% i. B7 l8.3.1 第一阶段加热后的冷却
: t t/ `' q6 l& T& n/ H6 n4 K t" |4 r2 p7 S0 g) ^: M. G% D+ W
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。
, Y! D; N0 c9 c+ V7 r; q) I7 G+ X! _2 ^# U* W6 ?
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。4 j" w) j7 }( R0 x% [% [
9 w( \4 e# V; q7 _8 d* o) h' ~8.3.2 第二阶段加热后的冷却
- F9 }" @4 r+ N' h
/ N! f! q1 c7 m* m. z5 B硫在铁中的溶解度很低，且随着温度的降低而急剧减少。3 m/ H' k' J" X5 }0 M5 D) L( L5 _; [
3 P x# i1 L# [+ y. D+ @ A% h; f
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。6 t7 ?1 I z( ?2 j9 a2 x1 v8 ~" N
& P7 t; p% G7 t. P8 X* n
8.3.3 第三阶段加热后的冷却5 S& r8 j+ J# e4 c- B5 N) G
2 J' Y$ Q! {; B% |" [5 L: b
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。7 M! c& W' i3 e6 b) p+ h7 ?
1 N& d9 W1 D- H0 c& W
8.4 钢的过热, T, a; c1 R' C" G4 j6 d( D- Z
3 D9 Y- d; u* I. T5 ` W8.4.1 钢的过热温度( F1 T+ A" l) M" M5 i. }6 h
) t ?% M; t s# K# Z
1200～1350℃之间。9 Q1 j7 F9 \2 w1 d9 P
5 R+ t) p6 k3 s8.4.2 过热钢的特征! t$ n9 @( t# c, E. }
; Y6 w3 s" c: U
8.4.2.1 宏观断口
8 T6 C! X' Z$ E% O# u
X* O* ]+ _- W+ b3 b6 L3 h; v不稳定过热：结晶状断面
2 V' ] A7 C. E
$ ~8 c7 a5 S1 Q稳定过热：无金属光泽的灰白色粒状断面
* c+ v ]/ q. `; b6 D
/ D8 r) t* P' f4 b8 z! N8.4.2.2 显微特征
4 N. t. A7 ]2 G
" B% _( r7 z' K8 q2 F) I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& z! L0 v$ ]2 r/ }2 E, s1 x
# }* F0 O) ~0 z" s0 q8.4.3 过热钢的机械性能# G( ]3 C' T4 Q
. u( D3 q& ^) d" _. e
塑性和冲击韧性明显降低，对强度和硬度基本无影响
6 s& ] I. o8 u) Q0 k y' z" R9 {1 k) e& @4 Y
8.4.4 钢发生过热后的补救措施! _* O7 J0 [7 F. o$ x5 C
: m L# V0 F. l- e' d2 E正火，淬火和回火
/ g+ E' S% B$ l* F+ W1 \( W8 ?+ Q4 a
8.5 钢的过烧现象
' Z7 `0 m* h% o% g+ ~% F- P4 u" ^0 d) ^1 h8 U- {
8.5.1 钢的过烧温度; m" z: D, q Y( L
- M8 Y- G/ K5 {8 D- R! M( ~3 _
通常比过热温度高几十至一百度左右5 F& ?$ l- l1 x r( |* J7 d) v
- ?* `( L6 ]& C. o8.5.2 过烧钢特征4 T5 D# J+ z3 S2 K
% R8 q0 g; i+ A; a( K" X1 G
8.5.2.1 宏观断口3 h6 G: O, }1 S2 U
/ P* O2 c# f% E5 v! i/ c无金属光泽的灰白色石状断面
: \. E, O n5 t2 \' h) R% j* Y6 m2 J0 Y6 P
8.5.2.2 显微特征, P% M# @, U& t% f* P+ B
1 @- T* O \7 n
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。
: n1 _& A5 Z* |! n# P2 Y q. C: P9 ?- o, s
8.5.3 过烧钢的机械性能
# ^" n$ n( Z5 z' A/ h1 c0 N) T5 ^7 @# U7 b3 V1 S0 h
塑性和冲击韧性严重降低，必须报废。 |
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发表于 2008-12-29 22:29:04