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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$ O4 G$ l9 x' C
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。/ O1 Q2 A; D$ f* N9 }( X" r1 s5 F9 P
% N+ |- S4 }& \1 W' [6 M0 U! q% x
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。
h0 d5 o' B4 Z, y( m$ o C4 f" c4 S7 \' _
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。: {+ o% O Q' E7 h1 C0 s8 y4 o
1 J' E( X0 L* o- b
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 a+ h8 Z: s& y+ r6 Z+ Y1 }
2 K; G( m* }2 b6 C6 N% Y如果没有硫的析出，不算是过热。) e5 i( t9 z. i/ Y; m! ]
- e1 q( q4 w! y8 E6 B9 @
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。. h) I3 ?# P) k/ ~4 N. a
4 d. E; o. N* [1 @+ R
开始发生过烧现象的温度为过烧温度。
% E) p0 ^ K+ l- c# g
- ~* h4 x( J$ @2 Y/ Q3 l# {8.2 钢在高温加热中的变化1 Q+ C2 r' a# D. @1 C
, w% O- }2 h% t' Z
8.2.1 奥氏体晶粒长大
3 g, v: x8 N) X% u5 t* T/ v* p- W+ R3 g0 b& O
8.2.1.1 奥氏体晶粒长大速率
- z1 \, O; ?: N& s7 K9 ^
3 t/ l0 ~/ p% y" `! g2 K$ \) F& v! @! T& v* W
D-晶粒长大后的平均晶粒直径，K-物性参数，t时间。1 N6 M0 k# J" R, y+ ]( b4 g
; J4 k- Z" [9 ?# m* {8.2.1.2 奥氏体晶粒长大影响因素
: R: Z, ^7 S/ ]6 `$ y' @+ B4 q; L0 A
2 X o# j+ o9 R& l( U8.2.1.2.1 化学成分和冶炼方法3 t, `: y: g4 S; S% Q
L6 @' D: a r& A3 D, U. X( b# 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。
/ U* P& l& S. p7 A" S& I+ A# P0 f& j- E
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
; e4 O. o; L5 X$ ~( Y p
- g/ d$ M6 C* e# X6 H W! q6 v% s2 h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。
( ]7 N m+ p; ^" |( E1 f# v l+ D. @" `5 k
8.2.1.2.2 碳及合金元素( V# Q3 Z9 e8 r; \* S
3 |1 w# A3 H6 Y5 \, w0 z4 H含碳量增加，晶粒长大倾向增大。8 ~& k9 s4 s1 T Y4 S* t! N Q f
4 y$ |, r5 ~4 `& m0 `1 P/ B+ w
强烈抑制晶粒长大：Al,Ti,Nb,V,Zr
8 A. l5 B0 Y; n5 p7 `6 r# f5 _3 |( K( B, x2 |3 j# N, D3 R
中等抑制晶粒长大：Mo,W,Cr
' \3 |) B: b7 a- ]9 e
# Y5 `. @. B% i微弱抑制晶粒长大：Cu,Co
, y4 p2 Q9 W6 e) p$ G# w
. R/ T( M* _; s8 L8 d增加晶粒长大倾向：Mn,P
; H0 W6 N+ D# \2 }; | W: [* [+ M% g. R" c( s {6 |5 g
8.2.1.2.3 加热温度
1 S& S; i9 o5 G3 p, v8 `7 W; @1 V5 J
8.2.1.2.4 保温时间
2 Y) C* p9 \% R: T5 m3 X) ?# \$ Q/ x# g! H8 z9 j
8.2.2 钢在高温加热时的成分和组织变化
2 R: O; x. S4 ]) F0 d8 E( C4 h
8 A* ?5 r- L+ z7 Z$ P1 x8.2.2.1 第一阶段8 _3 N# I9 p7 i* Y3 o$ v3 b
; N1 m" i4 Z& p9 \0 M2 r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。% @$ d* J8 X3 x
V9 k( m$ d8 Q0 s
8.2.2.2 第二阶段
4 W& c" u6 `/ M+ R
- Q4 Y D1 W/ r5 t9 T过热温度到过烧温度
/ R: M2 V& c" h( A9 R/ m; s- S/ Y0 _8 ]9 g$ M9 l, w) y* ]" l V y
硫析出" i5 ?/ S1 W' Q- B" i
; y( A6 h* ]6 l4 f7 X7 ?8.2.2.3 第三阶段
: O9 V1 R2 Q% z6 m+ R
8 T. v! {8 J/ c5 j1 @: e指从钢的过烧温度至固-液相线温度区间内加热。; ]3 I, t0 g" J# S- r: d
, @; D. ?9 I6 j+ y2 O/ S
在晶界上形成富硫，磷液相
1 ^! Z5 _2 m( K* S* |8 Z" U: i0 H- p- Q3 k
8.3 高温加热后的冷却# w5 n0 t6 O; a5 O" t
* ]$ M, u! E& E7 S1 L8.3.1 第一阶段加热后的冷却
' q) P1 c. @) K: L7 X3 ~* |$ @4 k1 i8 ]( r
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。2 f r2 T! ?4 t, b
7 ]% \5 n5 K3 }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。
, j7 _" e4 ?1 o# _7 p4 i( _: E! t$ @
8.3.2 第二阶段加热后的冷却
; ~9 ~: c$ ~4 p2 `
1 H {# c& J. V9 M' @硫在铁中的溶解度很低，且随着温度的降低而急剧减少。
! g U) J) _. F ~: }1 `0 Z h
% t5 `$ x5 p- 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。
) l& r9 T9 L% C" N9 D
3 y l* U1 _7 R/ D3 ^8.3.3 第三阶段加热后的冷却% E# a8 o$ l: @/ }! n. n
# r' T- o2 M9 W Q0 I4 @% } {
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。
0 Z. f$ ^9 q- S- q" J7 k! b
1 {5 g1 e" g7 t6 [7 X& I# n0 w8.4 钢的过热
: `1 S: Y) ]5 [3 X+ E; X+ I0 K9 Y8 g. d5 w/ @
8.4.1 钢的过热温度7 ~7 @( T; ^! l+ O+ p
! r4 O. p7 ^, A2 X+ w H
1200～1350℃之间。
9 \' ], K- T, r! I1 n* s# T
# Z6 L2 M5 Q | W- O6 Q8.4.2 过热钢的特征5 d# K+ e, H# s% l5 s/ Z0 T) `6 ~
4 p3 @! ?* q4 x/ [9 ~9 G8 v
8.4.2.1 宏观断口
! g' z. B- c, M; x/ f
' _$ z* N9 D$ E z不稳定过热：结晶状断面
% o5 Z; y- J8 B( r0 _- i" _2 R( w, @/ u; R1 S/ Y
稳定过热：无金属光泽的灰白色粒状断面! T( F: ~4 u, l' D& v& X
1 K* }* ]) [* B( R [* X/ }8.4.2.2 显微特征
: h1 F1 v3 t7 ]2 Q4 @6 `3 \ R# r: L3 n% e
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
9 B; j! q2 x7 p: q) v% F
" D, b4 a" I7 P% u$ l8.4.3 过热钢的机械性能+ d0 ~" D! x3 o9 y
# Z! G% |9 T. f塑性和冲击韧性明显降低，对强度和硬度基本无影响
" W8 Z% D; D! K% ^! _. o! f
4 ^6 Q; q: J! O- ], W8.4.4 钢发生过热后的补救措施
, w. P1 M# B; A) f- W
/ h5 z7 e" j6 ^7 ^& ^正火，淬火和回火
8 s# k3 x: |; ]# o. ~ V M
$ Y! y/ P/ e9 r- m F L/ o8.5 钢的过烧现象
4 j( l( v( F0 @3 {) S# f" D# Q
* X# v8 ^$ e, m/ ?2 j* c: v y& a( A8.5.1 钢的过烧温度) G* }5 a* \( `1 Z) M
: q7 z+ u! S4 I4 G" j5 k* t% S' y
通常比过热温度高几十至一百度左右! ^, H/ K8 I ]* z% J$ d8 ~$ W0 I* S5 E
# ]" w0 @9 s9 d( ~, w
8.5.2 过烧钢特征, E, {% y% D) O3 |- z# v' C
( h' @. Y2 [1 x. j/ Y/ C
8.5.2.1 宏观断口
( }8 s/ y' X0 B( w5 B7 x' c. w- n: d n6 K! s$ Z
无金属光泽的灰白色石状断面
& Z z1 c3 w7 b* ^) U
7 {. S8 G' a& q6 o: i3 j8 A8.5.2.2 显微特征: K6 D+ w2 i* ^8 U/ A8 T l
( [1 Y7 j8 N- S" j" q" E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。& D/ O3 f- D8 W! R/ p
0 j# D5 @5 m( q3 S7 v+ ^
8.5.3 过烧钢的机械性能* T8 B5 A1 O- m
) r) Q, v( l; t8 t3 Y* W# C2 V4 L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