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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) S/ q! x1 j( |2 y' y
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。7 s' z+ d3 e/ I7 W; R* W$ n
1 f) M( n8 q5 y7 J9 U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。
/ @& a7 m% M; L2 f: Y4 d
7 i% i) Y# G9 E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。
* u; |* C: i# w9 k) e& _& v
* J) a' S: v1 ]. A* W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 \# j# y0 `6 j" a# ]
! `& k$ l# q$ L6 n- w9 Q如果没有硫的析出，不算是过热。7 X7 A. f+ C, P8 j
1 b, F- \, D A" i7 Y
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。
S. h/ e' }2 ^; G* d
" H% r/ P3 h& [7 K" a7 y$ b/ y4 B- }开始发生过烧现象的温度为过烧温度。5 N. g, |9 j, [+ f3 d, \
1 ] w% T6 X# Q# H
8.2 钢在高温加热中的变化* C' x3 L% O2 h6 N# A
, m+ A8 w* O+ |8.2.1 奥氏体晶粒长大* ~5 i1 `* k! T8 m# X; r
~2 F' x" e- Z4 {3 M7 J
8.2.1.1 奥氏体晶粒长大速率
. _" M8 f* `7 I9 _
; p. k) H- P. g+ ]3 v% Y0 G, h% }# n. ?1 C& c. |5 i8 E
D-晶粒长大后的平均晶粒直径，K-物性参数，t时间。
* ~( L S( v. W A% `6 F; c. d2 m0 ]5 x& {- y" s
8.2.1.2 奥氏体晶粒长大影响因素" D# {: j2 n1 J+ v- H* g0 e0 z
: P k; h# R3 {9 }8.2.1.2.1 化学成分和冶炼方法" _% @! g3 M4 S; {( w* }5 x/ Y$ Y
% R9 Z6 y9 Y( ?, r
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。0 u Y2 F, A" @4 n+ K: Y4 I9 s. e% s
9 b5 c6 R/ @( l/ A* b- F% f0 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$ R9 V# H" g1 x2 r3 m, x! \$ s. u
1 z& O S3 y; W6 }- B
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。
6 X) i- J4 y/ j; K& o' p( e2 J% X5 m+ ]7 l4 F3 O/ _" @
8.2.1.2.2 碳及合金元素, d1 T5 l- O" A' w9 H5 N
- j$ f9 h9 c B. K0 |" D
含碳量增加，晶粒长大倾向增大。
, y: Q+ u; A( z, e# l( P3 C9 t2 L8 Z
强烈抑制晶粒长大：Al,Ti,Nb,V,Zr
8 k: W: N) u. M- f% J% B V( d, g& f
中等抑制晶粒长大：Mo,W,Cr
2 R" o0 g1 U8 {; G2 s$ l5 J+ y. p1 O" D% c
微弱抑制晶粒长大：Cu,Co
+ u% \# j% L |0 A
$ I1 ]) z6 O" f. ?; `& v9 O+ C增加晶粒长大倾向：Mn,P
2 \, I9 e+ Y; ~, u7 o' n! w
) t! g" p5 H& @3 ^& ]1 i S8.2.1.2.3 加热温度2 K. m% { D( C" C8 p* H
2 l7 z! y6 v; m$ q: \8.2.1.2.4 保温时间
- ^- T& E- T, S+ Z1 x7 U" E8 B; x( g# ]
8.2.2 钢在高温加热时的成分和组织变化0 j" a4 L0 L9 s. t
+ T) @$ B7 I( I) P [8.2.2.1 第一阶段
. Z% D% L$ J @) h! m1 t* z* ^7 l& V
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。
7 I: S5 r' K8 h( B
* i! o$ t) r/ L0 ]3 l& M8.2.2.2 第二阶段
5 f8 n6 m" y+ O, J% T2 J
! k! A+ w& J/ R4 N5 u: h2 X过热温度到过烧温度- m8 A, h4 c+ w: k$ r9 F, J
/ s; L9 S) J, S L0 ^4 `) s, d1 b! H
硫析出; O; g& C6 O- ~8 W Y, k
7 J R5 `# g8 d8.2.2.3 第三阶段: [0 M/ Z T% v3 {4 y; @0 W
$ a% |& E f) L5 R5 O
指从钢的过烧温度至固-液相线温度区间内加热。) H {# n q& o9 f* {6 U
% W4 ?/ k8 k" U+ d6 |在晶界上形成富硫，磷液相- A! K/ T$ n9 l6 {1 U, v
2 ?* A5 E6 Z {; d. I6 S$ v8.3 高温加热后的冷却
Q0 B& G& c$ V8 M0 J& [
0 X0 Q# p8 m+ v/ Z$ h8.3.1 第一阶段加热后的冷却
. M' S9 f( o8 Y& I5 u' R6 G5 ^' S6 ?3 o0 O; u! V0 m8 _
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。
1 ^% \" ~! q6 G9 V$ l( y
; D7 a1 b. z5 Y/ G3 o, p% j7 J: d9 _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。
( `8 y# T3 p( E' P! s
+ E6 v! r9 H% ~ b M8.3.2 第二阶段加热后的冷却
* C/ E( R% g/ R/ F5 K+ m1 q, [$ J6 {* x# J
硫在铁中的溶解度很低，且随着温度的降低而急剧减少。2 X: s4 P2 T, _# u4 s1 x+ E
8 k ?# r! u# V% n) 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。* y5 {! m+ ~* Z# M
9 p! M. s# I3 E ~+ G+ v/ R
8.3.3 第三阶段加热后的冷却
1 p/ X9 W( c3 }2 v; K
6 y- G% C! t1 r! N5 q7 e# F v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。
: p& @! r- ^6 ?8 i3 a+ p; x( h1 f5 {- X( [; e2 \) j
8.4 钢的过热
- e3 m6 I# b; f/ g% _3 I' o# @% c
8.4.1 钢的过热温度, O+ e% u! a3 x
& d$ O [' ^/ c' q
1200～1350℃之间。
/ a8 o7 S. Z( O6 u; F
2 l7 U4 z5 I& S6 \) G6 A/ h8.4.2 过热钢的特征' ]0 A+ f8 A$ s5 H; x7 ~# h
, e5 z7 }$ ]# u0 |- Y8.4.2.1 宏观断口' Z. f9 H9 \; z# r6 D7 Z
) \' s( H1 _+ I8 ~) s不稳定过热：结晶状断面
0 Z: d2 e9 P- @9 E: M) K+ E# \2 L: t& R% ]
稳定过热：无金属光泽的灰白色粒状断面3 V4 f$ }8 ~4 V- M. G3 k
% f1 A, r- I# o& Q8 p+ }7 U1 {; H8.4.2.2 显微特征( a. Z5 [# M" j* I6 |: \2 j6 \
" t |7 A+ Q9 v- {& F
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
% Y0 t, K k K) a4 l7 V" C- i1 z* d" `# H/ E: q) A
8.4.3 过热钢的机械性能
: v) ~: |2 k! K6 @- b+ K. O9 y5 c2 u& p0 D- p3 C& |+ |7 E
塑性和冲击韧性明显降低，对强度和硬度基本无影响8 u9 t" i3 T `! W3 P
4 c2 U; N, L4 K+ Q9 Z `+ L0 e2 M# x
8.4.4 钢发生过热后的补救措施( e+ I; W! {$ x9 `4 N# F# h1 K
2 Y: ~3 d2 Z6 B9 r! j" F. S
正火，淬火和回火4 U1 a6 U" A' ?6 s
6 K' D" Z' z8 x% ^7 ~
8.5 钢的过烧现象
' [+ |; ^9 c3 J K/ F5 H0 e2 h; a d; Y
8.5.1 钢的过烧温度) ^0 `/ [2 H5 Y3 e9 }& }/ }
' Y$ j. {9 ]9 g0 _7 g, i( V: k9 }通常比过热温度高几十至一百度左右, P- i# g$ N& I2 t; _: s& h+ G& Q
' {; @2 _& H- d- U8.5.2 过烧钢特征1 T* w8 a) U. t
& ^0 t* y8 A, n: F* B
8.5.2.1 宏观断口
# E, k+ I$ c6 I" Y6 {- ~/ q+ M7 K( X8 N- ~! S- Q) Q" c9 e8 r
无金属光泽的灰白色石状断面
3 Y$ v* F; c/ v: t9 W
& P. J& w6 c, _. H- `* x8 y/ `8.5.2.2 显微特征
( u4 l- d8 y3 u& G" O7 Q
: q* [- M' i: }* d; L3 |) 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。
7 r4 P: c6 ]; i& C+ {6 I& S
: r& Z# u8 E: p6 N$ {& _( Y8 ~, ?6 [ q8.5.3 过烧钢的机械性能
6 \3 J/ ~3 T; i. V# u; J
. A6 I2 x' Z8 O- q) Y2 P# Q7 _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