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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3 E* _2 t, H6 Q2 a
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。$ S! y* n" g/ N7 M' {
Y) ^ o4 d( h" m! d6 D$ w4 r
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。1 M- f; ]0 h7 j' a$ u
+ j1 \$ G7 d5 ?' T
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。
; D& G0 K- N1 P# Q; ?; m
$ S! ~+ h" z9 x2 X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 m4 E0 ]% P% D3 V: P
5 y) v# A% g% |如果没有硫的析出，不算是过热。/ p8 w7 @. C) ^- Y. B
- e9 i2 G3 Q# z# q5 T* \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。
, E4 U: g2 K6 X" E2 u! | X( Z' X& L P) ~4 ?+ F7 q' ?
开始发生过烧现象的温度为过烧温度。
; I' t3 q h2 x3 e
' p2 q3 I+ _# ~; j4 r7 d8.2 钢在高温加热中的变化: E. \% @+ y; r% R" E* Q' P
3 N$ W4 R* T8 W, T. ~1 ]( j
8.2.1 奥氏体晶粒长大; |$ h6 F4 m& d! ^5 u* f( F1 w
: b. W6 n0 o; Q2 {* }- ^4 f/ ^8.2.1.1 奥氏体晶粒长大速率* h4 L5 y, `& h3 \' j
2 ~- d/ ?. R+ U& ~
$ V$ L9 M* n/ n3 }8 `D-晶粒长大后的平均晶粒直径，K-物性参数，t时间。
5 T, n+ V& J! `: [0 x. q/ E" J5 o4 ^; c
8.2.1.2 奥氏体晶粒长大影响因素) c! }5 E5 H- y
# c) p8 u0 P9 n h0 D: ]1 P
8.2.1.2.1 化学成分和冶炼方法
$ r I9 {8 U0 H5 s6 `! D9 @; m. K% \1 R& R+ C6 Y
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。
5 D8 G5 I" {1 C! w9 B
5 y4 [/ @7 i2 Q9 [, o6 O. a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! O( ~; X) Y p4 |; {2 d8 Z
: m3 V: x* k2 T, ]/ p: {3 W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。3 O8 h4 V: j/ ]% o! t
- r* p# W/ K0 b4 A" H' [/ Z8.2.1.2.2 碳及合金元素% n6 o+ V4 U* B0 t$ `! q. }/ k8 k
1 c& m& p. B6 z5 _* Y+ |1 v2 B+ q$ V含碳量增加，晶粒长大倾向增大。
# n. n; {+ B- k7 \6 A) |; ]" S$ b! F+ T) Z! a) n
强烈抑制晶粒长大：Al,Ti,Nb,V,Zr
* e, a2 C- V3 S( |" E, u) p c$ c/ S, k
中等抑制晶粒长大：Mo,W,Cr+ m0 A, }+ |+ k
* f$ X: b& `! m3 Y% v5 b微弱抑制晶粒长大：Cu,Co
. S) }$ N9 @. L' f' Z( B6 c7 ]) Q
增加晶粒长大倾向：Mn,P
2 ^: t- `' o$ O& X
8 S; y' B/ I; i$ a+ A% Q7 y2 B2 r8.2.1.2.3 加热温度
' D- n3 l) |! `0 f0 v+ E% d. f/ @. `; z
8.2.1.2.4 保温时间
+ U j8 p2 t2 V6 Y; I) `( G9 J( ], w1 B* g% u
8.2.2 钢在高温加热时的成分和组织变化: M2 T/ `* l& m- x$ k' t; w
! N/ [8 N" d, d2 a. J8 v" W( w8.2.2.1 第一阶段
8 H; B) s. d4 i& E3 k5 C6 g' s: d
0 m- ?1 p4 p$ t. [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 Q( T% D6 U2 ^- a6 `3 M7 U) Q
; J3 r2 u6 {, X7 q$ R( z5 V8.2.2.2 第二阶段5 T1 C4 Y# S! b, W5 `
2 [6 q/ c) t4 b3 g9 O% J `# G过热温度到过烧温度* {% w- J1 `% o. y+ h+ n
6 J5 G a s: p
硫析出
! P! Y' w% L+ k8 M
+ ]7 \5 p9 X P6 o2 r7 X8.2.2.3 第三阶段) h: R i2 h& L/ L5 ^3 T) u
4 }' \# X* G+ O: a6 N! s/ S
指从钢的过烧温度至固-液相线温度区间内加热。6 o( D( X& B( [0 S
- z. N0 x7 M; s8 f
在晶界上形成富硫，磷液相 B+ o4 |5 ^8 }2 i) L: ]" H# @ m+ N
; u7 W, O* M6 d$ v! r3 }: k; I9 Q8.3 高温加热后的冷却2 M1 Z( M/ \0 a( w
7 l, `) P+ A7 e4 E0 M1 {8.3.1 第一阶段加热后的冷却" ?4 M# y! [* g O3 ]
( n: T% r" q' E2 n0 L# ?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。0 y% }+ O: z: o; M
: z! \- N/ d1 j4 a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。
6 w6 ~0 X( e2 y9 c/ Z) F) C
9 Y7 V& i* F! h3 R8 a8.3.2 第二阶段加热后的冷却
# K9 t+ M. r+ R: k# V) L
( M2 k. R7 N8 T# b' L硫在铁中的溶解度很低，且随着温度的降低而急剧减少。
- [. m! l2 Z/ _2 V9 t& g; r, u9 h* s! D O1 ]+ A, y
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。
/ K0 f! M% K) Z& E$ n W% [$ M* G* ?8 T% L
8.3.3 第三阶段加热后的冷却
: i" ?$ r( U# s9 Z/ Z2 t n6 `2 J: \: D% h3 @. n
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。
/ [- R& C; ^& \& O8 V! p
, K0 r: I; u8 `! c% R q6 k8.4 钢的过热
6 N& |8 P5 u% ^% r( z' [& w8 Q2 R' Y K$ @1 F* q
8.4.1 钢的过热温度
! J6 t7 E7 K/ g. Y) e+ r: N( M
/ V4 d" j8 f$ ~1 T( G- \1200～1350℃之间。! h3 w1 c6 @( l6 {* B8 k; b+ }# C- n
# ?: {) w3 n/ u1 c' k8.4.2 过热钢的特征1 @; @% v; {- W9 A
- v3 u8 T4 X) J1 P- d+ V
8.4.2.1 宏观断口: [4 k/ G7 }( p4 J k5 C! i
) f, x. P7 y3 m不稳定过热：结晶状断面! @! ^9 d. Y7 o. J6 w# l# K7 u
. B7 z m5 X: u8 q. B; W7 `. X. c
稳定过热：无金属光泽的灰白色粒状断面
) P6 t* R) ~0 P4 V) i+ U
+ u8 c I5 d) v6 q, l0 _8.4.2.2 显微特征
5 F( E U# s( i: D4 G5 L5 L
" K. Y; l- V2 n7 h5 A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+ n9 V, I. s0 r) Q
" E$ _$ d2 B" q8.4.3 过热钢的机械性能
9 y/ ~; K9 ?. M. l7 b' w% A
( M6 [: L, u1 c+ A0 z1 T) n$ s塑性和冲击韧性明显降低，对强度和硬度基本无影响, y. {6 _* t J2 {7 S5 {
: {! B( B1 ?4 o, v$ Z( e
8.4.4 钢发生过热后的补救措施, H. i" @' K( W+ ?$ l- m& C' T
8 Q" }- Q) y9 d |5 f- M' j
正火，淬火和回火% I; w. [" d8 m- z
2 p5 |! `" A; k7 Y
8.5 钢的过烧现象3 X8 @# N# q# e& `4 N
5 e' b2 O% t% c8.5.1 钢的过烧温度
6 @$ Z) y" l- D" y' }6 g5 M( {" n& L8 Z! M5 P/ Z7 p0 e
通常比过热温度高几十至一百度左右 V& h; F4 M5 f% w2 Y V7 k
a3 f* T, y9 M" @" @" Z6 o8.5.2 过烧钢特征
. N( b9 F6 M8 U( m! [" B4 w1 L# X7 s/ ]! M7 z0 @
8.5.2.1 宏观断口
8 p. j9 j5 ]6 `
* r" }6 q( z4 |1 t7 ?无金属光泽的灰白色石状断面1 w' L$ i! W1 V% m/ J2 Z) Z
, ]' ~1 b Y( t
8.5.2.2 显微特征 `+ y0 \8 u& Z: Z! ]
6 V* L/ f- Q, @' }2 f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。
) `3 N: @) b$ N$ B. V- Y! ~. t; f" J4 `- f$ i; q- d
8.5.3 过烧钢的机械性能
. z7 f6 C% C F8 n6 ?. v ] |8 e; C; W: Y( S
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