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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4 k. Q3 s) X7 ^6 g/ F
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。 h V5 k/ ~4 |+ J7 n( f- n/ G
6 {- C8 I# c f9 N
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。
; ]! e9 f6 [0 T+ `% }; l' @. n$ W4 i0 `( ^ c; u
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 N- b6 F& b7 [0 \( l
# T. V4 R9 c" Z- j# a; s+ G5 L1 A: u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
2 G$ C2 }2 Z0 c' `" U- n( v4 g7 T$ i4 L* o" b
如果没有硫的析出，不算是过热。
; _' h+ S! S. K8 |& N! R, O* P0 }! C5 r% v% k8 I! 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。
; [$ _* D/ h( X
, S3 K+ A; O! f7 f8 {开始发生过烧现象的温度为过烧温度。
# B2 W! X7 K8 g; f& H7 M
X: F) P6 Y3 v8 D( L, S+ Z: q8.2 钢在高温加热中的变化; u' ]' k! Z a6 j( Q
9 m1 z, Y. y. L1 P3 v8.2.1 奥氏体晶粒长大9 b D5 h% ~: V2 S
; W2 G" K# t, |& @8.2.1.1 奥氏体晶粒长大速率
) d7 R9 `$ m/ \* w4 \7 Z$ i- K% U6 u; x# d7 o) @
, K: s5 n C o( A( ~D-晶粒长大后的平均晶粒直径，K-物性参数，t时间。. q6 f7 F9 P L& J q7 `
2 c6 y8 i. A: o2 h4 C6 O. E* x
8.2.1.2 奥氏体晶粒长大影响因素/ t. H* p* \6 S" l7 T5 _% P
8 Z, i' q3 T- v( ~8 F6 \
8.2.1.2.1 化学成分和冶炼方法: J0 O) P3 Y& K1 K3 S) }, g7 v% r
5 H) q* |! i0 m G1 E
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。, M% \# Z9 |/ P1 c/ e4 e
8 |) w; r# f5 I* ^, t8 K4 |& b4 t& _4 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
0 f6 {1 J( ^+ X' A5 h: R3 z! b6 ^8 Z
# ]$ e7 _3 E! j0 Y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。
: u. v, z" E- L( x5 b7 Z9 T2 t; ?* J% ? |% M
8.2.1.2.2 碳及合金元素
8 s$ X! e+ D8 j1 F! o
) G* m1 X0 O# F! x3 q8 M% S含碳量增加，晶粒长大倾向增大。% J$ z1 L9 n( \' b( Y
1 H" U" H5 A: f3 G1 ~9 n
强烈抑制晶粒长大：Al,Ti,Nb,V,Zr
# ]- V( P* X6 m. W1 q3 A B9 l$ q: G8 y# Y+ X9 ^
中等抑制晶粒长大：Mo,W,Cr
' I6 W* I$ q2 y7 L u' y) v* q3 t; Y ^+ b+ n8 @
微弱抑制晶粒长大：Cu,Co3 B# m: q) t4 a7 u+ p
1 R' s3 w/ _; [6 p% M3 f7 l4 ?( U增加晶粒长大倾向：Mn,P
9 K! P0 x N) x/ S
1 Q; F8 p6 W1 L% {7 f8.2.1.2.3 加热温度# m) ?+ H: h0 o6 `2 \7 M
4 o% Q0 C8 r' J3 G( b6 K
8.2.1.2.4 保温时间
) |* y' {* q% {0 |! E% D% m5 H0 |. o* K# ?- {+ y
8.2.2 钢在高温加热时的成分和组织变化" F+ _5 |, }) l3 V" P- P, u
/ o+ K3 \# A+ J0 _6 ?' t }7 z& e) t( a5 F8.2.2.1 第一阶段
: U; H4 }: v. x2 A9 A6 H5 ~3 |, }# k5 V4 k7 i7 |+ I
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 h8 H9 k$ E8 J! o( X# R3 u/ K8 C1 X C( {0 u
8.2.2.2 第二阶段* I1 V( Q& N" R/ N, s. u
, S; l; H* `% ^! k7 f
过热温度到过烧温度
5 }+ L. X7 C' O3 Q3 K% R
! ^ a* y8 Q) Q( j: }$ H! a. ^硫析出3 F' q; Z1 @" `! ], g4 X2 q
( @" J v* _4 `3 o- W! \7 ^8.2.2.3 第三阶段
) c; o/ D6 Q) r! `' q5 \3 {% ^1 \% T9 [# D6 r' s+ i/ x' U
指从钢的过烧温度至固-液相线温度区间内加热。
3 w4 T' a! C& r; e5 m4 i0 c! K( o0 R/ w6 K4 O! V B- A* X
在晶界上形成富硫，磷液相- R8 t( G" ^. S$ V: L1 B
& Y$ U8 `4 h, B7 T8.3 高温加热后的冷却
% W9 i" Y. S! C# s% s" l
) E$ F0 a6 z! n. Z/ S8.3.1 第一阶段加热后的冷却
9 ?1 a, s9 Z2 N+ e
" B, D% K: T# k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。
4 N+ O, h. C2 U& T; f" ? L
& O$ G" V+ p4 F. H, L$ s' n0 O* b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。
; B1 V- L: O. Y& j6 z3 ?
* J; }: o2 `- q9 k( k8.3.2 第二阶段加热后的冷却2 l4 U7 V. i! Q# ]+ T$ Q( J
( ~ j/ N1 S( m
硫在铁中的溶解度很低，且随着温度的降低而急剧减少。( _* T1 ~4 [' q4 e5 R, @, W
- _7 |- Y, N+ C* G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。
' w* `' G! p+ U' ~" R n
* n$ w" T4 K7 U, O+ L; P8.3.3 第三阶段加热后的冷却
6 k6 A; e& t, Z! X; g5 S l( P0 Z9 Z
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。
w8 l% E8 ~* O9 e# l6 x; p' F0 k* J
8.4 钢的过热
4 I" X( q/ b0 v0 C+ [% ?. X" C' R* f2 w+ g0 i+ H
8.4.1 钢的过热温度2 d5 c. q6 B: Q9 r) O4 n
7 `+ P0 K1 P: u3 @4 p1200～1350℃之间。
4 F; V! C" E% q3 C- |# q
1 _% |/ D6 o9 `' c" D3 `8.4.2 过热钢的特征8 \- ]2 x W8 s1 h7 [
+ V. z _$ D' {2 q; l
8.4.2.1 宏观断口
- F4 ^' ]4 S9 [) I6 n; K& h* j! e9 ?/ Q7 o' K
不稳定过热：结晶状断面/ K, f' w6 b- m) R; I- i/ T
) @9 a* s; B! e# b( A$ R3 `" d稳定过热：无金属光泽的灰白色粒状断面
* J4 \% `! y- n. B0 _
6 x* @5 d S! G f0 ]2 c8.4.2.2 显微特征' y' z' T- l$ }. Q4 T4 L
- Z& ?7 S' a/ `' j, f5 k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
h8 j8 Y8 _* Y8 f4 U+ W- p i' @! j1 v( S
8.4.3 过热钢的机械性能9 f# z6 p" p6 `- P5 K
# Z- V" ^1 I. P9 x塑性和冲击韧性明显降低，对强度和硬度基本无影响$ r. }# j7 f* A
6 B/ x4 P0 A5 y/ q$ a8.4.4 钢发生过热后的补救措施
$ V2 ^! ~$ M) {' g( p# L6 H9 L* e, [+ Y2 F, e6 _7 B
正火，淬火和回火1 `3 ?3 B' e+ ^" j8 I* v2 W e
" Y5 q3 W6 n3 m$ u6 P* K! i
8.5 钢的过烧现象, [/ M7 X( i# U% i ~
6 \: |2 `, T8 s; }
8.5.1 钢的过烧温度4 \: v" v+ u* A! D& R
* a f$ z9 h9 e' `! e( R* ^通常比过热温度高几十至一百度左右+ X( O. y6 l% f4 E8 f. q
3 N) ?- K/ Z0 r! v- A8.5.2 过烧钢特征
" `0 X+ ^" m3 t% V3 Q( X; M
- k6 T4 a! i& ^( p8.5.2.1 宏观断口! a2 B2 W* j0 M8 Q# S% o% G3 |
" ?) x4 U) T1 i* O. i0 b7 r: A无金属光泽的灰白色石状断面
5 t- R# Q0 @' F, u9 [
* a! G) m: I$ m8 |1 m8 R8.5.2.2 显微特征6 T! [! ~0 V/ v/ a1 O
3 A0 x. H1 m/ a0 B+ o. k
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, x$ x" H2 Q; t# ~% x
! ?4 g" @9 Z+ r$ H$ m( J% O8.5.3 过烧钢的机械性能; ], q; D3 ^$ _/ K1 Y7 b1 U
( O" P0 e- }9 b# Q
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