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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0 y1 u* m$ k) C$ p& r1 _% Z* J6 z/ \
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。
# P+ f6 K+ W. V$ W, O7 j) f d2 M$ r& T( }% _$ h
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。# z {9 E9 |& p
- T4 c& U8 F6 ], @0 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。6 ^. F( q% Y' l( w6 l7 V1 p
$ F8 X: B% L" n2 D# w2 o% ~5 ^1 p3 C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
( e# Z8 O; s" V/ @( e
8 g# D- H+ f# ~如果没有硫的析出，不算是过热。0 R9 n2 _% I9 e, p3 T6 u' d
* U1 ?6 i6 U+ H P% l+ X! _% o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 E: f9 `+ P- _: c8 X5 x
6 M% H( x, h( Y1 ^3 C. X4 B: i开始发生过烧现象的温度为过烧温度。
+ B5 d+ n" Q+ U7 w, f+ O9 W+ w- _ {' _" R# P
8.2 钢在高温加热中的变化
: z6 y1 {$ u4 L& {/ |3 W- S- ^( H5 V, v: i2 X
8.2.1 奥氏体晶粒长大+ ~, v" z6 i) S; @$ }$ C% F8 j: O
+ ^- Y) b- K: q8.2.1.1 奥氏体晶粒长大速率
! \1 Z; U( u+ q
. n$ l/ Q0 T- n, X4 v0 t" ~9 w; M; v6 k7 D) O
D-晶粒长大后的平均晶粒直径，K-物性参数，t时间。
% b6 z" j/ e h9 A4 P
7 P- K9 J1 M U- @+ j% j, \9 r8.2.1.2 奥氏体晶粒长大影响因素# v' |, N0 S$ t6 {/ Q
7 N2 W. k7 g7 G9 M8 b* z1 \' b4 |, h
8.2.1.2.1 化学成分和冶炼方法+ b6 Y$ ?% P* {4 s8 r* c `
' F8 K* r% s; _( d$ d
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。
# v) t- L/ ^( G! [+ ^0 K5 X' G% S9 t9 w T/ x2 H. a7 e9 l6 k! n- G# `2 U! H
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, J) i% b& C6 |% c
1 b$ F1 a3 ?7 C9 \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。
4 \' E8 a" q; ^8 [% L. U0 W. h. d" y
8.2.1.2.2 碳及合金元素
* @ o! h, ?# j3 Z/ @# K3 w
0 a; g/ [, U1 y# e含碳量增加，晶粒长大倾向增大。
" a P* Z' U0 t. }7 \0 \$ }2 T% ^
强烈抑制晶粒长大：Al,Ti,Nb,V,Zr
+ a# S- S, H9 K5 z) c; N3 P& R- {
4 @' Q/ x8 N( |! _+ u中等抑制晶粒长大：Mo,W,Cr
7 L9 \, R$ n/ u) ` F) p; z: f" C( j, @
微弱抑制晶粒长大：Cu,Co
% s: A( s) s% v: j" o* d+ q; O( s+ X G5 a/ H( h7 f( h
增加晶粒长大倾向：Mn,P$ n7 D/ r1 U5 |9 P, F; V
6 k/ J* Y% n7 @! _) o
8.2.1.2.3 加热温度, k* t7 b) _ t+ `3 H
2 Y. S. H0 x# z2 {! i6 A8.2.1.2.4 保温时间
+ _+ X$ C" I) }/ x' m N
) b! M) Y- ] I8.2.2 钢在高温加热时的成分和组织变化3 v0 p# @$ u: R9 H$ A
7 h1 x1 R4 X6 ~
8.2.2.1 第一阶段" L, p! N" o9 O! J* N }+ y
; ^3 a% c0 K- C) Q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。
. u3 |: i1 W P
, Y( w. A! H9 p8.2.2.2 第二阶段
, @3 T# r6 S' S/ B% @8 c
1 K& h! B# V# A过热温度到过烧温度
6 x {/ p% c% A w8 P" U8 ~5 W- J4 K8 {+ b6 Y6 w: C* ^
硫析出8 ]; ?5 q2 y" O- s. P6 Q- Q! i/ n
8 A' P0 b; _8 d; W% D( F+ A8.2.2.3 第三阶段
* q) f% c6 B8 j9 Q6 d% r/ H# R& H. P$ d3 n# C
指从钢的过烧温度至固-液相线温度区间内加热。* x6 v! R. C# p. W
+ j# H: N: ~" C0 v, w# o+ h r
在晶界上形成富硫，磷液相# D4 K+ ~5 X3 W+ i; J
- \$ N6 E8 l4 l( M0 M9 G" M8.3 高温加热后的冷却, R6 y- P: U+ k8 y4 ]. t
: h$ E2 o% A( i) r6 U9 z7 J/ X8.3.1 第一阶段加热后的冷却
+ X& N, x0 \( f' E; g W4 I/ ]; n G
% x& J1 j. e% T- r( u9 m3 n( ~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。
. D1 r* ]+ U# s" j, ~
5 Y) g# m( U$ h+ a9 c! u% F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。1 z6 g. Z$ [( |, e+ R
; U" q% I }" u9 l
8.3.2 第二阶段加热后的冷却+ z) M$ A/ n$ e g9 N& S7 S. @
q! k7 z( w$ t6 B7 H6 d
硫在铁中的溶解度很低，且随着温度的降低而急剧减少。
( r; @4 o# [: S$ i3 v: W% A& k, _
$ o' f+ q& }; z2 p8 q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。
: p: V# d% T# v' J% ^
w# |+ j6 |8 a0 z5 f5 b1 ~- T9 y8.3.3 第三阶段加热后的冷却4 B3 Z# L& U+ d) f) l
: p8 |! E* i, w2 |" o
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。# Z7 q) g3 T" L, n' i
# S0 w }4 F$ x: u7 f8.4 钢的过热
' U5 X5 V Y9 ~9 X8 E- m* M: K: \
4 z- A4 E# \1 K3 u8.4.1 钢的过热温度9 H! n N X7 y9 H+ C' i
! Y$ g3 K6 q( ^4 M; Z/ j
1200～1350℃之间。9 [. R; o& t1 U, v3 O; c
& B; Q6 {3 u: F6 Y; f1 S
8.4.2 过热钢的特征1 o, t! y3 v& X# z. ?2 b
" j" e& [% k7 V6 F4 N2 K( i
8.4.2.1 宏观断口
) _" L) i: q) R4 v0 [% A/ d; R! I
不稳定过热：结晶状断面
3 _, M U# c2 [, G4 Y
* Z. _) ]' n! X$ H) o5 R稳定过热：无金属光泽的灰白色粒状断面1 k% T& _2 N' C. g
/ F- @1 F Y9 _/ c" N* Q! R8.4.2.2 显微特征: p$ q5 ?$ r3 v% h
2 ?1 d) b5 j7 t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
5 E0 K) ?) U5 M p5 G* j; m. M! t4 m* O+ v) w6 T6 e8 r0 }6 Z/ _4 B
8.4.3 过热钢的机械性能
r! W/ @- ]- Z( {; H8 v3 ~7 f* m2 R+ h' d" k- x% N
塑性和冲击韧性明显降低，对强度和硬度基本无影响
; e* H; m# [7 s# T# ^% ~( A3 N5 `/ Q0 d/ K% G: j
8.4.4 钢发生过热后的补救措施 a: G- F1 w& I+ K5 M) h
8 E1 h" {2 a F# z0 {0 o正火，淬火和回火0 G4 b: Z$ ~ P1 l
' ?' |, ?: @" F# B3 W
8.5 钢的过烧现象2 v) H& G( c3 G4 U6 T' ]: U* I
& Z# Z9 D3 ^9 G4 d
8.5.1 钢的过烧温度
+ V1 D" h- s7 s n
J& I+ n4 W2 ?) I通常比过热温度高几十至一百度左右
+ I3 |; l% a ], Q
) D, F5 T/ }2 y8.5.2 过烧钢特征: ~) i6 ^0 c. g& B& k
, T1 c$ V* Y/ M$ M8.5.2.1 宏观断口) o( T. x D, v L% n' B
. [# f/ p- c4 y3 d无金属光泽的灰白色石状断面* }7 f; Q, P; q* x& @ {
3 p, o# i9 {# v2 P
8.5.2.2 显微特征 o! I3 H& r4 N7 {9 @1 s1 b' |
, I1 e& t3 Y8 b& y" b i+ }' 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。
- [* d% `* u! L4 r3 x6 G, r6 l2 f+ n8 B7 ~5 g8 \$ c
8.5.3 过烧钢的机械性能1 N; Q- V9 t! Z7 X5 p* ?$ r
0 `% F+ R! B1 x+ q, [! _+ g( g
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