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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
" B* D2 ^3 N& D9 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。
6 ?$ L: f3 T8 i3 ]; m* M
: R1 n* D r" ?3 |- 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。6 U3 u* E( X( T1 K* d) T; q# C0 R& X
: f" X7 ]! s; Y6 T& F4 d, Z3 X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 R8 b( d7 Z! }2 F: ~, Q. N
. o9 T4 k2 U& a" ]6 c4 ^0 f
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, l, N# U* y2 @' g( M3 h
" ^" p; E% V: k: z
如果没有硫的析出，不算是过热。
1 A) k/ B1 t @0 n* {$ Z, s; B" z5 f' W7 u" \
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。
' d8 w5 r; }! R4 J6 u2 D8 e) c+ F; ~
开始发生过烧现象的温度为过烧温度。1 j0 I. f9 _0 t" i" O6 q
' K# F! B) l( }0 u8.2 钢在高温加热中的变化2 p% d; V# s0 o+ U' g: P- R
- Y/ M* m$ p) m* Q. C5 ^5 t& z
8.2.1 奥氏体晶粒长大+ [: {' h# W. _% u
; R# O/ k0 P9 k0 ~/ Z& V
8.2.1.1 奥氏体晶粒长大速率5 W1 [% [ q S+ T# {
4 @' x3 I( ?) d+ X; V5 X' R
% B1 U" M/ [ F9 \/ YD-晶粒长大后的平均晶粒直径，K-物性参数，t时间。4 K6 r$ _1 A- \; l5 p: x" x
' N6 r5 }5 Q1 Y p; X" j6 j
8.2.1.2 奥氏体晶粒长大影响因素
6 F6 W3 G; ]7 R9 @7 D9 q+ _" [9 L6 a0 S7 t1 M
8.2.1.2.1 化学成分和冶炼方法* v) K0 E' ]) ]2 X& Y
' {" r2 |) @) f6 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。
$ p5 z( d" \' H
8 O% @3 i2 H8 t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
3 T, p+ |$ p8 f9 @/ Q2 g& ~2 i0 d+ {4 F; E* c
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。0 J% H2 z4 z' X0 M
8 b1 b, [! w4 |$ F% v( m
8.2.1.2.2 碳及合金元素
+ Z" r) H; a! f3 x2 i4 T- e
; `3 e+ ^$ r* ^4 h' c; G含碳量增加，晶粒长大倾向增大。+ n" e4 ?+ V5 {& c
p* A0 e5 K5 [ K" L强烈抑制晶粒长大：Al,Ti,Nb,V,Zr; L' M" q6 q+ G3 l9 c1 A* a" h4 O
* V- \) u, r: ]# F+ r$ m中等抑制晶粒长大：Mo,W,Cr5 }* x0 _, R3 _+ t& p2 T9 I* F9 L: N
4 A( v" y w. D6 ~1 N. |; _微弱抑制晶粒长大：Cu,Co4 e2 o! n. l1 ?. v I! ]: {
- A! d& H4 {2 o! g$ c# \% y增加晶粒长大倾向：Mn,P' W+ j3 I# N4 |
6 {& h6 N( x8 ?% i8 P/ {6 B q9 |* ~
8.2.1.2.3 加热温度0 k& t9 L$ G# \7 a: K6 p8 n
# M$ `! \& U/ \8 U9 Z8.2.1.2.4 保温时间
0 k- G5 g( M3 b0 ?, x, O* F# F6 S
8.2.2 钢在高温加热时的成分和组织变化
) c" H: P9 a% M" d" A# p
8 H4 A5 e* I l! |8.2.2.1 第一阶段. U1 q1 o6 i; E% _+ k" x9 l
% h$ v1 O" O7 F1 T3 k; J
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 m+ K; ~: U, x% n
# A( |# P2 w. |- @; b8.2.2.2 第二阶段
) Y+ `% ]+ r7 R) U9 R' P# U; G) Q* |5 g; z7 S0 d$ }2 [/ x# R
过热温度到过烧温度3 B, [+ N3 ^) b4 _: L- V
0 ^" p* `. }5 R, }3 Y+ I硫析出
4 L1 N, h( X/ w4 y/ |$ m4 x0 H( N9 s) p3 m8 o3 g
8.2.2.3 第三阶段
5 m9 N, X& `8 H4 X5 ?2 n- k# n2 W2 D0 o0 J, N
指从钢的过烧温度至固-液相线温度区间内加热。 }8 [3 i M: _9 k% I0 O
$ T0 A2 q0 s; {3 e' I0 l; b
在晶界上形成富硫，磷液相# |; Q( H, |2 a9 H/ M; m+ X
# P. I3 ~2 h; |- Y7 ]3 Q: p/ g: S b
8.3 高温加热后的冷却) }+ H# P4 s6 X+ @3 u
+ x2 t {/ L8 ^
8.3.1 第一阶段加热后的冷却) U( q4 }. a) t7 f* B3 |
0 Y! K" Z) a2 }4 |% 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。3 m4 Q0 F& s7 c7 P* @+ e: P0 M- S
* v& q% |- b: i K- V
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。
( x+ K* t d% M4 B; Z( ]( `2 a+ I$ ~3 U% Y$ a+ F
8.3.2 第二阶段加热后的冷却
& J' Y W7 w0 J9 `9 S. ^2 u3 H
7 H2 k& P0 E3 N0 }( @/ a9 T硫在铁中的溶解度很低，且随着温度的降低而急剧减少。" F+ y: x0 B. N/ ?$ w9 ^0 Q3 r
! c* l9 `! r. e5 G0 W* _' n
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。* K5 Z$ C: m6 m. [
6 g$ E/ ]9 N, m/ [) z8.3.3 第三阶段加热后的冷却( [' I) O: h& O" \
8 V- G! p8 ]6 h2 \, u2 x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。( a) f1 l( r" {% h- b
3 L, J& [9 o1 H: G) V8.4 钢的过热
; j+ d! T# X3 C9 M) f8 K) Z, d0 n3 f; ]) M7 o
8.4.1 钢的过热温度
3 j7 {/ A- F. m8 o. F% s2 V% j: T2 a1 Q
1200～1350℃之间。4 k) s) K5 G" Y" x
7 ?# t+ ~' ]% E5 s8.4.2 过热钢的特征
! V9 ?% j2 z# S
7 j3 \& Y: C6 f, ?& @8 \8.4.2.1 宏观断口
3 s6 ^/ x4 L$ e, l
+ Q# T& ^9 y7 _% S6 Y: |% f不稳定过热：结晶状断面
( {6 H. _+ P+ y7 U: j0 Q0 f
2 ?, [7 `& ?- I( M2 ~; r0 M* x稳定过热：无金属光泽的灰白色粒状断面
) V$ h( W7 I3 s2 g% W. v& Q2 ?$ g
/ t) s I& |% s J9 c3 R, |: B$ |8.4.2.2 显微特征
0 x: z ~) g; K7 Y7 P" J1 l0 ?
* T8 R; H) P: t9 X6 f$ g$ c) e% z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 O+ F% X3 G5 B. `( z
: p5 l# e, j0 Y+ X6 S+ |8.4.3 过热钢的机械性能
/ c) y3 ^& K2 u/ i1 C
. {/ Y& r+ e$ P. t" @/ F" E0 c塑性和冲击韧性明显降低，对强度和硬度基本无影响
9 [- U6 r! ]* |' C5 |
! r( m& Y) o" }5 u0 n8 n, A8.4.4 钢发生过热后的补救措施
1 p6 C- n& c4 ~( M+ y* Z- w, S/ w6 t
正火，淬火和回火
) l- `! W# Q3 n9 p) D: b7 H
" X3 {0 {5 E* H; K& x. j8.5 钢的过烧现象
% H5 K" o/ p" _; Z) F
! g0 E/ L) {: L8.5.1 钢的过烧温度! P' s0 D/ e) v6 J
0 }9 M- h) o) U通常比过热温度高几十至一百度左右1 g; e; m7 L+ I5 }* ^& s
: X+ U" h5 H2 C( C
8.5.2 过烧钢特征" b% W+ W) `1 ^' u' S
8 c( L7 r- s- N8.5.2.1 宏观断口
" W2 B* _/ V8 }* h
* a) U: v% p; `$ u6 O% m; e6 `无金属光泽的灰白色石状断面 j" c' q: K1 e# l6 e9 {1 i
/ ]# G0 x( B2 Y' D C2 s8.5.2.2 显微特征! o3 ^" ^6 w) ]0 E
% V d4 `* h% [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。
( i) h' [2 B) m: ^2 }3 g3 A6 M( G) M( v1 }: B' W2 n; l$ A
8.5.3 过烧钢的机械性能5 E# @# y# S3 c3 v) G( k" ^6 W
1 L2 V: Q% _' u8 y) [
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