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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
b9 l7 z- [; y, N( B% C2 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/ {# M( k; e
% z6 d t. G6 F$ y- \! N+ |- X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。
+ C( p* c% G$ O4 c9 n, Z0 i$ b& A6 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。
, [' L( ^* D5 M7 C5 U! V& R9 y- R" [; ]5 S9 M/ @+ K
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0 O# t8 c3 w( ^" R: S- Z
8 q1 \1 c& b; `. K m
如果没有硫的析出，不算是过热。3 d: C" [5 c M8 R1 p
: W6 D/ Z* w9 }8 y4 T) m K
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。
+ X3 I4 w7 I {3 _: }5 P. w0 X- B2 e) ~! G
开始发生过烧现象的温度为过烧温度。, i7 W5 m! U2 ~% [' e; q. ?
0 s2 q% t2 k+ |3 Q6 n1 `. k' t0 O% [
8.2 钢在高温加热中的变化
( z5 { Z4 f4 @5 Z0 ~" E7 n
( r( h! U( J* U Z: M* t8.2.1 奥氏体晶粒长大
) A5 c' K. t& U+ g5 w7 I
/ V( @- G& S' j: E) N8.2.1.1 奥氏体晶粒长大速率1 ^' `! r3 ~8 b& ]( g5 `$ ]' e
$ |4 v2 R7 X( L, Y4 J- G+ L
4 U) J1 e! y% G3 O; E! \D-晶粒长大后的平均晶粒直径，K-物性参数，t时间。( Q- G+ v* [) k4 `# f
1 M* Y2 v: j& y1 h3 q5 u5 R9 z' Q4 `
8.2.1.2 奥氏体晶粒长大影响因素 w' \; ?; O" \5 o
" Y2 W% u, Y- ^0 C5 m) V& ^" S# U8.2.1.2.1 化学成分和冶炼方法
: ~1 [% t f' V) p8 k. j9 c5 F3 E* x& G3 o' ]5 ]* T
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。. h. W3 v8 y$ t
3 o8 M0 p8 U# M; O) }8 x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
- n+ Q: I- _. Y; _% H9 T2 J5 A0 [" ~" M8 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。! D/ W) o. Q) B3 i5 Q. M$ P
5 P! n4 U# ?3 x. q% `8.2.1.2.2 碳及合金元素. ^4 N7 z! M* _( b2 e
+ F2 v4 c A& Y1 T5 V" P含碳量增加，晶粒长大倾向增大。1 x) ` r' S' [7 ^, l- P
) h8 r/ u S, E k6 e
强烈抑制晶粒长大：Al,Ti,Nb,V,Zr" k3 G9 }4 Q# N" b% k. t: a; h/ r, x
% U+ M) g6 B& ?' x2 U
中等抑制晶粒长大：Mo,W,Cr; X( H/ q& o5 b( ^( x9 J; G
2 i9 ]( _: F& T5 ~$ ^% T4 `
微弱抑制晶粒长大：Cu,Co
! S! F8 [! Y. }9 v( _2 h8 P1 e
" Z9 @* f5 }8 A" J, m: ^. X增加晶粒长大倾向：Mn,P7 n+ Q0 m6 E1 O& n
, x0 L( Z3 d# \+ h9 p. ]& |9 K8.2.1.2.3 加热温度% }! o) K, B+ p
5 M* ]: W" S( B; S5 J8.2.1.2.4 保温时间+ R3 k, j- x) B$ F6 t" ~
2 f- f1 v0 V: P& c8 I. a8.2.2 钢在高温加热时的成分和组织变化
7 G% d& Q/ i9 p
4 w- Z2 i8 n# H- [8.2.2.1 第一阶段
4 D; A) M9 X1 o9 V" U' B3 i5 J6 s J8 r8 l7 ?
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。
! U, P. [' q' ^' a' c/ ~
; U) N4 C+ X( T8.2.2.2 第二阶段! E# h% M$ k- m* R8 r
, u9 o3 V/ T% F' e" C% G过热温度到过烧温度$ n `$ i d4 s' T
3 @ d- Z. S8 H
硫析出
5 e. G' W& T; } F! [) e' N% J9 U
6 t- {6 A/ K" R6 \% ]8.2.2.3 第三阶段3 v* e$ D+ _" j- C7 F# e$ S
+ Q- L! ]; \+ G1 A, ^9 _, T指从钢的过烧温度至固-液相线温度区间内加热。' k4 X$ ?# o; k( J0 A; |2 }% m
0 t3 r, U: v! ^. p* j- ?" Y% e7 c
在晶界上形成富硫，磷液相0 F1 ?2 m( J9 X$ R/ a6 [5 @
/ B) ^ q- y. X; f% q7 {, g8.3 高温加热后的冷却
: W+ j* F( t6 W* R; i8 `
$ q2 t/ x! b! H& y+ T" A' h8.3.1 第一阶段加热后的冷却% X3 Z) X8 |) I
8 {3 E0 b/ {1 \2 p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。7 j- J* W# v8 l* f
1 z. M/ n; e& Y! w9 h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 |2 ]. ^6 o1 m6 Q& r
. X7 B' d6 `# t" I8.3.2 第二阶段加热后的冷却
$ }% s3 Y& j, X
& p% g9 \* w) z硫在铁中的溶解度很低，且随着温度的降低而急剧减少。( ^$ c, w7 k. t5 S
7 n" M$ p# Y+ ?% X. v7 x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。
" Q. h' T3 \2 g% M. T* j3 V/ c6 P3 ?6 P3 h% c! b4 z1 R D
8.3.3 第三阶段加热后的冷却
! [6 f$ k) R' g* d. I6 W u; i
; G7 |* U, x4 d) N: I; K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。4 w7 z* `- k4 s, f( \, D. a& z
- ]; B. i6 t3 s
8.4 钢的过热& q4 g* d# \4 J3 D, D2 f) n
+ E" M5 [- p" E( L6 t j- r8.4.1 钢的过热温度
5 q0 a7 t5 r3 S* m. h; E0 e# @ W6 K' x& G0 x4 M
1200～1350℃之间。1 O" y; p/ | Y0 |/ q/ Q1 M6 `' |' \
$ [4 @( u5 _. H; o4 Y8 e8.4.2 过热钢的特征 I) K$ B6 [( k6 G5 R( _; K
' h! ?! F( x* P, S. g
8.4.2.1 宏观断口7 ~8 Z# n& y% q% w
+ F e# O4 i/ n+ x- H* j不稳定过热：结晶状断面$ }' ]" u3 r0 H" {. _! C7 t9 k. N
( [8 E# M* g" K4 m, i) E* @稳定过热：无金属光泽的灰白色粒状断面
0 o+ q9 \) G/ X _0 Y
! m( d, A; N% L" O8 n/ r8 K8.4.2.2 显微特征
8 d0 D ^2 S2 h9 Y# g2 }/ t5 ^+ X! k
/ E' u+ k9 w! E' O8 d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
: D' m" w) y& k, O/ w- C9 M, b: @8 q! |) ?+ q0 R2 n6 d$ b `
8.4.3 过热钢的机械性能
/ f. \- N9 P: x1 e( P. H- u2 h( ]3 c/ D' g* E( ~
塑性和冲击韧性明显降低，对强度和硬度基本无影响- `$ k* I% x2 X' J$ d. [
8 c8 L4 G' x$ l) |* Z8.4.4 钢发生过热后的补救措施
) d$ i& j R6 B. p6 d: R5 R
, v% l0 q1 U4 \4 P3 e2 {# Z正火，淬火和回火
2 l6 }$ Z6 Q* G$ q. }' Q2 ^ N+ C- L2 n- v6 X
8.5 钢的过烧现象5 m7 D% ?, U: {4 l, _% B9 S( m
) d0 I! q' Q. g! C4 P4 d
8.5.1 钢的过烧温度
9 a! N/ n4 N$ `0 W! w% _/ N/ B
& \2 Z! x4 l: p6 t) A2 g7 E2 q/ R2 G通常比过热温度高几十至一百度左右
: f- q8 `; B' e: @
# W2 W) v1 L9 ] r# O8.5.2 过烧钢特征
+ d& A: _! o! K- J1 x9 c& @% W) t7 N3 w
8.5.2.1 宏观断口
! c. P k4 Q! X
# z# Y& {2 p, c7 _! O4 A5 I无金属光泽的灰白色石状断面" } |% K5 J* l1 f/ m/ P
* Q$ G$ w/ j- g4 ]
8.5.2.2 显微特征- }9 d: E, C. w7 J
* D6 T& E( W' z9 \1 [. S
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。! x- B b2 q9 H, \( q$ e% D
) v8 u( U `& a% n4 ]) v+ l4 u8.5.3 过烧钢的机械性能7 ?6 d! V( Q5 y2 p9 }
" p8 c7 m# m* B
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