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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
) s2 B% \; ?$ e) v$ B3 v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。/ D. Z( o& B1 u
. K8 o5 ~4 W* f; B: {* P% D! A
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。7 c- j. i, W6 Z. V5 }
5 J r6 S% a! [0 ]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。5 A0 ~+ @" ?: b0 H# w2 D) S
. Q, U/ O) Y/ y
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: K7 A6 |& l# [" ~6 S
4 S0 _& U) \8 C, D* n如果没有硫的析出，不算是过热。! x5 G0 e5 i1 B3 O
! A& P4 Y/ O" e- ~
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。; A- Z1 r: _' | ~& ?
) p+ h c6 m. {- L# |- D8 n" F$ {
开始发生过烧现象的温度为过烧温度。
+ x5 Q8 q! H6 F+ R% g9 a
3 r1 E3 c1 A p7 y! R1 M: l8.2 钢在高温加热中的变化
5 l5 f x8 A/ B/ M5 M
! M7 f4 D( ]' s8.2.1 奥氏体晶粒长大
1 U" h% M. }, ?- ?% j+ A5 t' ~' y J; G8 H. O$ X" {$ N% D; u" E
8.2.1.1 奥氏体晶粒长大速率
5 V1 _( f: e2 T3 \% Y% u
. z/ e! a8 M$ P: E9 Q3 }
; `# b( A, d- s" r, ~9 G, G0 aD-晶粒长大后的平均晶粒直径，K-物性参数，t时间。3 i% S8 v8 R. e4 \5 ^
1 w" [9 Y4 K! E6 W% i. `$ P8.2.1.2 奥氏体晶粒长大影响因素+ S5 {8 p: c1 c
/ Z+ q" x E% S, q8.2.1.2.1 化学成分和冶炼方法. k# g+ N1 p {; B0 P7 e% d
6 t8 ^/ `5 D# s) v J1 v) k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。
. _% t) q1 \8 ~# L4 J" x a& K: F" M3 Y* z1 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7 v, O, ?1 K- g- ?) a8 J
6 t& \/ o0 _$ V, J+ W' c% |; v
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。- R1 E$ W3 G9 ]7 E2 i
0 c, {' e- B$ u8 n5 B# o2 V8.2.1.2.2 碳及合金元素
- {/ Z4 e' t2 \7 G+ J n. o, f# Y
* v' u+ y+ P2 j% W: M9 ]8 R/ C) x含碳量增加，晶粒长大倾向增大。, _% }! u& I. i' j
5 ? Z2 v9 ^: k" W% l- A6 }2 n( w
强烈抑制晶粒长大：Al,Ti,Nb,V,Zr
# b7 l( @+ k$ y! t+ H# U+ }2 x7 T) d. i+ L7 o
中等抑制晶粒长大：Mo,W,Cr8 P% c3 n4 z& v9 [& Y
6 z) U5 a& |/ D7 D& B. t4 s
微弱抑制晶粒长大：Cu,Co
" \: `4 b1 B3 ~7 h H* S7 c1 E1 L, ?7 z% |4 N3 u+ `) w
增加晶粒长大倾向：Mn,P
& ^/ E# K! U' o( c5 Z* [9 D# r# G8 _" S8 b) Q6 U
8.2.1.2.3 加热温度
$ Q9 o3 t; w/ j0 K) P. T' [1 X! a2 z) b; ?& x
8.2.1.2.4 保温时间2 p% h- s/ R: L& ~" f0 n& ?* x
9 P) ^ T1 ~; P6 l
8.2.2 钢在高温加热时的成分和组织变化, s5 @4 K/ [- O* w
- W+ \ B, _# E: Q8 P8.2.2.1 第一阶段
/ Y# ~" K% M% y
; y" |) L; y+ r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。
" J1 i: A, J. M9 p2 X
e( Q1 l; _0 \' D: b2 @: T7 m8.2.2.2 第二阶段
1 E$ N4 |, ?4 j% T- w; A
5 ~ S/ r- r8 D1 ]) T: P" e! c过热温度到过烧温度
6 ~+ O+ L9 w: F4 z4 S/ X% f
& Y8 R/ O |. N9 ]% {硫析出
5 u* V: C# G( f- d8 e2 \( G& x9 x% o1 s4 p: B5 N3 k1 H/ q+ P7 y& U
8.2.2.3 第三阶段
9 V- e1 p8 P S9 ?7 d; `
( i6 u* B$ u$ w指从钢的过烧温度至固-液相线温度区间内加热。& M' a0 h& H4 J% u6 x; |5 J$ @* U
) i/ d2 K( e0 y' a* r在晶界上形成富硫，磷液相5 t+ ]) C6 l- ?. _( k* m6 Y) j: K
# J n! `# l( A7 m! W4 b/ t
8.3 高温加热后的冷却% n7 }# D* F8 S- C, N
Y3 p/ h$ R' B" L3 t8.3.1 第一阶段加热后的冷却# q+ C- x: h- L9 l3 x! O$ ?9 x
7 y8 M: s9 X' d2 b2 ]* R% f/ 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。
: A3 n+ u" Q) \$ h( l- |/ ^9 T7 Y2 d- p d0 Q4 ?
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。" o5 ~/ `- g2 E6 y( |
S0 F' w% C5 e4 c! z5 c( N. ?
8.3.2 第二阶段加热后的冷却
# \. P, _% \4 G; P
0 C$ m' K/ A2 R2 d' z& q1 W5 |& Y硫在铁中的溶解度很低，且随着温度的降低而急剧减少。
3 q+ w! |% O7 B, H9 g. Z4 E1 p/ `, ^9 ^# k
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: u. m6 M6 m2 }
' @- b0 A6 ~- v. {8 ~ B- O! ]8.3.3 第三阶段加热后的冷却8 A3 k' y$ I5 H% s
d" E7 k; e4 J7 v0 c8 p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。
& p- p/ x1 ]& y" N) h# ?4 v6 S/ p; Z3 T4 I O# }- ^: ]# v
8.4 钢的过热
0 y+ X1 S% b( D7 |
4 ^$ D& M; F/ k5 i8.4.1 钢的过热温度
" {7 B* ?/ u4 X8 ^3 I- m3 v' } G7 F- ^# g+ y0 j
1200～1350℃之间。9 E3 K; c; P8 e
8 _; r2 q& M9 E3 A8 f
8.4.2 过热钢的特征; |1 [+ f1 e# @" J9 }/ \# w$ `* |
5 y8 h' u5 B+ X2 P
8.4.2.1 宏观断口) N! D9 s" U2 G1 B4 U
# F1 {4 @! M; @. T' Y& l不稳定过热：结晶状断面
8 [ q# C7 Z' l, j' C0 U5 D" I8 E) p- d+ n( `
稳定过热：无金属光泽的灰白色粒状断面
4 |& Z8 m9 ]8 A
& u4 [; r; `0 q2 d& I; O8.4.2.2 显微特征/ V: x" l) M$ A, q- ]' r" |3 f* Z
9 c% g3 [ @2 Y# V) l
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
1 _1 @& {5 Q4 _6 k1 K
* z8 _( [6 g/ n. m" }; Z8.4.3 过热钢的机械性能
, [* R8 a/ q7 z4 e# s' L- y0 W# P" k* L
塑性和冲击韧性明显降低，对强度和硬度基本无影响
) F% O! q7 k' g! b1 ]' `! [8 K' y* @. w1 [5 L. m
8.4.4 钢发生过热后的补救措施! ~8 V6 |$ T6 ?- T9 b
% r2 }& ?% H1 }) a2 h9 |正火，淬火和回火
# t/ I' s' {% Q: D: }( {8 o' @% K9 O
8.5 钢的过烧现象1 }: g9 D4 b6 Y
1 d6 t! I- K7 X' Q0 R2 w8.5.1 钢的过烧温度% O" y' U% v2 _ r, D6 Q8 j
/ R3 v& o, V& D, o7 `. k
通常比过热温度高几十至一百度左右1 J: g6 K0 V$ x+ b! Z6 f# q
( N5 X' m9 f/ K* [" [' v2 i6 r' ~2 Y8.5.2 过烧钢特征: @6 o1 `4 l1 P/ C) H2 Z8 q' l' p" v
1 v6 g& z) T6 p
8.5.2.1 宏观断口
. e7 U, g8 [8 w+ l- K+ U: H \( X& S1 I C- ^- x% W
无金属光泽的灰白色石状断面( }4 m/ E ^! s3 S3 ]6 }# }5 U4 e
, X e) }7 l6 c- u- Q8.5.2.2 显微特征
' d# a. E% s# q! B, n4 n2 E; G6 d" E7 Q! [
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: q1 y$ b! c, H$ P/ }
' m, j3 v) S$ s8.5.3 过烧钢的机械性能
v+ }2 f$ Z; b3 [8 n6 b1 u8 _4 C# [+ n6 g6 [( l K
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