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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* v3 Y8 \; \, D/ e& i; ^
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。. k) J( i- D3 Y
8 r3 ?7 U, H! ~4 j* M4 c! E. w' c
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。1 y9 E. P, E5 ?) S8 Z* r! K
n& ^! {9 [8 w9 d) D. R* y
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。( ]& [4 b+ }" v `" A
5 K: t7 C7 a. _$ H( b
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
1 A6 z( k2 O/ {6 y- k
& ?& s1 B0 D r- |$ H4 T5 U+ H如果没有硫的析出，不算是过热。" L; ^4 i: h, H% t5 r
" r3 r* p4 {! m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。
+ N' @% U' k& k: J& Z
( j k3 r& [( {, s3 V* i开始发生过烧现象的温度为过烧温度。+ b; ~! q0 ]6 V
! P5 {1 F/ n8 p( c
8.2 钢在高温加热中的变化& V( W# V: z) b7 _
! s% G! m9 Y5 [+ e$ N, o8.2.1 奥氏体晶粒长大. u" K4 H5 d7 ]; C( t* I+ V9 v
- ]. G6 M* ?% L: n( G
8.2.1.1 奥氏体晶粒长大速率
& j9 [# d; @) F2 O5 c% ?
/ |$ c# _1 }9 w) Z$ o: v+ A$ Y& s6 L' D' f8 E! K
D-晶粒长大后的平均晶粒直径，K-物性参数，t时间。
; @! T2 ]7 n" Z5 s
4 X1 i! d H& ~3 {4 R: x1 ^& U8.2.1.2 奥氏体晶粒长大影响因素
( {. y1 C S8 R; M
6 `6 h" p, L" }8.2.1.2.1 化学成分和冶炼方法; N, c( Q9 w& M. S- h4 f
* D& x7 L0 r% O+ Z g' [
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。
5 ^7 n3 {4 d, ]4 K* Z0 j' J- v* h# w: U! \0 H. y, z
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
4 I( ~3 u0 E) ]+ o6 M0 M4 u7 L) b# m0 u( u
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。( y, W. E/ Q6 T d2 S/ P
7 Z4 L* s9 p& `
8.2.1.2.2 碳及合金元素
( H7 W6 D7 `# T0 u }6 |$ l- `( I" K# M4 P
含碳量增加，晶粒长大倾向增大。1 e1 I+ p9 o, G' F5 n6 q
4 Q$ i1 e3 W) ^ R# I' s- f强烈抑制晶粒长大：Al,Ti,Nb,V,Zr
* p7 _& }9 U8 v8 t' H& d& [3 h3 h6 m* ]6 b
中等抑制晶粒长大：Mo,W,Cr: N: @. B1 W9 F* N ?+ j0 G4 I
; c3 o* ~) @* z# A& @1 I( W微弱抑制晶粒长大：Cu,Co6 f3 L7 }1 U; g6 h* B- B
, \+ Y6 H- [" ^! ]- l6 d增加晶粒长大倾向：Mn,P* ^* k. m8 R1 |+ L- h" H2 d. i
4 ~. x3 A: W5 _3 r% x* n
8.2.1.2.3 加热温度+ r4 D% o& V) A# `. n
1 K! {3 C5 w4 ~- g6 p6 h6 \1 ]5 t- z8.2.1.2.4 保温时间9 q2 P7 d5 B3 G, J$ q
5 I x4 Q1 F" i7 ]" l' `4 t8.2.2 钢在高温加热时的成分和组织变化
6 O0 N4 k7 j( F, ^( X
5 L& Z$ q8 v5 s2 b6 Z2 c `8.2.2.1 第一阶段
1 E$ } x( n) e6 P5 Y
3 o( x+ x- w v1 w5 f6 K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。) V4 r8 a) w' [ r
6 T' b7 r7 E( Q/ a0 F
8.2.2.2 第二阶段
; S# B8 U7 C3 D# [0 U
$ r+ F1 b" H7 W过热温度到过烧温度% T( n2 ]! G$ {( |1 x
4 e& S; u/ w# [/ Z, Q) J硫析出$ a: t! R& Z0 Y( Z
1 X0 D0 j: g' e" [! j" D8.2.2.3 第三阶段
1 J$ N b P% u/ V6 b7 [$ |7 |% e1 D" ~/ ?8 F8 Y
指从钢的过烧温度至固-液相线温度区间内加热。
; `4 k4 f; D& A+ s( `! X* \8 A$ l) ]4 L3 i% k4 `
在晶界上形成富硫，磷液相- S! E% y6 ~+ {* h! u
+ B X9 \0 d2 d/ u8.3 高温加热后的冷却
: o1 r9 p. s% `7 n* R3 [+ S' |* m5 k( K# p
8.3.1 第一阶段加热后的冷却! g6 ^& n8 \& V- e! Y* \6 J* F
; q* }, e' x; I$ ]+ F s
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。
. K" d/ F9 I- f3 }) S _
/ J I; d9 O6 O' u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 m+ {6 l) ]+ G0 Y$ V
~, Z6 i- R7 N1 E. g8.3.2 第二阶段加热后的冷却0 U- k; ? H. j! S0 Z' G8 O
) {+ ~5 B3 e% |* A% I& J
硫在铁中的溶解度很低，且随着温度的降低而急剧减少。
7 R; \" ~1 @0 a; T0 ? {3 F) W3 l
1 W0 g& ~% _4 o- p7 C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。! D) o; k5 _" c9 A& j8 j
4 B8 @6 Z5 L; k; s/ I
8.3.3 第三阶段加热后的冷却
. r9 Q, _& \( ^* Q9 _
. [' G2 G/ X! w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。
+ i6 g' r8 L; p- T9 ~) L& O3 {
' R, d" X3 n: Q- @# f8 c2 K7 Z. a: N8.4 钢的过热. q! s: `- k5 k
1 N A2 w, S' ^8 d! `) k9 R
8.4.1 钢的过热温度
0 {! s7 J" G: y. o& J4 F% N- r
; c y) B2 M$ \& C9 z& n1200～1350℃之间。0 c! {! }. _. ?& U! e. z' {" L f
5 S7 F5 A) p+ Y% ]
8.4.2 过热钢的特征8 r3 t, @+ p$ N, t* e2 t; T% I6 D
. a) s! q, ^/ d, l* r" W8.4.2.1 宏观断口2 C0 h5 l3 e: ]! ]+ S
, c% }. V9 I3 _0 j& W* c$ `
不稳定过热：结晶状断面
7 A [+ O4 S j+ |2 H$ @" t! S: S2 V/ s( P/ E; U
稳定过热：无金属光泽的灰白色粒状断面7 P4 x5 y! E, f# E K( C% L# `
: C) [7 V9 M" Y0 x7 E7 c' Y& V- H `
8.4.2.2 显微特征3 J- c" q- Y6 e
- s3 z2 }* v" a4 M/ 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& z2 H8 n l( C! I, C0 M& W
; T5 _4 I! M7 z0 p' W# u* l
8.4.3 过热钢的机械性能
0 ]0 T; d! r- [) ]7 [ B# z6 `' }! y( ]- t- [3 r; e% J3 `( x
塑性和冲击韧性明显降低，对强度和硬度基本无影响
/ k$ t: }; O1 f- C; p6 L% d" ~' M; A9 }' Q
8.4.4 钢发生过热后的补救措施
9 v2 |; N, D6 T3 ?
3 `6 f5 d% @* f$ X; N8 Z- V% ~正火，淬火和回火3 U9 F6 V( J! G- c
) x0 ]. X3 B2 g* T5 S: H# e8.5 钢的过烧现象. o% i5 f4 _% X* l# L5 C9 S+ d
# `, P0 a: j7 O- p
8.5.1 钢的过烧温度
% E7 q8 i' Y% L4 v. F6 ~" K3 W7 e F' J# z* F" ~
通常比过热温度高几十至一百度左右6 N% x e2 k3 L' Y R& _
# m6 `+ N/ _2 Y8 X5 w8.5.2 过烧钢特征
) v [1 e1 d4 ~& v/ I/ F( E
6 n- [- e0 [4 x6 d u2 A/ E8 o8.5.2.1 宏观断口
% S8 h6 N5 f. J* j
9 A N r4 B, U) G7 s无金属光泽的灰白色石状断面
- H; l% D- p6 X, _/ @) ^' A
s. v& u0 j/ Y. p4 j* [" ^$ P7 T8.5.2.2 显微特征
9 C3 p8 ?: w" j1 m! t
0 L" |% O; H& N4 ~- M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。( A6 t/ j$ T' U! S$ c& o( F0 ~, L
) c- L, ~0 \' `. k8.5.3 过烧钢的机械性能' ^* F0 ^5 T% |- E
) P( F& R) `# O; G. z$ `
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