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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
9 ^; ] E, f5 U# @- w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。
2 X" G5 B' V! ]" E, r
* M* i5 T$ J/ g9 }, M2 z' 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。, q" I+ c1 i; D0 N: f
! n/ R+ z$ C; S. [/ N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。7 M/ c8 ]9 L, P3 K
" W+ R, H3 u0 E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
" s; q3 i6 H. c) N% p! t3 k2 M, g, B, e8 B- J1 V/ c
如果没有硫的析出，不算是过热。
4 a* V- G* W# A S6 c6 o- g, F' Z
7 n+ R q2 Z' Z d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。
7 n+ V- X. e+ [* @5 O4 H; h
4 N. B( z# B* ^$ C) R: Z# a" q0 j m开始发生过烧现象的温度为过烧温度。' _5 g; M" R) @ Y
7 q! a2 K3 c# ^- o9 v
8.2 钢在高温加热中的变化
3 [# X0 i& A( [1 h. B; N
: ]- m- v' K3 O5 `* t$ F8.2.1 奥氏体晶粒长大
+ T3 s5 y# j0 N( E: e# @2 \! k# V1 n
8.2.1.1 奥氏体晶粒长大速率
; e$ q, s$ m/ w3 l; L/ F6 O4 }5 O4 T' i/ N2 V/ Q
) B/ Y$ U) G8 q5 q5 n& L m) ^/ R1 U
D-晶粒长大后的平均晶粒直径，K-物性参数，t时间。* o3 B( `! ?8 @; B$ A. X" |1 j8 N
, g+ _2 U. @: K- d( V
8.2.1.2 奥氏体晶粒长大影响因素
. Z7 a/ ?7 H! P) y/ C$ n* M+ d
9 t! O) {# R w8.2.1.2.1 化学成分和冶炼方法' t5 F6 V3 {+ j0 O
0 J& C3 t1 Q( }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。
7 M- f2 m- r) s0 f4 X/ E
- U( P0 \4 |5 j6 R7 U. |5 G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
' G8 V0 n+ x' N3 k; b
/ O& m$ x7 G% ~% N% r% L. 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。
4 q Q6 B+ T5 T
8 C! r* F4 v7 G3 @4 N _3 F8.2.1.2.2 碳及合金元素 a4 m, U! Y. X: e9 Z, d
% n8 C8 X6 B1 o5 ^8 a* X
含碳量增加，晶粒长大倾向增大。
! h' d8 \" i: C @! M, I/ ?: k' f5 ~; _ S0 p
强烈抑制晶粒长大：Al,Ti,Nb,V,Zr/ ?( V+ |+ r9 N2 Z
6 Q# F6 D [; E3 `2 ^中等抑制晶粒长大：Mo,W,Cr
8 z& c/ O6 i7 M. t Y {. i( w3 w) S, a$ D! V; i
微弱抑制晶粒长大：Cu,Co
0 x# l3 m w; D# v5 A( M! X' D3 q, t: f( {4 v
增加晶粒长大倾向：Mn,P
$ T! O* ]% R0 [0 p+ g7 M3 H3 e$ i
6 J6 d' U* B% S/ M% H8.2.1.2.3 加热温度0 ~) X! R2 X- y: b
* m1 x2 @3 a6 }6 s" P
8.2.1.2.4 保温时间
0 ?* S; J* k( ~. W+ D' c5 L! q; v. O# A8 z( L) h$ j
8.2.2 钢在高温加热时的成分和组织变化7 q8 j* T5 C8 ]; A1 H, G1 [; ^" h
7 D% E' c' \. ]7 Y
8.2.2.1 第一阶段0 m% X7 I: }" H0 l6 X9 s/ Y
% ?4 ?' e s: ?* N0 Q% P6 U
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。
& J9 A: i1 [7 Z% E- }( r5 ?
( Y( ~4 d' G, O" ~- W' H- ~/ O8.2.2.2 第二阶段
6 H8 m ~1 ]0 @* ]+ z+ F$ ^& q! r- s9 Q
过热温度到过烧温度
5 |2 p+ H6 x2 A9 e5 I
& i2 C$ v1 o, B3 J硫析出! `- U% L/ e) ?% m" u; R6 D4 s
, Z- f% }: `/ j' n- ^8.2.2.3 第三阶段
) C1 a2 B. n+ V: G/ N! c8 Y/ b. V. t
指从钢的过烧温度至固-液相线温度区间内加热。& q9 z) {4 Z7 p8 G6 o
! Y, _2 @- _$ ]" y7 D" ^在晶界上形成富硫，磷液相$ W3 O0 h2 v: X3 p! G% m
' k" [. M' \' s! D, L$ _ ]% E8.3 高温加热后的冷却& f: n' b0 a$ N' x* x/ o4 d
5 @$ H7 U) S* y: c& h8.3.1 第一阶段加热后的冷却% J9 m. T3 `! x9 n
2 }/ K, {+ H2 q, G2 U: T* e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。) p2 X& b/ Z/ W. N
1 s2 p. p" F r! {, q: K+ N1 _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。' E* v2 D9 i! B
* D8 D# V v) J7 q
8.3.2 第二阶段加热后的冷却+ c( N8 `, N& o5 u
7 k- W9 |# y1 z; q0 O. k
硫在铁中的溶解度很低，且随着温度的降低而急剧减少。
) j+ ~3 t; Z1 F9 N* ^0 u! |+ @/ Z" G/ { g9 c9 \
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。9 V+ d+ G$ g% I# D- `
' \4 U! u0 u I1 E% g8.3.3 第三阶段加热后的冷却# K( t* z8 k" H* |4 G j5 _
; E' j1 H- s# d9 y6 D* a4 l, Y ?7 q2 A
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。1 S! z0 K) V, F2 v0 `+ e0 f
1 v& u! ^2 h; d* a7 l
8.4 钢的过热7 ^* A9 v$ f1 `! m
4 K0 F( R6 y( e) E5 @) e
8.4.1 钢的过热温度. y X1 ]/ L, Z0 @! |( m0 K3 L
% f8 C) e; w# d V
1200～1350℃之间。- U% D7 p; m) m- F. }7 [+ t" L
3 j' O; `, [) j8.4.2 过热钢的特征; n* o! r D( @
6 B: U1 I+ f, s6 E3 A6 R0 f
8.4.2.1 宏观断口; D" i N% ^* U" D- ~& G, }
! a; D5 h( l1 D
不稳定过热：结晶状断面
4 b9 ~2 e+ [4 O( R7 I0 M( v2 C" b: B' e& h6 n& i
稳定过热：无金属光泽的灰白色粒状断面% v& J) h( L9 a. d9 l' I
0 x9 W6 p: o* P8.4.2.2 显微特征
; ?* `) D4 m4 L$ I: Q* X% ]1 \, E. N' \% I& ]/ @
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/ G" E, Q# W& K0 b9 c3 i
4 r3 q' a1 \2 b8.4.3 过热钢的机械性能
X/ A" |2 d( l9 ~5 S. r4 y8 B5 t+ S4 A3 k3 n
塑性和冲击韧性明显降低，对强度和硬度基本无影响+ N& ^; @0 E6 \9 v* n9 U# q
) r" a9 ?7 U- Z8 ]; Z& \& i- K
8.4.4 钢发生过热后的补救措施$ I# w2 ?5 B- J" c1 y3 X# K
9 ?- `! ~6 t$ |! i7 E& N1 m! w5 O正火，淬火和回火5 z( L0 O) U) ?# D1 }* K) e/ G
2 x( R6 h- s8 t, O3 \2 L, E, j8.5 钢的过烧现象
* c x8 c2 H5 N( ?! c7 C
" X9 q! y0 b- j8.5.1 钢的过烧温度
4 `! C6 R5 G" v: }
! F4 K; i) t( a/ [: |9 s通常比过热温度高几十至一百度左右
; _) {, m/ ~4 t8 T
% O- w, y! f' N1 N0 Q# @8.5.2 过烧钢特征+ [, u2 K" d) Y" Y) d
6 C- E( k l$ E, g8.5.2.1 宏观断口
; o7 s& U+ g4 U: N8 J4 A5 g) _8 G# p( h$ m7 g3 A# |% Z
无金属光泽的灰白色石状断面
; k+ G* v w/ m$ f; [8 M
3 \4 [# u) D6 W" k* O+ Z8.5.2.2 显微特征
4 Y1 x% O$ M0 V2 `7 E/ q( y/ q
6 {8 I: f9 F' j- {! F6 O3 {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。 f4 |( F- |3 j" L3 G5 _1 H
! r! ~2 P7 Y' q2 c! S( l
8.5.3 过烧钢的机械性能, _% G# D+ m+ w2 t9 W
^6 h& [) o0 s: x' N( w
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