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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
, R+ ?. C+ t2 ^! }/ w- O9 H; s6 ~$ h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。
+ J& F$ P% {, Z4 Z2 I0 R: j6 o8 _1 Y; 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。# v* u4 F/ m! l, B% G1 M, w) \
8 L. J4 {+ r% r* ?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 M5 B* P2 G, @/ n2 ?! C! j3 k+ S) Y4 ?5 S8 D
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3 Y. @; C! Q, C( W
, k- | a7 e9 |) D) L W如果没有硫的析出，不算是过热。
& [2 d2 c, m# P
: K+ P9 k5 c4 X7 C) I- W! D9 T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$ |0 K% b; E$ c; T f. u1 B- k" U# b9 B
开始发生过烧现象的温度为过烧温度。
) O' b& a# ^$ o+ q4 Q8 m
$ ]* {$ _8 L8 t# d8 s0 b) Q" n8.2 钢在高温加热中的变化
4 B% C5 u/ a6 x9 b7 j) T, n; D8 ]* S) T
8.2.1 奥氏体晶粒长大8 v4 Z1 P1 n: \. g6 O. o6 i0 h. d5 _
$ P* F) W8 E, B0 c: Y8 D/ ?, b8.2.1.1 奥氏体晶粒长大速率
$ J2 E+ Q5 c- h# m* T8 T) |9 `% n0 E% y4 i- K7 E3 c: L: d
4 @4 R( n9 A+ J9 O( A$ [D-晶粒长大后的平均晶粒直径，K-物性参数，t时间。
( C) C8 y) h3 \3 J% X& t/ }
8 w) U4 t$ O u' U$ G8.2.1.2 奥氏体晶粒长大影响因素
7 l( v8 q) Z5 k" @( I6 G
, u0 m4 ^: ^! U C) f }8.2.1.2.1 化学成分和冶炼方法
% i; U# S! \3 E( Q$ K0 k$ A w" e6 T% w, v/ e6 O! p4 [0 f% }; }
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。
9 S" |) X% W z5 z+ o5 _$ \3 E, N9 w9 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/ c2 W& X; h1 _; k: I% [
: p2 O! A E0 p
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。
+ J1 z- v' ~" b3 e. k0 h/ Y
$ Y4 Q8 c8 u* @6 b4 U8.2.1.2.2 碳及合金元素7 Q1 i$ [5 F g- a3 W
* ^- c: h$ e ~3 h" Y ?含碳量增加，晶粒长大倾向增大。7 `1 r6 w' o+ {3 S% I5 b W- L7 D" C8 A
8 B4 B9 B+ \ Q0 L& W$ c强烈抑制晶粒长大：Al,Ti,Nb,V,Zr9 f% l9 b2 v$ x% I5 d7 x
3 n& h8 g) F8 X& i中等抑制晶粒长大：Mo,W,Cr
& v! r: C; a% C1 Y; J$ f* i( n% m; ]! r& K7 y
微弱抑制晶粒长大：Cu,Co) D4 ~/ k6 ~- T
8 u) N+ L' X1 Y3 x- X' c增加晶粒长大倾向：Mn,P( g- ~7 ^* ]: J* e9 Y4 a
# d/ [9 v! `8 T- z' N8.2.1.2.3 加热温度
# s$ u, x, W' T6 S$ K8 x' [, E2 z8 j
8.2.1.2.4 保温时间+ T- C( N) w% o; b
0 i) u8 b- F5 a! E! y% Q" V8.2.2 钢在高温加热时的成分和组织变化
0 ^$ B$ y+ i2 |: h, o# H4 E
' m1 e7 H/ L& C8.2.2.1 第一阶段' W. H& i& s: L
0 h, h( G5 ~, [( G+ p
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。
/ t- v% l4 Q' g I y$ w9 T$ v! c# w' O8 e g
8.2.2.2 第二阶段
4 L8 a. q1 \" X# c F6 e2 X
* {* j' q( l" Z2 a' G5 v9 a' r过热温度到过烧温度! d! K' M% O# `( G- N3 d, }
/ t' y; f+ X' u6 S/ q: q# C2 z硫析出$ |1 C0 X. `3 k- }! k
. P& y' V3 N4 n
8.2.2.3 第三阶段0 [- \8 `$ Z! O! \9 C
7 R$ _ y) H/ }) U- x: |
指从钢的过烧温度至固-液相线温度区间内加热。! F1 H/ w' {% a% U# g+ s
) b" ?6 q' P9 e* M& N在晶界上形成富硫，磷液相- h1 t7 t5 @8 Z, p8 H# Z$ `" I( ?
& c& ~+ `: z0 u2 e
8.3 高温加热后的冷却
& O4 v- `1 \6 p p+ h% L% l% a/ f
6 L, Y) A5 Y7 M$ A+ ^% n# g% t" D8.3.1 第一阶段加热后的冷却
# s6 h, [+ Q) I2 [
* V8 W3 R; b$ w" O* T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。4 I( O) g8 b$ A* H5 h1 S6 H
& g8 @2 `# `& u$ l' Y k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。/ q* o# }5 G7 e7 p$ O/ z
r$ z. }# F" c3 O
8.3.2 第二阶段加热后的冷却
( R8 E# |/ i# }/ l3 z4 X r* R1 ?- V3 C7 v8 ~6 ~
硫在铁中的溶解度很低，且随着温度的降低而急剧减少。
8 I$ U& I" }& U- i+ ~4 D! P. }$ H, L/ 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。
+ g+ _4 H; O* Z+ |$ n4 m- N' \4 k( q1 k6 \" i* v, D
8.3.3 第三阶段加热后的冷却
7 [! S4 B' N) d' p$ F! M
4 w6 V% u" s9 J" j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。
, l+ w( ^! @; ~! j$ X- M& \. Q/ k3 r1 v+ W2 l
8.4 钢的过热
! G0 q2 M! X) J# ?0 D* V& ~ L+ Z; f; i6 r% U
8.4.1 钢的过热温度
: M! F/ B% K6 y. ?; j! j2 `& ~+ w# z3 L+ }, C: {. p# \
1200～1350℃之间。
( O, p& _% W8 `- B1 u& r( B
+ i! C3 o+ a, j4 J) U8.4.2 过热钢的特征& H' g s; a. v/ S9 v' G
7 M/ K$ `( D) `+ W8.4.2.1 宏观断口
2 `; u k" f8 i- ~/ m
. ~# B/ R8 [7 m, N8 h% n不稳定过热：结晶状断面) C0 t# y! M- ?0 L+ v+ z) ?1 V
& {- q9 n6 }9 D* I! C$ P稳定过热：无金属光泽的灰白色粒状断面: q. {& g6 ~2 T* T1 c" C. Z
; j0 W; d1 ]1 i- U' P1 D, D! {8.4.2.2 显微特征; `5 A7 Y- A* E6 h" \5 g0 d# H% M. L
: X, r0 c7 R' }8 S6 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/ e0 ^1 y ^1 J5 R% `
) k) M: T- L9 g, _
8.4.3 过热钢的机械性能% n' X3 [3 f# W2 H
7 |' R7 n( n: ?2 Q塑性和冲击韧性明显降低，对强度和硬度基本无影响6 O, F/ o) z. r' x
& Y& c6 ^4 ^, Q: f8 H
8.4.4 钢发生过热后的补救措施- \; e$ R& @# l
. b9 N$ U) c1 r2 A. ]正火，淬火和回火
% m6 H) e2 e0 `. M$ C: n m9 x
/ u" `2 O2 m" {, G# S" }8.5 钢的过烧现象( j g9 S; S, d, z
- D+ h- l+ m" i K0 S) Z2 l! ?6 Q! O8.5.1 钢的过烧温度
+ C5 J$ j# Z; g- ^9 o
* A8 u6 F! `) T) ^1 w) ~通常比过热温度高几十至一百度左右
, b4 k2 {+ s- O3 X% R
9 h# |) P' [* R! c, [! m& o% v J8.5.2 过烧钢特征, [9 i I0 L# n2 f
( }5 f2 W$ G3 X5 ?- V6 k6 j( k8.5.2.1 宏观断口 B$ ?+ U/ ~8 [" \( |! z0 k
! T1 h' |- \) n3 y+ \8 `无金属光泽的灰白色石状断面
+ S Z( @% J' x3 [% z% x7 B d& a9 e q5 U3 p' ^, p6 {) \4 K
8.5.2.2 显微特征0 I( m3 D" O$ P' |) C
( z) X0 n. u% D: T8 a1 \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。
2 c& k5 L6 i h w/ T7 ~
* t, w7 A, G- B% I# N: D+ f8.5.3 过烧钢的机械性能
: ~, e/ W; Z! u& q" \- s6 Q: R# r `' n! \
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