钢的过热与过烧

作者:郦剑

过热:指热处理时由于加热温度过高和/或高温下保温时间过长,发生奥氏体晶粒粗大、晶界宽化导致室温力学性能恶化现象,过热缺陷可以采用重结晶正火等工艺纠正;

过烧:过烧加热温度一般高于过热温度,通常发生在热塑性成型如轧制、锻造等工序,高合金工模具钢制件淬火加热温度高,操作不当也会发生过烧缺陷。材料发生过热后,除了奥氏体晶粒显著长大外,因奥氏体晶界反应使晶界弱化,如晶粒边界被烧熔氧化、有黑色氧化物沿晶界分布,常常有粗大的。与此劣化组织相对应,材料的力学性能急剧恶化,只能判废不能纠正修复。

过热导致奥氏体晶粒粗大,使零件力学性能下降,具体表现在下列几方面:

1)一般过热导致钢制件的韧性降低、升高,增加淬火时的变形开裂倾向。发生原因是一般有热处理炉温仪表、热电偶失控或混料等等。一般热处理过热组织可经退火、正火或多次予以纠正,使奥氏化。

2)断口遗传:有过热组织的钢材冲击试验断口为粗大结晶状断口,重新加热淬火后,可以使显微组织,但有时仍出现粗大结晶颗粒状断口。其原因一般认为发生过热现象同时钢中MnS之类的夹杂物溶入原奥氏体并富集于奥氏体晶界周围,重新淬火加热没有改变杂质元素沿晶分布状态,造成奥氏体晶界弱化,重新加热淬火后钢材冲击试验时裂纹仍旧沿原来奥氏体晶界扩展开裂,呈现粗大断口形态,显示遗传断口现象。

3)粗大组织的遗传:有粗大马氏体、贝氏体、魏氏体组织的钢件重新奥氏化时,以慢速加热到常规的,甚至再低一些,冷却后奥氏体晶粒仍然粗大,这种现象称为组织遗传性。要消除粗大组织的遗传性,可采用中间退火或多次处理。

断口形貌和显微组织是评定钢制件是否过热的途径,但一般以显微组织作为判断其过热的程度确切依据,比如GCr15钢轴承套圈淬火组织中出现粗针状马氏体,则为淬火过热组织。形成原因可能是:1)淬火加热温度过高和/或加热保温时间太长造成的全面过热;2)原始组织带状碳化物严重,在两带碳化物之间的低碳区形成局部马氏体针状粗大,造成的局部过热。过热组织中残留奥氏体增多,尺寸稳定性下降,由于淬火组织过热导致钢的晶粒粗大,会导致零件的韧性下降,抗冲击性能降低,轴承抗接触疲劳寿命降低,过热严重甚至会造成淬火裂纹。

影响过热的因素有以下几方面:

1)钢材化学成分的影响:不同的钢种过热温度不同。一般来说,钢中的C、Mn、S、P等元素会增加钢的过热倾向,而Ti、W、V、N等元素可以减少钢的过热倾向。

2)对于具有相变重结晶特征的钢,过热可以分为稳定过热与不稳定过热两种情况。不稳定过热是单纯的高温奥氏体晶粒粗大,一般用热处理方法可以消除。稳定过热是除了高温奥氏体晶粒粗大之外,还发生促使过热组织稳定化的情况,例如沿奥氏体晶界或孪晶界大量析出第二相(包括杂质元素化合物,如硫化物、碳化物、氮化物)的质点或薄膜等。这种过热用一般的热处理方法不容易改善或不能消除。不但合金结构钢容易产生稳定过热,碳钢、9Cr18不锈钢、GCr15轴承钢、60SiMn弹簧钢、高速钢等钢种在锻造轧制过程中也常出现稳定过热。

为了避免锻件产生稳定过热,应该采取措施:严格控制加热温度,尽可能缩短高温下的保温时间,加热时毛坯不要放在炉内局部高温区;塑性变形可以打碎过热形成的粗大奥氏体晶粒,破坏其沿晶界析出相的网状分布,从而消除稳定过热,因此在模锻时要保证足够的变形量;快速冷却可使第二相来不及沿晶界析出,而缓慢冷却则使析出相聚集成较大的质点,这两种情况都不容易形成稳定过热,因此冷却速度要控制适当,避免采取中等的冷却速度。

                                         tl_files/contents/Knowledge CN/钢的过热与过烧.jpg

当钢的加热温度达到接近熔化的温度,这时不但奥氏体晶粒粗大,而且由于氧化性气体渗入到晶界,使晶间物质Fe、C、S发生氧化,形成低熔点共晶氧化物,这种现象称为过烧。产生过烧的温度称为过烧温度,钢的过烧温度因钢种而不同。一般来说,钢中Ni、Mo等元素使钢容易产生过烧,Al、Cr、W等元素则能减少钢的过烧倾向。产生过烧的钢,晶粒间联结遭到破坏,锻造一击便碎。所以过烧的钢件,只能报废作回炉料。

 

 

甘肃快三 星空彩票 甘肃快3 江苏福彩 江苏福彩 甘肃快3 甘肃快3 江苏福彩 江苏福彩 甘肃快三