无缝钢管厂家(贵州宏钜天成钢管有限公司)
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贵州无缝钢管淬火回火时力学性能的变化
贵州无缝钢管淬火回火时力学性能的变化
淬火钢回火时力学性能的变化
●低碳钢回火后力学性能
当低于200℃回火时,强度与硬度下降不多,塑性与韧性也基本不变。这是由于
此温度下仅有碳原子的偏聚而无析出。固溶强化得以保持的缘故。
当高于300℃回火,硬度大大下降,塑性有所上升。这是由于固溶强化消失,碳化
物聚集长大,α相回复、再结晶所致。所得综合性能并不优于低碳马氏体低温回火后
性能。
●高碳钢一般采用不完全淬火,使奥氏体中碳含量在0.5%左右。淬火后低温回火以获
高的硬度,并生成大量弥散分布的碳化物以提高耐磨性,细化奥氏体晶粒。
当高于300℃回火时,硬度、强度下降明显,塑性有所上升,冲击韧性下降至******
。这是由于薄片状θ碳化物析出于马氏体条间并充分长大,从而降低了冲击韧性,
而α基体因回复和再结晶共同作用,提高了塑性,降低了强度。
当低于200℃回火,硬度会略有上升,这是由于析出弥散分布的ε(η)碳化物,
引起的时效硬化。
●中碳钢回火后的力学性能
当低于200℃回火,析出少量的碳化物,硬化效果不大,可维持硬度不降。当高
于300℃回火,随回火温度升高,塑性升高,断裂韧性KIC剧增。强度虽然下降,但
仍比低碳钢高的多。
●回火脆性
某些钢在回火时,随着回火温度的升高,冲击韧性反而降低。 由于回火引起的脆性
称为回火脆性。
当300℃回火时,硬度下降缓慢,一方面碳的进一步析出会降低硬度;另一方面,
由于高碳钢中存在的较多的残余奥氏体向马氏体转变,又会引起硬化。这就造成硬度
下降平缓,甚至有可能上升。回火后仍处于脆性状态。
在200~350℃出现的,称为******类回火脆性;在450~650℃出现的,称为第二类
回火脆性。
1. ******类回火脆性,属不可逆回火脆性。
当出现了******类回火脆性后,再加热到较高温度回火,可将脆性消除;如再在此温
度范围回火,就不会出现这种脆性。故称之为不可逆回火脆性。在不少钢中,都存在
******类回火脆性。当钢中存在Mo、W、Ti、Al,则第I类回火脆性可被减弱或抑制。
目前,关于引起******类回火脆性的原因说法很多,尚无定论。看来,很可能是多种
原因的综合结果,而对于不同的钢料来说,也很可能是不同的原因引起的。
最初,根据******类回火脆性出现的温度范围正好与碳钢回火时的第二个转变,即残
余奥氏体转变的温度范围相对应而认为******类回火脆性是残余奥氏体的转变引起的,
因转变的结果将使塑性相奥氏体消失。这一观点能够很好地解释促Cr、Si等元素将第
一类回火脆性推向高温以及残余奥氏体量增多能够进******类回火脆性等现象。但对于
有些钢来说,******类回火脆性与残余奥氏体转变并不完全对应。故残余奥氏体转变理
论不能解释各种钢的******类回火脆性。
之后,残余奥氏体转变理论又一度为碳化物薄壳理论所取代。经电镜证实,在出现
******类回火脆性时,沿晶界有碳化物薄壳形成,据此认为******类回火脆性是由碳化物
薄壳引起的。沿晶界形成脆性相能引起脆性沿晶断裂这已是公认的了。问题是所观察
到的碳化物薄壳究竟是怎样形成的。
前已提及,低、中碳钢淬火后得到板条马氏体以及沿板条条界分布的碳含量高的薄
壳状残余奥氏体。低温回火时,在碳含量低于0.2% 的板条马氏体内只发生碳的偏聚而
不析出碳化物,而碳含量高于0.2% 的马氏体则有可能在马氏体内部均匀弥散析出亚稳
过渡碳化物。
当回火温度超过200℃后,在低碳马氏体中也有可能析出细针状碳化物。与此同时,
还将在板条马氏体条界形成θ- 碳化物的核并长成条片状θ- 碳化物。这一θ- 碳化物的
形成即依靠残余奥氏体的分解,也依靠马氏体内已析出的弥散的亚稳过渡碳化物及细
针状θ- 碳化物的回溶。这种条片状θ- 碳化物即电镜下观察到的薄壳状碳化物。由此
可见,对于在板条界有较多高碳残余奥氏体的钢料来说,残余奥氏体转变理论与碳化
物薄壳理论是一致的。高碳马氏体在200℃以下回火时就已有亚稳过渡碳化物在片状
马氏体内部弥散析出,而当回火温度高于200℃时将在富碳孪晶界面析出条片状χ及
θ-碳化物。与此同时,已经析出的θ-碳化物将回溶。分布在同一个孪晶界面上的条片
状χ及θ- 碳化物将连成碳化物片,故断裂易于沿这样的面发生,使钢料脆性增加。回
火温度进一步提高时,薄片状碳化物通过破裂、聚集、长大而成为颗粒状碳化物,故
使脆性下降,冲击韧性升高。
第三种理论为晶界偏聚理论。即在奥氏体化时杂质元素P,Sn,Sb,As等将偏聚于
晶界。杂质元素的偏聚引起晶界弱化而导致脆断。杂质元素在奥氏体晶界的偏聚已用
俄歇(Auger)电子谱仪及离子探针得到证实[43,44]。Mn、Si、Cr、Ni、V能够促进
杂质元素在奥氏体晶界的偏聚,故能促进******类回火脆性的发展。Mo、W、Ti、Al
能阻止杂质元素在奥氏体晶界的偏聚,故能扼制******类回火脆性的发展。
2. 第二类回火脆性,属可逆回火脆性。
即在脆化以后,如重新加热到650℃以上,然后快冷至室温,则可消除脆化。在脆
化消除后,还可再次发生脆化,故称之为可逆回火脆性。化学成分是影响第二类回火
脆性的因素。按作用不同分为三类:
(1) 杂质因素P,Sn,Sb,As,B,S;
(2) 促进第二类回火脆性的元素Ni,Cr,Mn,Si,C;
(3) 抑制第二类回火脆性的元素Mo,W,V,Ti及稀土元素La,Nb,Pr;
杂质元素必须与促进第二类回火脆性的元素共存时,才会引起回火脆性。
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