回火脆化

1、回火脆化回火脆性是淬火鋼回火后產(chǎn)生的脆化現(xiàn)象。根據(jù)產(chǎn)生脆性的回火溫度范圍，可分為低溫回火脆性和高溫回火脆性。低溫回火脆性合金鋼淬火得到馬氏體組織后，在250～400℃溫度范圍回火使鋼脆化，其韌性一脆性轉(zhuǎn)化溫度明顯升高。已脆化的鋼不能再用低溫回火加熱的方法消除，故又稱為“不可逆回火脆性”。它主要發(fā)生在合金結(jié)構(gòu)鋼和低合金超高強(qiáng)度鋼等鋼種。已脆化鋼的斷口是沿晶斷口或是沿晶和準(zhǔn)解理混合斷口。產(chǎn)生低溫回火脆性的原因，普遍認(rèn)為：(1)與滲碳體在低溫

2、回火時(shí)以薄片狀在原奧氏體晶界析出，造成晶界脆化密切相關(guān)。(2)雜質(zhì)元素磷等在原奧氏體晶界偏聚也是造成低溫回火脆性原因之一。含磷低于0.005％的高純鋼并不產(chǎn)生低溫回火脆性。磷在火加熱時(shí)發(fā)生奧氏體晶界偏聚，淬火后保留下來(lái)。磷在原奧氏體晶界偏聚和滲碳體回火時(shí)在原奧氏體晶界析出，這兩個(gè)因素造成沿晶脆斷，促成了低溫回火脆性的發(fā)生。鋼中合金元素對(duì)低溫回火脆性產(chǎn)生較大的影響。鉻和錳促進(jìn)雜質(zhì)元素磷等在奧氏體晶界偏聚，從而促進(jìn)低溫回火脆性，鎢和釩基本上

3、沒(méi)有影響，鉬降低低溫回火鋼的韌性一脆性轉(zhuǎn)化溫度，但尚不足以抑制低溫回火脆性。硅能推遲回火時(shí)滲碳體析出，提高其生成溫度，故可提高低溫回火脆性發(fā)生的溫度。高溫回火脆性合金鋼淬火得到馬氏體組織后，在450～600℃溫度范圍回火；或在650℃回火后以緩慢冷卻速度經(jīng)過(guò)350～600℃；或者在650℃回火后，在350～650℃溫度范圍長(zhǎng)期加熱，都使鋼產(chǎn)生脆化現(xiàn)象如果已經(jīng)脆化的鋼重新加熱到650℃然后快冷，可以恢復(fù)韌性，因此又稱為“可逆回火脆性”高溫

4、回火脆性表現(xiàn)為鋼的韌性一脆性轉(zhuǎn)化溫度的升高。高溫回火脆性。敏感度一般用韌化狀態(tài)和脆化狀態(tài)的韌性一脆性轉(zhuǎn)化溫度之差(ΔT)來(lái)表示。高溫回火脆性越嚴(yán)重，鋼的斷口上沿晶斷口比例也越高。鋼中元素對(duì)高溫回火脆性的作用分成：(1)引發(fā)鋼的高溫回火脆性的雜質(zhì)元素如磷、錫、銻等。(2)以不同形式、不同程度促進(jìn)或減緩高溫回火脆性的合金元素。有鉻、錳、鎳、硅等起促進(jìn)作用，而鉬、鎢、鈦等起延緩作用。碳也起著促進(jìn)作用。一般碳素鋼對(duì)高溫回火脆性不。敏感，含有鉻、

5、錳、鎳、硅的二元或多元合金鋼則很敏感，其敏感程度依合金元素種類和含量而不同。回火鋼的原始組織對(duì)鋼的高溫回火脆性的敏感程度有顯著差別。馬氏體高溫回火組織對(duì)高溫回火脆性敏感程度最大，貝氏體高溫回火組織次之，珠光體組織最小。鋼的高溫回火脆性的本質(zhì)，普遍認(rèn)為是磷、錫、銻、砷等雜質(zhì)元素在原奧氏體晶界偏聚，導(dǎo)致晶界脆化的結(jié)果。而錳、鎳、鉻等合金元素與上述雜質(zhì)元素在晶界發(fā)生共偏聚，促進(jìn)雜質(zhì)元素的富集而加劇脆化。而鉬則相反，與磷等雜質(zhì)式中：Cgb(t)

6、雜質(zhì)原子P在t時(shí)間內(nèi)晶界濃度；Cgb∞雜雜質(zhì)原子p在達(dá)到平衡時(shí)的晶界濃度；Cgb2雜質(zhì)原子p在初始狀態(tài)時(shí)的晶界濃度；Di雜質(zhì)原子p的擴(kuò)散系數(shù)，是溫度的函數(shù)；ａ富集比，ａ=Cgb∞雜CgCg雜志原子P在晶內(nèi)的平均濃度；d晶界寬度；erfc補(bǔ)余誤差函數(shù)（errfunctioncomplement）。根據(jù)非平衡晶界偏聚理論，雜志原子在晶界的非平衡偏聚過(guò)程中分為偏聚與反偏聚兩個(gè)過(guò)程。非平衡晶界偏聚的計(jì)算公式為[2]：當(dāng)t≤tc時(shí)，雜質(zhì)原子P在晶

7、界上的偏聚量為：當(dāng)t＞tc時(shí)，雜質(zhì)原子P在晶界上的反偏聚量為：式中：Cgb(t)在t時(shí)間內(nèi)雜質(zhì)原子P在晶界上非平衡偏聚量；C（Ti）在Ti時(shí)雜志原子P的最大晶界偏聚量；C（Tj）在Tj時(shí)雜質(zhì)原子P的最大晶界偏聚量；Cg雜質(zhì)原子P在晶內(nèi)的平均濃度；De雜質(zhì)原子P空位復(fù)合體的擴(kuò)散系數(shù)；dn雜質(zhì)原子在晶界的偏聚寬度；ａj=C(Ti)Cg(Tj)。22.25Cr1Mo合金鋼回火脆化反偏聚現(xiàn)象的研究應(yīng)用磷非平衡偏聚的動(dòng)力學(xué)理論，確定2.25CrM

8、o合金鋼中雜質(zhì)元素磷的非平衡晶界偏聚規(guī)律，根據(jù)磷的晶界偏聚動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行動(dòng)力學(xué)計(jì)算。求解P空位復(fù)合體擴(kuò)散系數(shù)De和P的擴(kuò)散系數(shù)Di，并驗(yàn)證非平衡晶界偏聚空位復(fù)合體模型的擴(kuò)散機(jī)制。2.1試驗(yàn)中的反偏聚現(xiàn)象高溫淬火等溫保持過(guò)程中的非平衡偏聚現(xiàn)象，以及連續(xù)冷卻過(guò)程中的非平衡偏聚現(xiàn)象，已經(jīng)在不同的合金系和不同元素的試驗(yàn)中被發(fā)現(xiàn)并引起了研究者的興趣。本實(shí)驗(yàn)材料2.25Cr1Mo合金鋼的化學(xué)成分見(jiàn)表1[6]。表1試驗(yàn)2.25Cr1Mo合金鋼的

9、化學(xué)成分%CSSiMnPCrMoAsSbSnNiCuV0.150.0110.0680.50.0092.320.950.00680.00350.00790.190.0120.007將實(shí)驗(yàn)材料2.25Cr1Mo合金鋼加工成俄歇電子能譜試驗(yàn)用試樣，經(jīng)650℃恒溫并保持不同時(shí)間，即對(duì)2.25Cr1Mo合金鋼在650℃下進(jìn)行不同時(shí)間的回火脆化試驗(yàn)。將經(jīng)過(guò)回火脆化試驗(yàn)的式樣進(jìn)行俄歇電子能譜試驗(yàn)，由俄歇電子能譜試驗(yàn)結(jié)果獲得在不同脆化時(shí)間下2.25Cr