熱處理對鋼的組織與性能的影響

《熱處理對鋼的組織與性能的影響》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、熱處理參數(shù)對鋼性能和組織變化的影響鍋爐管子的熱處理鍋爐設(shè)備中過熱器管子、蒸汽導(dǎo)管等零部件在工業(yè)性生產(chǎn)中的熱處理一般是正火+回火。正火溫度和回火溫度的選擇主要是根據(jù)管子性能要求而決定的。實驗[49]表明，為了獲得良好的強度與韌性匹配，9Cr-1Mo類鋼最佳熱處理工藝參數(shù)為:1060℃lh正火+760℃1h回火。另外，需指出，隨著鋼的化學(xué)成分復(fù)雜化，鋼管的正火溫度有所提高。1-4-2.奧氏體化溫度的影響熱處理規(guī)范中奧氏體化溫度對耐熱鋼性能有顯著的影響。許多試驗證明:隨著奧氏體化溫度提高，使耐熱鋼的熱強性增加[’]。如1Cr-0.5Mo鋼、M

2、o-V鋼、12Cr1MoV鋼和12Cr3Mo1VSiTiB等管子鋼均隨正火溫度提高而使鋼的持久強度增加。日本的藤田利夫等人[57,58]曾研究過淬火溫度對數(shù)種1296Cr型鋼持久強度的影響，也表明高的淬火溫度通常具有高的持久強度;并認為，第二相粒子的大小、數(shù)量、形狀和分布及晶粒大小是導(dǎo)致不同溫度淬火后持久性能不同的主要原因。Ik-MinPark等[[59]對低Si-12Cr-Mo-V-Nb鋼的研究表明:1100℃淬火，其1000小時斷裂強度比1050℃淬火提高2^-3.5kgf/mm2，而蠕變延伸率略有下降，在550℃至700℃的蠕變溫

3、度下，·下降了大約3^-5960材料的性能與材料內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系。實驗證明:提高奧氏體化溫度可以引起a固溶體合金化程度增加、晶粒尺寸增大、回火或使用過程中碳化物在基體上析出數(shù)量的增加及金相組織改變等〔’〕。這些因素的改變對耐熱鋼的熱強性有一定的影響。文獻[[60〕曾考察了奧氏體化溫度對20Cr11MoVNbNB鋼的組織和性能的影響，提出了與上述一致的觀點。下面簡述與奧氏體化溫度有關(guān)的一些因素:a.晶粒度一般地說，奧氏體化溫度高，晶粒尺寸就大，同時影響固溶強化和析出硬化的合金元素的固溶量也多。因此，’‘對于利用固溶強化和析出硬

4、化的實際耐熱鋼來講，既受晶粒大小的影響，也受合金元素固溶量的影響，一般認為后者的影響大，晶粒尺寸的影響，，J、〔110文獻[[6i〕對Cr-Mo-V鋼650℃持久強度的研究指出，持久強度隨奧氏體晶粒尺寸增大而增加，但當奧氏體晶粒度超過6級(相當晶粒直徑>50um)后，則持久強度開始下降或達到飽和值;看來，奧氏體晶粒度不僅對室溫強度，而且對持久強度也有一個最佳范圍。文獻〔‘〕在總結(jié)了大量資料后指出，低合金耐熱鋼隨著晶粒尺寸增大到某一范圍時，鋼的熱強性提高，而持久塑性和沖擊韌性降低，鋼的缺口敏感性增加。在選擇熱處理規(guī)范時，從晶粒度角度應(yīng)考慮

5、其良好的綜合性能，對管子用鋼希望晶粒度在3-6級范圍內(nèi)。b.未溶碳化物奧氏體化溫度對鋼性能的影響，其實質(zhì)是通過隨后的淬(正)火工藝，來影響鋼的組織與結(jié)構(gòu)。當奧氏體化溫度偏低時，存在許多沿原奧氏體晶界(少數(shù)在晶內(nèi))分布的較粗大未溶碳化物。因這些顆粒與基體金屬的熱脹系數(shù)不同，所以在急冷時，在這些粒子的周圍產(chǎn)生位錯〔63,64)f，而析出物在這種原因引起的位錯上優(yōu)先析出。在回火過程中，隨回火時間的延長及溫度的提高，已析出的碳化物將聚集長大。K。Ho6ees。x，n[65,66]得出第二相在固溶體中的溶解度與第二相粒子的半徑r有關(guān):Ln全=~絲

6、紐CooRTp.r式中:Cr-第二相粒子半徑為r時的溶解度C一第二相粒子半徑為00時的溶解度M一第二相分子量P一第二相密度Y一單位面積界面能由上式可見，粒子半徑r越小，溶解度Cr越大。粒子半徑的大小差別越大，粒子周圍基體的溶質(zhì)濃度差也愈大，溶質(zhì)原子的擴散越快，從而加速了粒子的粗化，使第二相粒子的強化作用下降。所以，奧氏體化溫度低時，持久強度低。C、s鐵素體試驗[[67.68]表明，當奧氏體化溫度(淬火溫度)低或保溫時間短時，基體中由于第二相溶解不充分及C,N擴散不充分，存在低C,N區(qū)，淬火時，出現(xiàn)s鐵素體，降低了鋼的高溫性能。文獻[[6

7、9]認為低、中碳合金鋼的強度和塑性基本上取決于鐵素體的含量，而與鐵素體的形狀、大小及分布關(guān)系較小。當鐵素體含量增加時，鋼的強度下降，塑性也有降低的趨勢。文獻[[70]研究了含W,Mo,V的兩種12%Cr型鋼，認為6鐵素體存在及其內(nèi)部碳化物的析出和長大降低了鋼的強度、韌性及持久塑性。文獻[[71]也有相同的論述，認為s鐵素體對鋼在高溫下工作是有害的，常常產(chǎn)生嚴重的脆性。1-4-3.回火溫度的影響回火溫度對鋼管的機械性能和高溫持久強度的影響同樣起著重要作用?；鼗鹬饕康氖鞘构倘荏w中析出細而彌散的碳化物相起沉淀強化作用，使合金元素在a固溶體和

8、碳化物之間合理分配，使合金元素在鋼中進一步發(fā)揮有益作用。文獻[[49)指出，9Cr-1Mo類鋼，隨回火參數(shù)的提高，延伸率和斷面收縮率得到改善。文獻〔‘，指出，回火溫度對耐熱鋼持久強度的影響，目前尚無統(tǒng)一規(guī)律