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    金屬鋼管的回火

    一、回火定義

        回火是將工件淬硬后加熱到Ac1以下的某一溫度,保溫一定時間,然后冷卻到室溫的熱處理工藝?;鼗鹗构ぜ@得所需的使用性能。  

    二、回火目的  

        淬火后的鋼一般很少直接使用,因為淬火后的組織是馬氏體和殘余奧氏體,并且有內應力產生,馬氏體雖然強度、硬度高,但塑性差,脆性大,在內應力作用下容易產生變形和開裂;此外,淬火后組織是不穩定的,在室溫下就能緩慢分解,產生體積變化而導致工件變形。因此,淬火后的零件必須進行回火才能使用。

         回火的目的是:

        (1)減少或消除淬火內應力;

        (2)穩定組織,穩定尺寸;

        (3)降低脆性、獲得所需要的力學性能。  

    三、回火時組織與性能的變化 

        淬火鋼的組織轉變可分為四個階段:馬氏體的分解(200℃以下)→殘余奧氏體分解(200~300℃)→滲碳體的形成(250~400℃)→滲碳體聚集長大(400℃以上)。隨著回火溫度升高,淬火內應力不斷下降或消除,硬度逐漸下降,塑性、韌性逐漸升高。     
    四、回火脆性

    回火

    回火脆性(temper brittleness)淬火鋼在某些溫度區間回火或從回火溫度緩慢冷卻通過該溫度區間的脆化現象,回火脆性可分為第一類回火脆性和第二類回火脆性。

    回火脆性,是指淬火鋼回火后出現韌性下降的現象。淬火鋼在回火時,隨著回火溫度的升高,硬度降低,韌性升高,但是在許多鋼的回火溫度與沖擊韌性的關系曲線中出現了兩個低谷,一個在 200~400℃之間,另一個在450~650℃之間。隨回火溫度的升高,沖擊韌性反而下降的現象,回火脆性可分為第一類回火脆性和第二類回火脆性。

    第一類回火脆性

    第一類回火脆性又稱不可逆回火脆性,低溫回火脆性,主要發生在回火溫度為 250~400℃時,  特征 ?。?)具有不可逆性;

    (2)與回火后的冷卻速度無關;

    (3)斷口為沿晶脆性斷口。  

     1、產生的原因三種觀點:

    (1)殘余A轉變理論

    (2)碳化物析出理論

    (3)雜質偏聚理論

    2、防止方法

      無法消除,不在這個溫度范圍內回火,沒有能夠有效抑制產生這種回火脆性的合金元素

     ?。?)降低鋼中雜質元素的含量;

     ?。?)用Al脫氧或加入Nb、V、Ti等合金元素細化A晶粒;

     ?。?)加入Mo、W等可以減輕;

     ?。?)加入Cr、Si調整溫度范圍(推向高溫);

        (5)采用等溫淬火代替淬火回火工藝。

     

    第二類回火脆性

      第二類回火脆性又稱可逆回火脆性,高溫回火脆性。發生的溫度在 400~650℃,

      特征  

    (1)具有可逆性;  

    (2)與回火后的冷卻速度有關;

    (3)回火保溫后,緩冷出現,快冷不出現,出現脆化后可重新加熱后快冷消除?!?/p>

    (4)在脆化區內回火,回火后脆化與冷卻速度無關; 

    (5)斷口為沿晶脆性斷口。

      3、影響第二類回火脆性的因素

    (1)化學成分

    (2)A晶粒大小

    (3)熱處理后的硬度

      4、產生的機理

    (1)出現回火脆性時,Ni、Cr、Sb、Sn、P等都向原A晶界偏聚,都集中在2~3個原子厚度的晶界上,回火脆性隨雜質元素的增多而增大。Ni、Cr不僅自身偏聚,而且促進雜質元素的偏聚。

    (2)淬火未回火或回火未經脆化處理的,均未發現合金元素及雜質元素的偏聚現象。

    (3)合金元素Mo能抑制雜質元素向A晶界的偏聚,而且自身也不偏聚。

      以上說明:Sb、Sn、P等雜質元素向原A晶界偏聚是產生第二類回火脆性的主要原因,而Ni、Cr不僅促進雜質元素的偏聚,且本身也偏聚,從而降低了晶界的斷裂強度,產生回火脆性。

      5、防止方法

     ?。?)提高鋼材的純度,盡量減少雜質;

     ?。?)加入適量的Mo、W等有益的合金元素;

     ?。?)對尺寸小、形狀簡單的零件,采用回火后快冷的方法;

     ?。?)采用亞溫淬火(A1~A3):細化晶粒,減少偏聚。加熱后為A+F(F為細條狀),雜質會在F中富集,且F溶解雜質元素的能力較大,可抑制雜質元素向A晶界偏聚。

     ?。?)采用高溫形變熱處理,使晶粒超細化,晶界面積增大,降低雜質元素偏聚的濃度。 

    五、常出現哪些回火缺陷?如何進行補救?

    (1)硬度過高及其補救措施

    1)主要是回火不足造成的,一方面可能是回火溫度太低,別一方面也可能是何溫時間太短,導致辭組織轉變未能完成或不完全造成的。

    2)補救措施

    調整工藝,重新回火,或延長回火保溫時間。

    (2)硬度不足及其補救措施

    1)主要是回火溫度超過了正?;鼗饻囟确秶?,或保溫時間太長,使工件組織轉變為硬度較低的組織,從而造成硬度不足。

    2)補救方法

    對低溫、中溫回火的工件應在退火或正火后重新淬火、回火;對高溫回火工件,可重新直接淬火、回火。

    (3)變形與開裂及其補救措施

    對滲碳鋼件,淬火后必須及時進行回火,否則在室溫下停留時間過長,零件應力較大,將會有自行形裂的危險。對形狀復雜的工件,回火加熱時應采用較慢的加熱速度,加熱過急,容易造成工件的變形與開裂。

    (4)回火脆性及其補救措施

    對于低溫回火的工件,回火溫度應避開第一類回火脆性區;對于高溫回火,如果具有第二類回火脆性的鋼材,回火后應注意采取快速冷卻,如水冷或油冷,嚴防停電工件隨爐緩冷。

    六、回火類型

    1、低溫回火

        低溫回火(150-250攝氏度)目的是在保證淬火后的高硬度和耐磨性的基礎上,降低淬火應力,提高工件韌性。低溫回火得到的是馬氏體組織,硬度可達58-64HRC。常用于處理高碳工具鋼、模具鋼、滾動軸承及滲碳鋼等零件。
    2、中溫回火

        中溫回火(350-500攝氏度)得到的組織為回火托氏體,他具有高的彈性極限、屈服強度及屈強比,同時具有一定的塑性和韌性,硬度一般為35~45HRC。常作為各種彈簧的熱處理。與中溫碳化物之形成無關,因此對回火軟化無關。此類元素所造成之硬化效果,主要是靠固溶體硬化機構所達成的。另一類合金元素,例如鉻、鉬、鎢、釩等,由于其為碳化物形成之一份子,因此他們的擴散速率也就影響了回火軟化的速率。
    3、高溫回火

        高溫回火(500-650攝氏度)通常把淬火后在進行高溫回火處理稱為調質處理。調質處理得到的是回火索氏體組織,具有良好的綜合性能。在許多重要的機械結構件中,如受力比較復雜的連桿,重要的螺栓、齒輪幾周類零件,得到了廣泛應用。中高碳鋼調質處理后的硬度一般為200~350HBW。調質處理后的力學性能與正火相比,不僅強度高,而且塑性和韌性也較好。這是因為調制后得到的回火索氏體中的滲碳體呈顆粒狀,而正火得到的索氏體中的滲碳體則呈片狀,顆粒狀的滲碳體對阻止斷裂過程中裂紋的擴展比片狀滲碳體更有利。


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