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合金元素對鋼加熱的影響
  發(fā)布時(shí)間:2023年04月21日 點(diǎn)擊數(shù):

       合金鋼加熱,奧氏體化過程包括奧氏體晶核的形成、長大、碳化物的溶解、奧氏體的均勻化和奧氏體晶粒的長大等4個(gè)階段。整個(gè)奧氏體化過程都與碳的擴(kuò)散密切相關(guān),合金元素是通過改變碳的擴(kuò)散速度和相變溫度而對奧氏體化產(chǎn)生影響。

一、合金元素對奧氏體形成速度的影響

       合金元素加入鋼中,由于改變了奧氏體的形成溫度和碳在鋼中的擴(kuò)散速度,因而影響了奧氏體的形成速度。其中Co、Ni能提高碳在奧氏體中的擴(kuò)散速度,故能增大奧氏體的形成速度;Si、Al、Mn對碳在奧氏體中的擴(kuò)散速度影響不大,因此它們對奧氏體形成速度幾乎不產(chǎn)生影響;Cr、Mo、W、Ti、V等碳化物形成元素,與碳有較大的親和力,阻礙碳在鋼中的擴(kuò)散,減慢了奧氏體的形成速度。

二、合金元素對殘余碳化物溶解的影響

       奧氏體形成后,合金鋼中還有一部分未溶碳化物存在。各種碳化物的穩(wěn)定性各不相同,因而溶解溫度和溶解速度也不相同。如鉻的碳化物在850℃以上能大量溶解,W, Mo的碳化物在950℃以上才顯著溶解,V、Ti、Nb的碳化物要在1050℃以上才溶解。為了增加奧氏體的合金度,充分發(fā)揮合金元素的作用,必須提高鋼的淬火加熱溫度。有時(shí)淬火加熱溫度超過臨界溫度數(shù)十度以致數(shù)百度,如高速鋼 W18Cr4V 的淬火加熱溫度為1280℃~1300℃,比臨界溫度(A?點(diǎn)溫度820℃)高數(shù)百度。

三、合金元素對奧氏體均勻化的影響

       由于鐵素體和碳化物中的合金元素含量不同,故奧氏體剛形成時(shí),碳和合金元素在奧氏體中的分布是不均勻的。奧氏體均勻化需要碳和合金元素的擴(kuò)散;但是,合金元素的擴(kuò)散速度很慢,即使在1000℃的溫度下,也只有碳原子擴(kuò)散速度的千分之幾或百分之幾。此外,碳化物形成元素的存在還要降低碳在奧氏體中的擴(kuò)散速度。因此要使合金鋼的奧氏體均勻化,所需的時(shí)間要比碳鋼長得多。

四、合金元素對奧氏體晶粒長大的影響

      合金元素對奧氏體晶粒長大的影響可分為4種情況。

    (1) 強(qiáng)烈阻止奧氏體晶粒長大

       具有這種作用的元素有V、Ti、Nb、Zr、Al等。它們很容易形成穩(wěn)定的碳化物、氮化物和氧化物等,這些化合物機(jī)械地阻礙晶粒長大。例如V、Ti、Nb、Zr等元素所形成的碳化物的穩(wěn)定性較高,即使加熱到高溫仍有一部分未溶碳化物處于晶界上,強(qiáng)烈阻止奧氏體晶界的遷移。Al雖然不是碳化物形成元素,但在鋼中能與O,N形成高熔點(diǎn)的Al?O?,AlN質(zhì)點(diǎn),分布在晶界上,起著阻止奧氏體晶界遷移的作用。

    (2)中等程度阻止奧氏體晶粒長大

       具有這種作用的元素有W、Mo、Cr等。由于它們能與碳形成穩(wěn)定的碳化物,其穩(wěn)定型雖然較V、Ti、Nb、Zr等低一些,但仍能機(jī)械地阻礙奧氏體晶粒長大,只不過阻礙晶粒長大的作用較V、Ti、Nb、Zr等稍弱。

    (3) 能阻止奧氏體晶粒長大

       具有這種作用的元素有Si、Co、Ni、Cu等,它們是非碳化物形成元素。關(guān)于它們的阻礙晶粒長大的機(jī)制,有人認(rèn)為這類元素加入鋼中能降低晶界的能量,減緩?qiáng)W氏體長大的速度。

    (4)促使奧氏體晶粒長大

       具有這種作用的元素有P、Mn、C等。有人認(rèn)為這些元素能提高晶界能量,增加奧氏體晶粒長大傾向,也有人認(rèn)為P、Mn、C等溶入奧氏體后,由于使金屬原子間的鍵合力減小,鐵原子的自擴(kuò)散系數(shù)增加,從而促進(jìn)晶粒長大。

                                                                                                                        文章摘自:壓力容器制造