当钢的加热超过某一定温度,并在此温度保温时间过长时,奥氏体晶粒急剧长大,这种现象称为过热,此温度叫做过热温度。由表2-5可见,不同的钢种过热温度不同。一般来说,钢中的C、Mn、S、P等元素会增加钢的过热倾向,而Ti、W、V,N等元素可以减少钢的过热倾向。
表2-5 钢的过热温度
钢种 |
过热温度/℃ |
纯铁 碳钢(含C<0.4%) 碳钢(含C>0.4%) 铬钢 铬镍钢 |
1300 1300 1150 1050~1100 1100~1150 |
发生了过热的钢,冷却后晶粒仍然粗大;严重过热的亚共析钢冷却时,奥氏体晶粒分解形成魏氏组织;严重过热的过共析钢,冷却时析出的渗碳体会形成稳定的网状组织。这些现象都会导致钢的强度和冲击韧性降低。
对于没有相变的钢,如果在加热中发生了过热,热处理丕能将其消除。对于具有相变重结晶的钢,过热可以分为稳定过热与不稳定过热两种情况。不稳定过热是单纯的高温奥氏体晶粒粗大,一般用热处理方法可以消除。稳定过热是除了高温奥氏体晶粒粗大之外,还发生了促使过热组织稳定化的情况,例如沿奥氏体晶界或孪晶界大量析出第二相(包括杂质元素化合物,如硫化物、碳化物、氮化物)的质点或薄膜等,这种过热用一般的热处理方法不容易改善或不能消除,不但合金结构钢容易产生稳定过热,碳钢、9Cr18不锈钢、GCr15轴承钢、60SiMn弹簧钢、高速钢等钢种也常出现稳定过热。
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为了避免锻件产生稳定过热,应该采取措施:严格控制加热温度,尽可能缩短高温下的保温时间,加热时毛坯不要放在炉内局部高温区;塑性变形可以打碎过热形成的粗大奥氏体晶粒,破坏其沿晶界析出相的网状分布,从而消除稳定过热。因此在模锻时要保证足够的变形量;快速冷却可能使第二相来不及沿晶界析出,而缓慢冷却则使析出相聚集成较大的质点,这两种情况都不容易形成稳定过热,因此冷却速度要控制适当,避免采取中等的冷却速度。
2.过烧
当钢的加热温度过高,达到接近熔化的温度,这时不但奥氏体晶粒粗大,而且由于氧化性气体渗人到晶界,使晶问物质Fe、C、S发生氧化,形成易熔共晶体氧化物,这种现象称为过烧。产生过烧的温度称为过烧温度,钢的过烧温度因钢种而不同。一般来说,钢中Ni、Mo等元素使钢容易产生过烧,Al、Cr、W 元素则能减小钢的过烧倾向。产生过烧的钢,晶问联结遭到破坏,锻造一击便碎。所以严重过烧的钢,只能报废回炉重新冶炼。
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