钢的回火脆性和白点敏感性

文摘   2025-01-03 05:35   浙江  

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  淬火钢回火时,钢的韧性随回火温度的升高而升高,但钢在某一温度段回火时或回火后缓冷时会发生韧性下降的现象,称为回火脆性。一般在300℃左右回火时引起的韧性下降现象称为第一类回火脆性, 也称不可逆回火脆性;在500℃左右回火时引起的韧性下降现象称为第二类回火脆性, 也称可逆回火脆性。第二类回火脆性与回火后的冷却速度有关, 当快速冷却时, 回火脆性可避免。


    一般认为,钢中P、N含量较高时促进第一类回火脆性的发生, 而含有Al、Ti、Ni、B元素时,可抑制第一类回火脆性发生。第二类回火脆性一般认为是由于P、Sb 等杂质元素在原奥氏体晶界析出所致,Cr、Ni、Mn 等元素促进第二类回火脆性的发生,而Mo、W抑制P、Sb 等杂质析出, 所以有利于消除或减轻第二类回火脆性。
    常用钢出现脆性的温度范围和回火脆性敏感性见表1~表3。
    表1 常用钢出现回火脆性的温度范围

表2 合金调质钢的回火脆性敏感性

表3 几种合金调质钢的回火脆性敏感系数a

    钢的回火脆性既是钢的特性,也是回火缺陷。如果不注意防范, 将使零件在服役条件下发生突然断裂。主要的防止措施有:
1) 设计零件时,对热处理技术的要求,应避免要求在回火脆性范围内回火的硬度;不可能避免时,应更换材料。
2) 若必须在第二类回火脆性范围内回火时,应采用回火后快冷,或者采用含Mo的钢种。
3) 大型零件回火后的快冷效果不好,或者因为工件形状复杂不允许回火后快冷时,可选用含Mo、W元素的合金钢制造。
4) 冶金质量高的钢,纯净度高,含S、P杂质元素少,有利于避免回火脆性,如电渣重熔钢(ESR或PESR) 、真空重熔钢(VAR或VMR) 等。
5) 采用锻造余热淬火工艺可减轻回火脆性。
    白点敏感性表示锻、轧钢件产生内裂纹的敏感程度。钢中氢含量高是产生白点的必要条件,而内应力的存在是形成白点的充分条件。白点是由于氢含量过高,在其锻、轧后快冷时形成的微裂纹。一般群集在大型锻、轧件的心部,在沿锻、轧方向的断口上呈白色亮点。有白点的零件在工作时易产生脆性断裂,发生重大事故。所以,大锻件技术要求规定,有白点的锻件必须报废。
     一般情况下,在奥氏体、铁素体、莱氏体钢中不会出现白点, 碳含量小于0.3% (质量分数) 的碳素钢也不易产生白点。在碳含量大于0.3% (质量分数) 的Ni-Cr、Ni-Cr-Mo、Ni-Cr-W马氏体钢中白点敏感性最大,在含Cr、Mn、Si、Ni等元素的钢中也会出现白点。形成白点的温度范围一般在室温到300℃。各种钢的白点敏感性不但与化学成分有关,还与钢的冶炼方法、钢材尺寸等因素有关。钢材尺寸越大, 白点形成的可能性就越大。当钢材直径小于40mm时,白点较少见。防止白点的根本方法是降低钢中的氢含量,一方面提高钢材的冶炼质量, 另一方面可通过预防白点退火等热处理工艺防止白点的产生。
    白点敏感性较高的钢有40CrNi、5Cr06NiMo(曾用牌号) 、34CrNi3Mo、20Cr2Ni4A、34CrNiMo(企业牌号) 、5Cr08MnMo ( 曾用牌号) 、14Cr17Ni2、37CrNi3A等; 中等的钢有: 40Cr、42SiMn、GCr15、GCr15SiMn 等。




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