отпускная хрупкость, как обычное явление при термообработке металлов, оказывает существенное влияние на механические свойства материалов, особенно на ударную вязкость. В этой статье мы начнем с основных понятий отпускной хрупкости, подробно обсудим причины ее образования и предложим соответствующие методы предотвращения.
1. Основное понятие отпускной хрупкости.
Отпускная хрупкость, как следует из названия, относится к явлению охрупчивания, которое возникает при отпуске металла после закалки. В зависимости от диапазона температур отпуска, вызывающего хрупкость, отпускную хрупкость можно разделить на низкотемпературную и высокотемпературную хрупкость. Низкотемпературная отпускная хрупкость, также известная как отпускная хрупкость первого типа, в основном возникает в диапазоне температур от 250 до 400 градусов; в то время как высокотемпературная отпускная хрупкость, также известная как отпускная хрупкость второго типа, в основном возникает в диапазоне температур от 450 до 650 градусов.
2. Причины отпускной хрупкости
а. Низкотемпературная отпускная хрупкость (отпускная хрупкость 1-го типа)
Причины формирования низкотемпературной отпускной хрупкости относительно сложны. В настоящее время существуют в основном следующие теории:
• Теория превращения остаточного аустенита: Считается, что низкотемпературная отпускная хрупкость возникает, когда остаточный аустенит превращается в отпущенный мартенсит или бейнит в процессе отпуска.
• Теория выделения карбидов: Считается, что низкотемпературная отпускная хрупкость обусловлена выделением чешуйчатых карбидов из мартенсита. Эти карбиды осаждаются вдоль границы мартенситных полос или листов, снижая прочность границ зерен на излом и превращая их в трещины. Расширенный путь.
• Теория сегрегации примесей: считается, что низкотемпературная отпускная хрупкость обусловлена сегрегацией примесных элементов в стали, таких как фосфор, сера, мышьяк, олово, сурьма и т. д., на границах исходных зерен аустенита, что приводит к ослаблению границы зерен.
б. Высокотемпературная отпускная хрупкость (второй вид отпускной хрупкости)
Причина высокотемпературной отпускной хрупкости относительно ясна, в основном из-за сегрегации микроэлементов-примесей (таких как фосфор, олово, сурьма, мышьяк и т. д.) или легирующих элементов в стали по границам зерен исходного аустенита во время отпуска. процесс. Сегрегация этих элементов по границам зерен снижает прочность границ зерен на излом, что приводит к хрупкому разрушению. Кроме того, легирующие элементы, такие как никель, хром, марганец и т. д., также способствуют сегрегации примесных элементов, еще больше усугубляя явление охрупчивания.
Из рисунка 1 видно, что в процессе отпуска стали 30Ni-Cr по мере повышения температуры отпуска ударная вязкость достигает минимальных значений при 300 градусах и 550 градусах. Первый тип отпускной хрупкости проявляется около 300 градусов. После возникновения этого типа отпускной хрупкости отпустите его при температуре выше или равной 300 градусам, чтобы избежать температурного диапазона охрупчивания и восстановить его ударную вязкость; если она снова находится в диапазоне 250–400 градусов. Внутренний отпуск не уменьшит ударную вязкость материала, поэтому можно видеть, что первый тип отпускной хрупкости необратим. Как видно из рисунка 1, второй тип отпускной хрупкости проявляется вблизи 500 градусов; после отпуска при температуре выше или равной 650 градусам медленное охлаждение и длительное пребывание при температуре 500–650 градусов также приведет к охрупчиванию, в то время как быстрое охлаждение не произойдет. Охрупчивание произойдет, как показано на рисунке 1. После того, как хрупкость станет хрупкой, материал, вызывающий отпускную хрупкость второго типа, устраняется, если его снова нагреть до хрупкого диапазона температур или медленно охладить в хрупком диапазоне в течение длительного времени. ломкость снова появится. Видно, что второй тип отпускной хрупкости является обратимым.
3. Методы предотвращения отпускной хрупкости.
а. Методы предотвращения низкотемпературной отпускной хрупкости.
• Снизить содержание примесных элементов в стали. Уменьшение содержания фосфора, серы, мышьяка, олова, сурьмы и других примесных элементов в стали посредством рафинирования и других процессов может существенно снизить риск низкотемпературной хрупкости.
• Добавление элементов, измельчающих аустенитные зерна: таких как ниобий (Nb), ванадий (V), титан (Ti) и т. д., может измельчать аустенитные зерна и увеличивать площадь границ зерен, тем самым уменьшая примесные элементы на единицу площади. Степень сегрегации. .
• Отрегулируйте процесс отпуска: использование изотермической закалки вместо процесса закалки и высокотемпературного отпуска позволяет эффективно избежать возникновения низкотемпературной хрупкости.
• Легирование: добавление соответствующего количества молибдена (Mo), вольфрама (W) и других легирующих элементов может снизить низкотемпературную отпускную хрупкость. В то же время такие элементы, как кремний (Si) и хром (Cr), также могут регулировать температурный диапазон, в котором возникает низкотемпературная хрупкость, чтобы избежать необходимой температуры отпуска.
