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合金元素对大口径厚壁钢管加热或者冷却时组织转变的影响

合金元素对大口径厚壁钢管加热时组织转变的影响

    合金钢加热时,奥氏体化的过程与碳钢相同,即包括奥氏体不锈钢的形成、残余碳C化物的溶解,奥氏体的均匀化和奥氏体晶粒长大等过程。

    奥氏体化的过程与碳的扩散能力有关,大多数合金元素能显著减慢碳在奥氏体中的扩散速度。同时,合金元素本身的扩散更困难。所以,大多数合金元素减慢了钢的奥氏体化过程。

    为了充分发挥大口径厚壁钢管里面合金元素的作用,必须使合金元素较多地溶入奥氏体中。但是,合金钢中的碳化物要比碳钢中的渗碳体稳定,要使这些碳f艺物分解,并通过扩散均匀地分布于奥氏体中,往往需要把钢加热到更高的温度,并保温更长的时间。特别是含有大量强碳化物形成元素的高合金钢,其奥氏体化的温度往往超过临界点几百度。

    奥氏体中的未溶解碳化物,当其细小分布在奥氏体大口径厚壁钢管晶界上时,能够有效地阻止奥氏体晶粒的长大,因此可使合金钢热处理后具有比相同含碳量的碳钢更细小的晶粒。这对提高会金钢的强度和韧性是非常有有利的。

    但是,单独含锰的合金钢,加热时奥氏体晶粒容易长大,即容易过热。含硅的中碳钢和高碳钢,加热时则易脱碳。因此;在对锰钢、硅钢进行热处理时,应注意以上倾向,在工艺上要采取适当的措施。

    合金元素对大口径厚壁钢管冷却时组织转变的影响

    溶于奥氏体钢管中的合金元素(除Cr外)都会不同程度地推迟奥氏体向珠光体的转变,即使C曲线向右移,使过冷奥氏体大口径厚壁钢管的稳定性能大大增加。

    SiNiMn等合金元素可使C曲线向右移而形状不改变。CrMoW等碳化物形成元素不但使C曲线向右移,而且使珠光体转变曲线和贝氏体转变曲线出现分离,出现了两个“鼻子”。在两个鼻子之间形成一个奥氏体稳定区。

    由于合金钢的C曲线位置比碳钢的C曲线较右一些,所以合金钢的奥氏体稳定性增加,淬火临界冷却速度比碳钢小,即合金钢的淬透性比碳钢高。合金钢热处理后的机械性能优于碳钢,淬透性高是最重要的原因之一。

   实践证明,当多种合金元素同时加入钢中时,其对淬透性的影响,比单纯加入某一种合金元素时更大。因此,在实际生产中,大多采用多元素少含量的合金化方法,使钢获得更好的淬透性。

    淬透性好的大口径厚壁钢管可以采用较缓慢的冷却剂淬火。因此,合金钢零件淬火后的变形比较小,开裂倾向也小。对于形状复杂的零件、要求变形小的零件,往往采用合金钢就是这个原因。

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