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抗高溫碳化:高溫碳化是材料暴露于高溫下含碳的氣體或液態(tài)環(huán)境中由于氣體與材料表面發(fā)生高溫反應(yīng),吸附在其表面上那一部分碳原子產(chǎn)生的表面增碳現(xiàn)象。金屬表面吸收大量的談,碳連續(xù)不斷地滲入金屬內(nèi)部,當(dāng)超過了碳在金屬中的溶解度,高溫下降形成許多不穩(wěn)定的碳化物、析出石墨等,這就大大地降低了材料的耐腐蝕性能和綜合力學(xué)性能。特別是不銹鋼和耐熱鋼,由于碳化,在鋼中出現(xiàn)大量的碳化鉻,從而造成鋼的貧鉻,使耐腐蝕性能及抗高溫氧化性能顯著降低。碳化是一種危害很大的高溫腐蝕形態(tài),但它不像高溫氧化和硫化那樣普遍。使用高合金的耐熱鋼是解決高溫碳化的重要途徑。在工程中常用25Cr-20Ni鋼和25Cr-35Ni鋼來制造高溫裂解爐的爐管,效果很好。硅是提高鋼抗高溫碳化的有利元素之一,但它在鋼中的含量不宜超過2%。碳化物穩(wěn)定元素鈮、鈦、鎢等對提高抗高溫碳化性能是有利的。改變氣氛的成分能改變碳化條件,改善高溫碳化的環(huán)境1Cr6Si2Mo鋼●用途: 用于工作溫度小于600℃的鍋爐吊掛、省煤器管夾、定位板,工作溫度小于650℃以下的燃?xì)廨啓C(jī)氣缸襯套,還廣泛用于石油工業(yè)等。●工藝性能:1.冶煉:電爐冶煉。2.熱加工:始鍛溫度1160℃,終鍛溫度850℃,鍛軋后砂冷或堆冷。該鋼有空淬現(xiàn)象,熱加工后快冷后發(fā)生裂紋,應(yīng)緩冷。另外,該鋼有脫碳傾向,加熱時(shí)溫度階段應(yīng)保證斷面溫度均勻,如保持時(shí)間長,應(yīng)保持還原氣氛。3.冷加工:薄板(<3mm)可在室溫下彎曲、卷邊,如需要進(jìn)行較復(fù)雜的成型,則可預(yù)熱到200℃,以提高塑性。如果變形量打,也可分幾次變形,中間經(jīng)過應(yīng)力退火。 4.切削性能:切削性能尚可,由于含鉻量較高,故較粘、較韌。
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在鋼中加入合金元素后,鋼的基本組元鐵和碳與加入的合金元素會發(fā)生交互作用。鋼的合金化目的是希望利用合金元素與鐵、碳的相互作用和對鐵碳相圖及對鋼的熱處理的影響來改善鋼的組織和性能。合金元素與鐵、碳的相互作用,合金元素加入鋼中后,主要以三種形式存在鋼中。即:與鐵形成固溶體;與碳形成碳化物;在高合金鋼中還可能形成金屬間化合物。
合金元素對相圖的影響:1.對奧氏體和鐵素體存在范圍的影響:擴(kuò)大或縮小γ相區(qū)的元素均同樣擴(kuò)大或縮小Fe-Fe3C相圖中的γ相區(qū),且同樣Ni或Mn的含量較多時(shí),可使鋼在室溫下得到單相奧氏體組織(如奧氏體不銹鋼和高錳鋼等),而Cr、Ti、Si等超過一定含量時(shí),可使鋼在室溫獲得單相鐵素體組織(如高鉻鐵素體不銹鋼等)。2.對Fe-Fe3C相圖臨界點(diǎn)(S和E點(diǎn))的影響:擴(kuò)大γ相區(qū)的元素使Fe-Fe3C相圖中的共析轉(zhuǎn)變溫度下降,縮小γ相區(qū)的元素則使其上升,并都使共析反應(yīng)在一個(gè)溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。幾乎所有的合金元素都使共析點(diǎn)(S)和共晶點(diǎn)(E)的碳含量降低,即S點(diǎn)和E點(diǎn)左移,強(qiáng)碳化物形成元素的作用尤為強(qiáng)烈。
合金元素對回火轉(zhuǎn)變的影響:(1)提高回火穩(wěn)定性合金元素在回火過程中推遲馬氏體的分解和殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變(即在較高溫度才開始分解和轉(zhuǎn)變),提高鐵素體的再結(jié)晶溫度,使碳化物難以聚集長大,因此提高了鋼對回火軟化的抗力,即提高了鋼的回火穩(wěn)定性。提高回火穩(wěn)定性作用較強(qiáng)的合金元素有:V、Si、Mo、W、Ni、Co等。(2)產(chǎn)生二次硬化一些Mo、W、V含量較高的高合金鋼回火時(shí),硬度不是隨回火溫度升高而單調(diào)降低,而是到某一溫度(約400℃)后反而開始增大,并在另一更高溫度(一般為550℃左右)達(dá)到峰值。這是回火過程的二次硬化現(xiàn)象,它與回火析出物的性質(zhì)有關(guān)。當(dāng)回火溫度低于450℃時(shí),鋼中析出滲碳體;在450℃以上滲碳體溶解,鋼中開始沉淀出彌散穩(wěn)定的難熔碳化物Mo2C、W2C、VC等,,使硬度重新升高,稱為沉淀硬化。回火時(shí)冷卻過程中殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的二次淬火所也可導(dǎo)致二次硬化。(3)增大回火脆性和碳鋼一樣,合金鋼也產(chǎn)生回火脆性,而且更明顯。這是合金元素的不利影響。在450℃-600℃間發(fā)生的第二類回火脆性(高溫回火脆性)主要與某些雜質(zhì)元素以及合金元素本身在原奧氏體晶界上的嚴(yán)重偏聚有關(guān),多發(fā)生在含Mn、Cr、Ni等元素的合金鋼中。這是一種可逆回火脆性,回火后快冷(通常用油冷)可防止其發(fā)生。鋼中加入適當(dāng)Mo或W(0.5%Mo,1%W)也可基本上這類脆性。
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