长期在高温条件下工作的钢材,会产生哪些组织劣化?

发布网友发布时间：2022-05-17 08:51

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热心网友时间：2023-10-16 00:49

在室温条件下，钢材的金相组织一般都相当稳定。但是，在高温条件下，金属原子的扩散活动能力增大，钢材的组织结构将不断发生变化。因而导致钢材的性能发生变化。温度愈高，原子的扩散能力愈强，在高温下使用的时间愈长，原子扩散得愈多，钢材的组织结构变化也就愈大。
　　长期在高温条件下工作的钢材，产生危害性的组织变化主要有：珠光体球化、石墨化及固溶体中合金元素的贫化。
　　常用的各种碳钢及低合金钢大都是珠光体钢。这种钢的正常组织由珠光体与铁素体组成。其中，珠光体又是由铁素体和渗碳体呈薄片状相互间夹而成，即片状珠光体。片状珠光体是一种不稳定的组织，当温度较高时，原子的活动能力增强，扩散速度增加，珠光体中的片状渗碳体逐渐转变成球状，再逐渐聚集成大球团，这种现象称为珠光体球化。珠光体球化会降低材料的室温强度，在中度球化的情况下，将使低碳钢和低碳钼钢的强度降低10-15，当严重球化时，强度降低约20-30。另外，珠光体球化还会使材料的蠕变极限和持久强度明显降低，加速高温承压部件在使用过程中的蠕变速度，减少工作寿命，导致钢材在高温和应力作用下的加速破坏。
　　石墨化主要发生在低碳钢和含钼量0。5的低碳合金钢上。在高温和应力的长期作用下，这种钢的组织中的渗碳体，自行分解为铁和石墨，这个过程称为石墨化。开始时，石墨以微细的点状出现在金属内部，以后，逐渐聚集为愈来愈粗的颗粒。石墨的强度极低，石墨化使金属材料的常温及高温强度下降，冲击韧性下降更大。如果石墨成链状出现，则非常危险。
　　长期在高温和应力条件下工作的钢材，由于高温使合金元素原子的扩散能力增加，会导致合金元素在固溶体和碳化物相之间发生转移过程。那些对固溶体起强化作用的合金元素，如铬、钼、锰等，会不断地脱溶，而碳化物相中的合金元素会逐渐增多，即合金元素由固溶体向碳化物转移，出现固溶体中合金元素的贫化现象。合金元素转移的结果，使材料的高温强度（蠕变极限和持久强度）下降。