第一类回火脆性与第二类回火脆性都是什么啊
发布网友
发布时间：2023-05-16 14:13
共2个回答
热心网友
时间：2024-11-30 01:35
热心网友
时间：2024-11-30 01:36
通常，淬火钢在回火时，随着回火温度的升高，硬度降低，韧性升高。但是在许多钢的回火温度与冲击韧性的关系曲线中却出现了两个低谷，一个在200~400℃之间，另一个在450~650℃之间。这种在淬火钢回火后出现韧性下降的现象称为回火脆性。回火脆性可分为第一类回火脆性和第二类回火脆性。
（1）第一类回火脆性
合金钢淬火后于250℃～400℃范围回火后产生的回火脆性，呈晶间型断裂特征，且不能用重新加热的方法消除，称为第一类回火脆性、低温回火脆性，主要产生在合金结构钢中。如在出现第一类回火脆性后再加热到更高温度回火，可以将脆性消除，使冲击韧性重新升高。此时若再在200～400℃温度范围内回火将不再会产生这种脆性。由此可见，第一类回火脆性是不可逆的，故又可称之为不可逆回火脆性。
几乎所有的钢均存在第一类回火脆性。如含碳不同的Cr-Mn钢回火后的冲击韧性均在350℃出现一低谷。第一类回火脆性不仅降低室温冲击韧性，而且还使冷脆转变温度50％FATT升高，断裂韧性下降。如Fe-0.28 C-0.6 4Mn-4.82Mo钢经225℃回火后断裂韧性为117.4MN／m，而经300℃回火后由于出现了第一类回火脆性，使断裂韧性降至73.5MN／m。出现第一类回火脆性时大多为沿晶断裂，但也有少数为穿晶解理断裂。
影响笫一类回火脆性的因素主要是化学成分。可以将钢中元素按其作用分为三类。
1)有害杂质元素，其中包括S、P、As、Sn、Sb、Cu、N、H、O等。钢中存在这些元素时均将导致出现第一类回火脆性。不含这些杂质元素的高纯钢没有或能减轻第一类回火脆性。
2)促进第一类回火脆性的元素。属于这一类的合金元素有Mn、Si、Cr、Ni、V 等。这一类合金元素的存在能促进第一类回火脆性的发展。有的元素单独存在时影响不大，如Ni。但当Ni与Si同时存在时则也能促进第一类回火脆性的发展。部分合金元素还能将第一类回火脆性推向较高的温度，如Cr与Si。
3)减弱第一类回火脆性的元素。属于这一类的合金元素有Mo、W、Ti、Al等。钢中含有这一类合金元素时第一类回火脆性将被减弱，其中以Mo的效果最显著。
除化学成分外，影响第一类回火脆性的因素还有奥氏体晶粒的大小以及残余奥氏体量的多少。奥氏体晶粒愈细，第一类回火脆性愈弱；残余奥氏体量愈多则愈严重。
常采取的措施有：
○1降低钢中杂质元素的含量；
○2用Al脱氧或加入Nb、V、Ti等合金元素细化A晶粒；
○3加入Mo、W等可以减轻；
○4加入Cr、Si调整温度范围（推向高温）；
○5采用等温淬火代替淬火回火工艺。
（2）第二类回火脆性
合金钢淬火后于500℃～550℃范围回火后或从600℃以上回火缓冷通过500℃～550℃后产生的回火脆性，主要产生在铬钢、锰钢及镍铬钢中。重新加热到600℃以上快速冷却可以消除此类回火脆性。在450～650℃温度之间回火时出现的脆化现象称为第二类回火脆性。第二类回火脆性又称可逆回火脆性，高温回火脆性。
产生第二类回火脆性的机理：○1出现回火脆性时，Ni、Cr、Sb、Sn、P等都向原A晶界偏聚，都集中在2~3个原子厚度的晶界上，回火脆性随杂质元素的增多而增大。Ni、Cr不仅自身偏聚，而且促进杂质元素的偏聚。○3淬火未回火或回火未经脆化处理的，均未发现合金元素及杂质元素的偏聚现象。○3合金元素Mo能抑制杂质元素向A晶界的偏聚，而且自身也不偏聚。
以上说明：Sb、Sn、P等杂质元素向原A晶界偏聚是产生第二类回火脆性的主要原因，而Ni、Cr不仅促进杂质元素的偏聚，且本身也偏聚，从而降低了晶界的断裂强度，产生回火脆性。
第二类回火脆性的主要特征为：
○1具有可逆性；在脆化以后(包括缓冷脆化及部分等温脆化)，如再重新加热到650℃以上，然后快冷至室温，则可消除脆化。在脆化消除以后还可再次发生脆化(包括缓冷脆化及等温脆化)。这表明第二类回火脆性是可逆的，故又可称之为可逆回火脆性。
○2与回火后的冷却速度有关；除了在450～650℃之间回火时会引起脆性外，在较高温度回火后缓慢通过450～650℃的脆性发展区也会引起脆化，即所谓缓冷脆化。如高温回火后快冷通过脆性发展区则不引起脆化。出现脆化后可重新加热后快冷消除。
○3与组织状态无关，但以M的脆化倾向大；
○4在脆化区内回火，回火后脆化与冷却速度无关；
○5断口为沿晶脆性断口。第二类回火脆性可以使室温冲击韧性ακ显著下降，冷脆转化温度50％FATT显著升高。出现第二类回火脆性时，断口呈沿晶断裂。
影响第二类回火脆性的因素有化学成分、A晶粒大小、热处理后的硬度。
○1化学成分的影响；钢的化学成分是影响第二类回火脆性的最重要的因素。可以按作用的不同将存在于钢中的元素分成三类：
杂质元素：属于这一类的元素有P、Sn、Sb、As、B、S等。第二类回火脆性是由这些杂质元素引起的。但当钢中不含Ni、Cr、Mn、Si等合金元素时杂质元素的存在不会引起第二类回火脆性。如一般碳钢就不存在第二类回火脆性。杂质元素的作用与钢料的成分有关。在Ni-Cr钢中以Sb的作用最大，Sn次之；在Cr-Mn钢中则以P的作用最大，Sb、Sn次之。对于低碳钢，P的作用比Sn大，对于中碳钢，Sn的作用比P大。
促进第二类回火脆性的合金元素。属于这一类的元素有Ni、Cr、Mn、Si、C等。这类元素单独存在时也不会引起第二类回火脆性，必须与杂质元素同时存在时才会引起第二类回火脆性。当杂质元素含量一定时，这类元素含量愈多，脆化愈严重。当钢中仅含一种这类元素时，脆化能力以Mn最高，Cr次之，Ni再次之。当Ni含量小于1.7％时不引起脆化。当两种以上的元素同时存在时，脆化作用更大。
扼制第二类回火脆性的元素。属于这一类的元素有Mo、W、V、Ti。往钢中加入这类元素可以扼制和减轻第二类回火脆性。这类元素的加入量有一最佳值。超过最佳值后，扼制效果变坏。如Mo的最佳加入量为0.5～0.75％。因此，Mo含量超过最佳值后，随Mo含量增加，△FATT也增加。W的扼制作用较Mo小，为达到同样扼制效果，W的加入量应为Mo的2～3倍。稀土元素La，Nb、Pr等也能扼制第二类回火脆性。
○2热处理工艺参数的影响
在450～650℃温度范围内回火引起的第二类回火脆性的脆化速度及脆化程度均与回火温度及时间密切有关。温度一定时，随等温时间延长，50％FATT升高，△FATT增加。在550℃以下，脆化温度愈低，脆化速度愈慢，但能达到的脆化程度愈大。550℃以上，随等温温度升高，脆化速度变慢，能达到的脆化程度进一步下降。根据脆化动力学图看出，脆化过程是一个扩散过程。
○3组织因素的影响
与第一类回火脆性不同，不论钢具有何种原始组织均有第二类回火脆性，但以马氏体的回火脆性最严重，贝氏体次之，珠光体最轻。这表明第二类回火脆性主要不是由于马氏体的分解及残余奥氏体的转变引起的。
○4第二类回火脆性还与奥氏体晶粒度有关，奥氏体晶粒愈细，第二类回火脆性愈轻。
第二类回火脆性的脆化程度可以用冲击韧性ακ的下降程度及冷脆转化温度50％FATT的升高程度来表示。用ακ的下降表示时可以采用回火脆性敏感系数α：
α=ακ/ακ脆
式中ακ——非脆化状态的冲击韧性值；
ακ脆——脆化状态的冲击韧性值。
用冷脆转化温度50％FATT的升高表示时，可以采用回火脆度△FATT：
△FATT=50％FATT脆-50％FATT
式中50％FATT——非脆化状态的冷脆转化温度，
50％FATT脆——脆化状态的冷脆转化温度。
α愈趋近于l，△FATT愈趋近于零，脆化程度愈低，亦即对第二类回火脆性愈不敏感。
第二类回火脆性防止方法：
○1提高钢材的纯度，尽量减少杂质；
○2加入适量的Mo、W等有益的合金元素；
○3对尺寸小、形状简单的零件，采用回火后快冷的方法；
○4采用亚温淬火（A1~A3）： 细化晶粒，减少偏聚。加热后为A+F（F为细条状），杂质会在F中富集，且F溶解杂质元素的能力较大，可抑制杂质元素向A晶界偏聚。
○5采用高温形变热处理，使晶粒超细化，晶界面积增大，降低杂质元素偏聚的浓度。
