回火脆性问题

lyyanlaoshi

我们都知道所有钢种都有回火脆性（一类回火脆性），和有些钢种有二类回火脆性。想请论坛的高工们谈谈这些回火脆性所产生的机理。有哪些合金元素促进回火脆性产生，有哪些钢种抑制回火脆性产生？回火脆性区域能否通过计算来知道温度区域？

孤鸿踏雪

先占个沙发：
    回火脆性  一般而言，淬火钢回火时，其机械性能变化的基本规
律是随回火温度升高，强度降低而塑韧性提高。但有些合金钢在某一温度范围回火时，其冲击韧度反而明显低于其在较低温度回火时的数值，这种随回火温度升高而冲击值下降的现象称为回火脆性。
    （1）第一类回火脆性  在200～350℃之间出现的回火脆性，存在于一切钢种中，但不同钢种对第一类回火脆性敏感度不同。一旦产生这类回火脆性，只能以更高的温度回火方可消除，且此后若重新加热至第一类回火脆性温区，也不再出现脆性，故又称为不可逆回火脆性。因其出现于低温回火的温度范围，故又称之为低温回火脆性。发生第一类回火脆性的钢件，其断口呈晶间断裂，无第一类回火脆性的钢件，呈穿晶断裂。为了防止第一类回火脆性，最直接的办法就是不在该温区回火。
    （2）第二类回火脆性  钢件在450～650℃温区回火并随后缓慢冷却产生的脆性，称为第二类回火脆性。含有Cr、Mn、Ni等合金元素的中碳结构钢易出现该类脆性。将已产生第二类回火脆性的钢重新加热回火，然后快速冷却，即可消除脆性。但再次加热后缓冷，脆性将重新出现，故又称其为可逆回火脆性；因其发生于高温回火温区，又称为高温回火脆性。具有第二类回火脆性的钢件，其断口亦为晶间脆性断裂。

机械夯客

原来是这样，谢谢

孤鸿踏雪

回复 1# lyyanlaoshi


    楼主好好消化一下这个帖子http://www.rclbbs.com/viewthread.php?tid=2453&fromuid=31405

离别钩

控制冶金杂质含量、细化组织、亚温淬火、回火后快冷、加入Mo \W可以有效地减轻或消除回火脆性。

lyyanlaoshi

谢谢杨工，的确很有帮助。近日搜查好多资料，整理了一些出来谢谢大家的支持。
“第一类回火脆性
马氏体在分解过程中，碳以碳化物的形式在马氏体中析出，此时析出的碳化物为亚稳定碳化物，属于Fe3N型，一般称为ε-碳化物，用ε-FeXC表示. ε-FeXC碳化物转变为其它类型碳化物时,新生成的碳化物往往呈薄片状,且分布在M的孪晶界或M边界处,.不论M的形态如何,在回火过程中,当回火温度较低时,都存在这样薄片状碳化物.碳化物本身是一个脆性相,特别当它呈薄片,分布在M的孪晶界或M边界处时,将使钢材的脆性增大.一般认为,这种状态分布的碳化物是产生第一类回脆性的原因之一.
其它还有:
残A转变理论：存在理论缺陷，还不能解释所有钢的第一类回火脆性
杂质偏聚理论:认为S、P、Sb、As等杂质元素在回火时向晶界、亚晶界上偏聚，降低了晶界的断裂强度。.
防止方法
目前，第一类回火脆性是无法消除的，但可以通以下措施减轻。
（1）        降低钢中的杂质元素含量。
（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、S调整温度范围。
（5）        采用温淬火代替淬火回火工艺。”

lyyanlaoshi

第二类回火脆性
因素（1）        化学成分
A、        钢出现明显回火脆性需要有一定的碳含量，含碳很低不出现回火脆性或脆性很微弱。
B、        钢出现明显回火脆性要有一定数量的Mn或Cr，不含Mn和Cr的钢回火脆性可大大降低。Mn、Cr向晶界偏聚，另一方面Mn、Cr促进P等杂质元素向晶界上偏聚。
C、        钢中含有少量的P族元素包括砷As、锑Sb等，可增大回火脆性敏感度，使回火脆性增大。因为，这些元素在晶界上偏聚，将使晶界弱化，而不含此类元素的钢回火脆性很小。
D、        钢中加入Mo、Ti、W、V可减小回火脆性，降低Δθ（表示回火脆性的敏感度，称为脆化度。）。因为，Mo、 W本身不向晶界偏聚，同时还阻碍其它杂质元素在晶界处偏聚。因此要求在回火脆化温度范围内回火时，常采用含Mo的钢材。
（2）        A晶粒大小：A化温度高，A晶粒粗大，Δθ高。
（3）        热处理后的硬度：硬度高的比硬度低的具有更大的脆化倾向。
产生机理
（1）        出现回火脆性时，Ni 、Cr 、Sb、 Sn 、P等都向晶界偏聚，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。
（2）        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A晶界偏聚是产生第二类回火脆性主要原因，而Ni 、Cr不仅促进杂质元素的偏聚，且本身也偏聚，从降低了晶界的断裂强度，产生回火脆。
防止方法
（1）        提高钢的纯度，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，使晶粒细化，晶界面积增大，降低杂质元素的浓度。

lyyanlaoshi

回复 4# 孤鸿踏雪


    通过这几天的学习对回火脆性算是有了一个初步的认识。还想请问下杨工：回火脆性能不能通过计算来估计出钢的脆性温度区域？

孤鸿踏雪

回复 8# lyyanlaoshi


    你很有想象力，但你的这种想法，可能目前是做不到的！

yqs03

这是我收集的常用钢产生的回火脆性的温度范围

lyyanlaoshi

回复 9# 孤鸿踏雪


    比如好多含碳高的钢一般正火后都要回火，这个回火存在回火脆性吗？

孤鸿踏雪

回复 11# lyyanlaoshi


    你再看看2#帖的内容，所谓回火脆性是对淬火钢的回火而言的。照你这么理解，那去应力回火、再结晶退火或稳定化处理岂不都要产生回火脆性了吗？

xiaoluo000123

回火脆性有两种：既TME（回火马氏体脆性）和TE（回火脆性）。又可以称为第一类回火脆性和第二类回火脆性，产生温度这两种回火脆性会发生重叠。
目前解释TME有以下观点：
1、残余奥氏体的分解；
2、杂质偏聚在原奥氏体晶界引起；
3、杂质的偏聚和马氏体板条间的碳化物引起。
TE有两种观点：平衡偏聚理论和非平衡偏聚理论。
影响因素有；
1、钢的化学成分。象Mn、Cr、Ni、Si等是致脆元素，P、Ti、Sn、S、Sb、B是促脆元素，W、Mo、V、Ti等是去脆元素；
2、热处理回火工艺。例如保温时间、冷却方式等；
3、组织状态。

lyyanlaoshi

回复 13# xiaoluo000123


    照你这种说法,也就是说回火脆性不一定在淬火钢中才出了.也有可能在某些没淬火的钢,在回火时也有可能出现二类回火脆性了?

xiaoluo000123

回复 14# lyyanlaoshi


这主要是根据表现来区分的，TME指在250-400回火1h以上，不管是快冷或缓冷，钢的冲击功都会降低。

lyyanlaoshi

楼上,你在13楼："钢的化学成分。象Mn、Cr、Ni、Si等是致脆元素，P、Ti、Sn、S、Sb、B是促脆元素，W、Mo、V、Ti等是去脆元素"的两个"Ti"是否有误?

lyyanlaoshi

回复 12# 孤鸿踏雪


    是呀，我也一直存在这个疑问。上次我们请了个专家过来帮我们解决Q600-3断裂问题时。他查我们工艺时。说我们在920正火后580回火没有快冷，在脆性区时间长了，存在脆性。

孤鸿踏雪

回复 17# lyyanlaoshi


    这个问题值得探讨：论坛仿佛有一个类似帖子，说的好像是马氏体渗碳钢渗碳缓冷后进行高温回火后，冷却方式不当时是否产生回火脆性的问题。

lyyanlaoshi

今天看到太和久重雄的《热处理150问》提到了退火脆性。说明脆性产生不一定是淬火后回火才产生的。

lbaoyi

调质钢的二类回火脆性排序为：Mn>Cr>Ni
Mo元素能够抑制二类回火脆性（约在0.5%）有明显效果。