什么是475℃脆性和σ相脆性化全解

1、什么是475C脆性和。相脆性化(1)475C脆性鉻含量大于15%的鐵素體鋼、鐵素體含量較高(不小于15%)奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼，在400500C較長(zhǎng)時(shí)間保溫會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈脆性化，并使鋼的強(qiáng)度、硬度顯著提高,因?yàn)槭窃?75C附近最易出現(xiàn)，所以叫475C脆性。產(chǎn)生475C脆性的原因是a相的析出。a相是種富Cr相，含Cr量可高達(dá)61%82%，含鐵量為37%17.5%,尺寸為1020nm，此相具有體心立方結(jié)構(gòu)且無(wú)磁性，晶格常數(shù)為0.2877nm,介于鐵與鉻的晶格常數(shù)之間。圖1-9是Fe-Cr合金中a相存在的相圖，從相圖中可以看出，a相的產(chǎn)生是由于520C以下Ga+a反應(yīng)的結(jié)果。由于a相析出較為緩慢，因

2、此，從a相在a相的溶解度線以上加熱所得到的單相a,即使在空冷的條件下，也不會(huì)有a相的析出。只有在520C以下長(zhǎng)時(shí)間保溫，a相才會(huì)析出，從而導(dǎo)致鋼的脆化。當(dāng)重新加熱到550C以上時(shí)。由于a相的溶解，又會(huì)使鋼的塑性、韌性得到恢復(fù)。由于a相析出是在鐵素體基礎(chǔ)上，鐵素體含量增加就是增加475C脆性的敏感性。www.maihanii.cjom買賣焊機(jī)網(wǎng)4001j_i02040.SOM00Cr/%圏中Fe-Cr金相凰(2)g相脆化鐵素體不銹鋼或含有鐵素體的不銹鋼，在500925C范圍內(nèi)加熱或停留時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的脆化，也就是g相的析出脆化。在不銹鋼中g(shù)相的名義成分是Fe、Cr,但實(shí)際上由于Ni、Mo等原子

3、參與析出，該相的實(shí)際成分應(yīng)為（FeNi）x（CrMo）y,g相是一種無(wú)磁且具有高硬度的脆性相。g相析出會(huì)引起不銹鋼的韌性下降。由于g相富Cr,還會(huì)富Mo、Si，因而在其周圍常常會(huì)出現(xiàn)貧Cr（或MO、Si）區(qū)，或由于g相本身的選擇性溶解而降低鋼的耐蝕性。實(shí)踐表明，在常溫下使用的不銹鋼是會(huì)析出g相的，但在一定溫度下，不銹鋼中的鐵素體會(huì)促進(jìn)g相析出，一般認(rèn)為g相直接產(chǎn)生于鐵素體相，即a-G轉(zhuǎn)變。因此，鐵素體形成元素會(huì)促進(jìn)g相析出。在含有鐵素體組織的不銹鋼（如鐵素體不銹鋼、雙相不銹鋼及含有一定鐵素體的奧氏體不銹鋼）都比較容易產(chǎn)生g相脆化。這里必須要指出的是純奧氏體不銹鋼也有G相析出的可能，甚至鎳合金中

4、也有G相析出的可能（前面高溫合金析出相已談及），只是G相析出溫度更高一些，析出更難一些。一般來(lái)說(shuō)，不銹鋼G相經(jīng)過(guò)固溶處理，或加熱到G相形成溫度以上保溫一段時(shí)間，使其溶解到基體中，然后快冷卻，可以有效地防止G相析出。475C脆性指鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于15%并含有較多鐵素體相的不銹鋼，在350-550C溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間停留或緩冷出現(xiàn)的一種脆化現(xiàn)象。由于這種脆化現(xiàn)象在475C左右最敏感，故稱475C脆性。產(chǎn)生原因：一般認(rèn)為在該溫度范圍加熱或冷卻時(shí)，鐵素體相內(nèi)的鉻原子趨于有序化，并形成較多的富鉻鐵素體，鉻與鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別達(dá)到80%和20%。該富鉻相在母相晶面族上及位錯(cuò)處的析出且與母相仍保持共格關(guān)系，導(dǎo)致

5、發(fā)生晶格畸變，產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力使滑移堆以進(jìn)行，易于產(chǎn)生孿晶。孿晶面會(huì)形成解理斷裂的形核點(diǎn)，從而導(dǎo)致脆化，使常溫及負(fù)溫時(shí)的沖擊初度嚴(yán)重下降（高溫時(shí)不降），并使鋼的耐蝕性顯著降低。475C脆性主要發(fā)生在高鉻鐵素體鋼及其焊縫中，也可能發(fā)生在含較多鐵素體的奧氏體不銹鋼及其焊縫中，含鐵素體越多，脆化傾向越嚴(yán)重。發(fā)生475C脆性后，可以通過(guò)重新加熱至590-650C，保溫1-5h后快冷予以消除。高鉻鐵素體不銹鋼在520820C長(zhǎng)期加熱時(shí)，由于析出O相（參見(jiàn)“O相”）引起的韌性顯著降低的現(xiàn)象。如果加熱至820C以上,O相重新溶入固溶體中，可使韌性恢復(fù)到原來(lái)的水平。其他合金鋼的組織中，一旦出現(xiàn)O相，也會(huì)引起O

6、相脆性。故在設(shè)計(jì)合金成分和加工工藝時(shí)，應(yīng)盡量防止O相出現(xiàn)。O相一旦出現(xiàn)，應(yīng)設(shè)法通過(guò)熱處理或其他方法消除。（鐵素體不銹鋼管o相脆性與475C脆性及高溫脆性危害發(fā)布者：發(fā)布時(shí)間：2014-8-30閱讀：215次o相脆性、475C脆性和高溫脆性構(gòu)成了鐵素體不銹鋼管三大脆性特征，與奧氏體不銹鋼管比較，其中的后兩者為其獨(dú)有。鐵素體不銹鋼管的脆性行為對(duì)某些鐵素體不銹鋼品種的生產(chǎn)構(gòu)成了威脅，并且限制了鐵素體不銹鋼管的應(yīng)用范圍。在巧鐵鉻系鐵素體不銹鋼中，純o相形成的鉻區(qū)間為42%50%。a+Y的雙相結(jié)構(gòu)的含鉻區(qū)域可擴(kuò)展到12%70%。在工業(yè)不銹鋼管范圍內(nèi)，鋼管中的鉻含量一般不會(huì)超過(guò)32%。在鉻含量低于20%2

7、5%的鐵素體不銹鋼管中，在600Co相的析出需要在相應(yīng)溫度時(shí)效相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間，因此對(duì)于含鉻量如低于如20%的鐵素體不銹鋼管，o相形成相當(dāng)困難，需數(shù)千小時(shí)時(shí)效。對(duì)于鉻含量在15%33%的鐵素體不銹鋼管，在一般的焊接、鑄造和冶金生產(chǎn)的受熱過(guò)程中，沒(méi)有足夠時(shí)間形成o相。對(duì)于這類鐵素體不銹鋼管，只要避開(kāi)在o相形成溫度長(zhǎng)期運(yùn)行，相對(duì)于它們并不構(gòu)成威脅。在高鉻含鉬的超級(jí)鐵素體不銹鋼管中，o相形成相當(dāng)快，除形成o相外，尚有X相和n相形成，這些相的形成過(guò)程是一種C曲線的形式，最敏感溫度即鼻子點(diǎn)溫度與鋼中Cr含量和Mo含量相關(guān)，大體上在800C。對(duì)于高鉻含鉬的超級(jí)鐵素體不銹鋼管Monit其金屬間相的析出速度非?？?，

8、o、X和n相的析出溫度范圍為600C至900C,o相和X相析出的鼻子點(diǎn)溫度約850C，在此溫度約2minX相首先析出，n相析出的敏感溫度為650C，n相析出所需要保溫時(shí)間不足20min。o相等金屬間化合物沉淀使鋼變脆，最明顯的特點(diǎn)是鋼的沖擊韌度極度下降，其脆化程度與o相析出數(shù)量相關(guān)，只要避開(kāi)脆化溫度服役，即可避免o相脆化的危害，但對(duì)于不銹鋼管廠原始的大板卷生產(chǎn)是難于避免在o相形成的溫度停留的，即難以避免o相脆化造成的危害。通常在不銹鋼管生產(chǎn)中，大卷板的沖擊韌度低于50沖擊攻，就難以開(kāi)卷，串帶和重卷操作。對(duì)于28Cr4Ni2Mo和28Cr2Ni4Mo兩個(gè)牌號(hào)的沖擊韌度曲線見(jiàn)下圖。這些數(shù)據(jù)指出，高

9、鉻鉬含量的鐵素體不銹鋼管在o相脆性區(qū)和475C脆性區(qū)引起塑韌性下降所需要的保溫時(shí)間很大，在熱帶卷生產(chǎn)時(shí)，終軋卷曲后的冷卻過(guò)程中，在這兩個(gè)脆性區(qū)的停留的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了引起脆性所需要的臨界保溫時(shí)間，對(duì)于9.5t(1500mmX1000mm)的28Cr4Ni2Mo熱卷經(jīng)空冷和水冷，也難于避免這兩種脆性的發(fā)生，因此在當(dāng)前最現(xiàn)代的熱連軋生產(chǎn)線上應(yīng)降低卷曲溫度以避開(kāi)這兩個(gè)脆性溫度。不管采用哪種冷卻方式，在兩個(gè)脆性區(qū)的停留時(shí)間將極大地縮短，因此在生產(chǎn)時(shí)可采用水冷降溫至400C以下進(jìn)行卷曲，完全可以消除這兩種脆性引起的麻煩高溫時(shí)效對(duì)2205雙相不銹鋼中o相析出行為的影響劉雄何燕霖丁秀平宋紅梅胡錦程陳旭李麟【摘

10、要】對(duì)2205雙相不銹鋼進(jìn)行了750、800、850、900和950C分別保溫0.5、1、2h的時(shí)效處理，采用定量金相、SEM和EDS、化學(xué)萃取、XRD和電子背散射衍射(EBSD)等方法研究了2205雙相不銹鋼中o相析出與時(shí)效時(shí)間、溫度的變化規(guī)律。結(jié)果表明:2205雙相不銹鋼經(jīng)不同時(shí)效工藝處理后的組織主要由奧氏體、鐵素體、o相組成Q相一般在Y/a相界處或鐵素體內(nèi)析出;在相同時(shí)效溫度下，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)Q相的析出量明顯增多，而在850C進(jìn)行時(shí)效處理會(huì)使鋼中o相的析出量達(dá)到最高值。此外，采用EBSD方法有望對(duì)2205雙相不銹鋼中的o相進(jìn)行準(zhǔn)確的定量分析?！咀髡邌挝弧浚荷虾４髮W(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院;寶山

11、鋼鐵股份有限公司技術(shù)中心;【關(guān)鍵詞】雙相不銹鋼時(shí)效處理o相電子背散射衍射技術(shù)(EBSD)鐵素體相高溫時(shí)效奧氏體析出相相組成定量分析【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金(50971137)寶鋼基金上海市教委優(yōu)秀青年教師科研專項(xiàng)基金(shu05004)【分類號(hào)】TG142.71【正文快照】：雙相不銹鋼由奧氏體和鐵素體兩相組成，且兩相比例相近，所以具有優(yōu)良性能。但是，該鋼種在6001000C溫度范圍內(nèi)易于形成金屬間相，如o相、x相、R相、以及各種碳氮化物等,這些相的析出會(huì)顯著降低雙相不銹鋼的耐蝕性、力學(xué)性能以及焊接性能其中o相是危害最大的一種析出相，什么是475C脆性？高鉻鋼在370540C溫度下長(zhǎng)期加熱后，

12、會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)度升高、韌性大幅度降低的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象在475C左右尤為強(qiáng)烈，因此稱為475C脆性。475C脆性在含鉻13.7%以上的鋼中就有可能出現(xiàn)，在含鉻較高的馬氏體一鐵素體鋼、188型奧氏體鋼及沉淀硬化鋼中亦曾發(fā)現(xiàn)，但遠(yuǎn)不及高鉻鐵素體鋼明顯。鐵素體鋼的475C脆性，隨含鉻量的增加，脆性轉(zhuǎn)變溫度提高，轉(zhuǎn)變所需的加熱時(shí)間縮短。Cr13鋼的轉(zhuǎn)變溫度為400CC，Cr17為500C。Cr17加熱14天沖擊值降低不大，Cr28短期加熱就可能變脆。微觀上來(lái)講，475C脆性是鉻原子在鋼中不均勻的偏聚，引起點(diǎn)陣畸變和內(nèi)應(yīng)力增加造成的，已產(chǎn)生475C脆性的鋼，可通過(guò)600C以上加熱，然后快冷予以消除。卜誹樁開(kāi)河他

13、枝b吟打.：庶化莊戰(zhàn)叫忻汕匸，過(guò)於汕氏體定義：奧氏體(Austenite)也稱為沃斯田鐵或y-Fe,是鋼鐵的一種顯微組織，通常是y-Fe中固溶少量碳的無(wú)磁性固溶體。奧氏體的名稱是來(lái)自英國(guó)的冶金學(xué)家羅伯特沃斯田(WilliamChandlerRoberts-Austen)。結(jié)構(gòu)：Y-Fe為面心立方晶體，其最大空隙為0.51x10-8cm(該空隙的數(shù)據(jù)可能有誤，跟c原子不在同一數(shù)量級(jí)上)，略小于碳原子半徑，因而它的溶碳能力比a-Fe大，在1148時(shí)，“一Fe最大溶碳量為2.11%,隨著溫度下降，溶碳能力逐漸減小，在727C時(shí)其溶碳量為0.77%。特點(diǎn)：磁性：具有順磁性，故可作為無(wú)磁鋼比容：在鋼的各

14、種組織中，奧氏體的比容最小。膨脹：奧氏體的線膨脹系數(shù)比鐵素體和滲碳體的平均線膨脹系數(shù)高出約一倍。故也可被用來(lái)制作要求膨脹靈敏的元件。導(dǎo)熱性：除滲碳體外，奧氏體的導(dǎo)熱性最差。為避免熱應(yīng)力引起的工件變形，不可采用過(guò)大的加熱速度加熱。力學(xué)性能：具有較高的塑性、低的屈服強(qiáng)度，容易塑性變形加工成型。面心立方點(diǎn)陣是一種最密排的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，致密度高，其中鐵原子的自擴(kuò)散激活能大，擴(kuò)散系數(shù)小，從而使其熱強(qiáng)性好。故奧氏體鋼可作為高溫用鋼。奧氏體的硬度一般是170220HBS，延長(zhǎng)率為40%50%。鐵素體鐵素體（ferrite，縮寫(xiě)：FN,用F表示）即碳在a-Fe中的間隙固溶體，具有體心立方晶格。稱為鐵素體或a固溶體，用a或F表示，a常用在相圖標(biāo)注中，F(xiàn)在行文中常用。純鐵在912C以下為具有體心立方晶格。碳溶于a-Fe中的間隙固溶體稱為鐵素體，以符號(hào)F表示。由于a-Fe是體心立方晶格結(jié)構(gòu)，它的晶格間隙很小，因而溶碳能力極差，在727C時(shí)溶碳量最大，可達(dá)0.0218%，隨著溫度的下降溶碳量逐漸減小，在600C時(shí)溶碳量約為0.0057%，在室溫時(shí)溶碳量約為0.000