珠光體的球化和碳化物聚集1、珠光體的球化定義：當(dāng)溫度較高時(shí)，原子的活動(dòng)力增強(qiáng)，擴(kuò)散速度增加，片狀滲碳體便逐漸轉(zhuǎn)變成球狀，再逐漸聚集成大球團(tuán)的現(xiàn)象。當(dāng)前第1頁\共有29頁\編于星期四\13點(diǎn)20號鋼珠光體球化金相組織圖（a）未球化（原始態(tài)）組織250×；(b)球化后的組織500×當(dāng)前第2頁\共有29頁\編于星期四\13點(diǎn)2、球化對金屬材料性能的影響（1）對室溫機(jī)械性能的影響珠光體球化會(huì)使材料的室溫強(qiáng)度降低（2）對高溫機(jī)械性能的影響珠光體球化會(huì)使材料的的蠕變極限和持久強(qiáng)度明顯下降當(dāng)前第3頁\共有29頁\編于星期四\13點(diǎn)3、影響珠光體球化的因素溫度的影響化學(xué)成分的影響應(yīng)力作用的影響晶粒度的影響冷加工變形程度當(dāng)前第4頁\共有29頁\編于星期四\13點(diǎn)4、珠光體球化的級別球化級別的劃分的依據(jù)：是以球化的組織狀態(tài)和相應(yīng)的機(jī)械性能來表示。當(dāng)前第5頁\共有29頁\編于星期四\13點(diǎn)當(dāng)前第6頁\共有29頁\編于星期四\13點(diǎn)5、材料發(fā)生球化后的恢復(fù)處理

已發(fā)生球化的鋼可采用熱處理的方法使之恢復(fù)原來的組織。將已發(fā)生球化的珠光體鋼加熱到完全變成奧氏體組織的溫度（略高于900℃），保溫一定時(shí)間（約1小時(shí)左右），由于相變與再結(jié)晶，在冷卻后可得到原來的金相組織，從而消除了球化現(xiàn)象當(dāng)前第7頁\共有29頁\編于星期四\13點(diǎn)石墨化1、石墨化的產(chǎn)生及對材料性能影響定義：是指鋼中的滲碳體分解成為游離碳，并以石墨形式析出，在鋼中形成石墨夾雜的一種組織轉(zhuǎn)變。性能：石墨化現(xiàn)象的發(fā)生會(huì)使鋼材性能惡化，脆性急劇增大，容易導(dǎo)致鋼管發(fā)生脆性爆破事故。當(dāng)前第8頁\共有29頁\編于星期四\13點(diǎn)石墨化條件：高溫、應(yīng)力、溫度（450℃~700℃）反應(yīng)式：（石墨）組織變化過程：片狀滲碳體→球狀滲碳體→分解為石墨點(diǎn)→長大成球→逐漸發(fā)展為球狀、團(tuán)絮狀和鏈狀當(dāng)前第9頁\共有29頁\編于星期四\13點(diǎn)2、石墨化的級別鋼材石墨化按石墨化面積、石墨鏈的長度、組織特征及其機(jī)械性能，通常將石墨化分為4級：

1級—輕度石墨化2級—明顯石墨化3級—顯著石墨化4級—嚴(yán)重石墨化當(dāng)前第10頁\共有29頁\編于星期四\13點(diǎn)石墨化的級別對應(yīng)的機(jī)械性能當(dāng)前第11頁\共有29頁\編于星期四\13點(diǎn)石墨化的級別對應(yīng)的組織特征當(dāng)前第12頁\共有29頁\編于星期四\13點(diǎn)石墨化評級圖(a)1級；(b)2級；(c)3級；(d)4級當(dāng)前第13頁\共有29頁\編于星期四\13點(diǎn)3、石墨化的影響因素溫度、時(shí)間化學(xué)成份：鉻、鈦、釩、鈮等防止石墨化。硅、鋁、鎳等卻起促進(jìn)石墨化。晶粒大小冷加工變形程度等存在的應(yīng)力問題當(dāng)前第14頁\共有29頁\編于星期四\13點(diǎn)合金元素在固溶體和碳化物之間的重新分配1、合金元素的重新分配過程定義：合金元素隨時(shí)間由一種組織組成物向另一種組織組成物轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象分配特點(diǎn)：固溶體中合金元素的含量逐漸減少，碳化物中合金元素含量逐漸增多，即合金元素由固溶體向碳化物轉(zhuǎn)移，使固溶體中合金元素貧化。當(dāng)前第15頁\共有29頁\編于星期四\13點(diǎn)性能變化：鋼的固溶強(qiáng)化作用顯著降低，同時(shí)沉淀強(qiáng)化的作用也減弱，因此材料的強(qiáng)度、蠕變極限和持久強(qiáng)度下降影響因素：溫度、時(shí)間、成分（特別是含碳量）、應(yīng)力發(fā)生原因：合金元素原子溶入鐵素體→固溶體→產(chǎn)生晶格畸變→晶格不穩(wěn)定→在高溫的作用下→合金元素原子從固溶體中轉(zhuǎn)移到結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定的碳化物中→

固溶體的貧化當(dāng)前第16頁\共有29頁\編于星期四\13點(diǎn)合金元素的重新分配過程包含兩個(gè)方面：固溶體和碳化物中合金元素含量的變化，亦即碳化物成分的變化；碳化物結(jié)構(gòu)類型、數(shù)量和分布形式的變化。當(dāng)前第17頁\共有29頁\編于星期四\13點(diǎn)2、固溶體和碳化物中合金元素成分的變化（1）低合金鉻鉬鋼(a)15CrMo鋼(b)12MoCr鋼管道用鋼碳化物中的鉬質(zhì)量分?jǐn)?shù)與運(yùn)行時(shí)間的關(guān)系當(dāng)前第18頁\共有29頁\編于星期四\13點(diǎn)當(dāng)前第19頁\共有29頁\編于星期四\13點(diǎn)更正（2）低合金鉻鉬釩鋼當(dāng)前第20頁\共有29頁\編于星期四\13點(diǎn)3、碳化物結(jié)構(gòu)類型、數(shù)量和分布的變化

變化的原因：是使碳化物由亞穩(wěn)定相向穩(wěn)定相轉(zhuǎn)變當(dāng)前第21頁\共有29頁\編于星期四\13點(diǎn)當(dāng)前第22頁\共有29頁\編于星期四\13點(diǎn)碳化物的形狀：當(dāng)晶粒內(nèi)部析出細(xì)小的針狀時(shí)，鋼的熱強(qiáng)性提高；當(dāng)細(xì)小的聚集粗大時(shí)，熱強(qiáng)性降低。碳化物的分布狀態(tài)：碳化物首先在晶界析出，使晶界性質(zhì)發(fā)生較大的改變；當(dāng)碳化物聚集在晶界上呈連續(xù)膜狀時(shí)，削弱了晶界強(qiáng)度，從而產(chǎn)生蠕變裂紋，甚至造成沿晶脆性斷裂。當(dāng)前第23頁\共有29頁\編于星期四\13點(diǎn)材質(zhì)退化對低周疲勞特性的影響1、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子材料的軟化特性運(yùn)行140,000小時(shí)的汽輪機(jī)高、中壓轉(zhuǎn)子的軟化當(dāng)前第24頁\共有29頁\編于星期四\13點(diǎn)2、硬度與低周疲勞特性之間的關(guān)系當(dāng)前第25頁\共有29頁\編于星期四\13點(diǎn)Timo曲線當(dāng)前第26頁\共有29頁\編于星期四\13點(diǎn)曲線

30Cr2MoV鋼曲線當(dāng)前第27頁\共有29頁\編于星期四\13點(diǎn)材質(zhì)退化對蠕變特性的影響轉(zhuǎn)子的運(yùn)行溫度和斷裂時(shí)間仍然可以用Larson-Mille