表現
鋼的過熱敏感性表現在兩個方面:1 、輕易產生晶粒粗大;2 、輕易過燒。
原理
鋼加熱超過臨界點時,獲得奧氏體組織,隨著加熱溫度的升高和保溫時間的延長,奧氏體晶粒會逐漸長大,不同的鋼種、鋼的冶煉方法不同,奧氏體晶粒長大的傾向也不同。粗大的晶粒會提高鋼的淬透性但劇烈降低鋼熱處理後的衝擊韌度,這是人們不希望的。特別是滲碳零件,滲碳溫度比較高,滲碳鋼的晶粒長大傾向,必須控制在一定範圍內。
在任何一種具體的加熱條件下所獲得的實際晶粒大小(按標準進行評級)稱為奧氏體的實際晶粒度。鋼材加熱得到的奧氏體晶粒,初始時細小,隨著溫度的升高和保溫時間的延長,晶粒逐漸長大,這種長大的起始溫度的高低和長大的速度,稱為晶粒長大傾向。過熱敏感實際上也就是奧氏體晶粒長大的傾向性。把這種敏感性或晶粒長大傾向性分為兩類,第一類晶粒長大傾向小,稱為本質細晶粒鋼;第二類晶粒長大傾向大,稱為本質粗晶粒鋼。本質粗晶粒鋼熱處理工藝性差。
鋼中含Mn、C、P等元素促使奧氏體晶粒長大;W、Mo、Cr等元素以及m、Ti、V、zr、Nb等微量元素降低奧氏體晶粒長大傾向,尤其是後者。不同的鋼具有不同的過熱敏感性。含Mn的鋼過熱敏感性較大。燦作為脫氧劑加人鋼中,它以微小顆粒存在於奧氏體晶粒邊界阻礙奧氏體晶粒長大。V、Ti、Nb等加入鋼中(只要微量)它們形成的碳化物或氮化物也有同樣的作用而阻礙奧氏體晶粒長大,所以高溫加熱熱處理的鋼種如滲碳鋼,一般都適量加入這一類元素,如我國的常用滲碳鋼20CrMnTi規定含Ti量(質量分數)為0.04%~0.1%,德國常用滲碳鋼(DIN)16MnCi、20MnCr等都規定含m量(質量分數)為0.02%-0.055%。在氧化性氣氛中加熱超過1100℃,組織進一步惡化,形成魏氏體組織等反常組織。加熱高於1200℃除組織劇烈粗化後晶界出現氧化物,進一步引起晶界溶化,稱為過燒,是熱處理不可挽救的廢品。
存在形式
(1)含錳鋼過熱敏感性較大,如40Mn2、50Mn2、35SiMn、65Mn等。主要由於Mn降低A1,強化C的促進晶粒長大作用,從而增加過熱的可能性。
(2)過熱敏感性即是指鋼淬火加熱時奧氏體晶料發生長大的敏感性,奧氏體晶料長大往往使鋼材的機械性能降低,特別是衝擊韌性變壞,淬火加熱時也容易形成裂紋。本質粗晶粒鋼的過熱敏感性大,本質細晶粒鋼的過熱敏感性只有熱到930~950℃以上晶粒才顯著長大。
減輕途徑
採用含有V的鋼可以有效降低過熱敏感度,細化晶粒。同時V還增加熱強性,紅硬性和耐磨性。
工件退火後也可以降低最終熱處理的過熱敏感性。