為什麼鋼材回火變形

1. 鋼材 加熱 變形

用以製造高溫承壓元件的鋼管

1 具有足夠的蠕變強度、持久強度和持久塑性

通常以持久強度為設計依據，保證在蠕變的條件下安全運行

2 具有良好的高溫組織穩定性

長期高溫下不發生組織變化

3 具有良好的的高溫抗氧化性

要求材料在高溫條件下的氧化腐蝕速度小於0.1mm/a

4 具有良好的加工工藝性

要求冷加工性(冷態彎曲)和焊接性

2. 鍋爐與壓力容器用鋼的分類

一、工作溫度低於500℃的鋼材

碳素鋼和低合金結構鋼

1 鐵素體-珠光體結構鋼

屈服強度σs為300-450MPa

16Mn，15MnV，15MnVN加入合金元素，固溶強化，結晶強化作用

2 低碳貝氏體類型鋼

屈服強度σs為500-700Mpa

14CrMnMoVB延緩奧氏體分解，得到貝氏體，增加強度

3 馬氏體型調質高碳鋼

屈服強度σs為600Mpa以上

18MnMoNb和14MnMoNbB正火加回火，有良好的低溫韌性

二、工作溫度高於500℃的鋼材

低合金熱強鋼和奧氏體不銹鋼

1 低合金珠光體熱強鋼

15CrMo和12Cr1MoV，結晶強化，沉澱強化

2 低合金貝氏體熱強鋼

12Cr2MoWVTiB和12Cr3MoVSiTiB，特點：合金數量多而量少，高溫強度高，抗氧化性強

3 奧氏體不銹鋼

18-8型鉻鎳奧氏體不銹鋼：1Cr18Ni9Ti和0Cr18Ni9Ti，高溫強度高，抗氧化性強，且具有很高的韌性和較好的加工工藝性

3. 碳素鋼

一、碳素鋼中主要成分對性能的影響

1 碳的影響

碳增加，強度增大，塑性減少，可焊性變差，時效敏感性降低

2 錳的影響

脫氧(FeO)脫硫，改善熱加工性能

3 硅的影響

脫氧

4 硫的影響

熱脆性

5 磷的影響

冷脆性

6氧的影響

降低強度、塑性

7 氮的影響

提高強度、硬度，降低塑性

8 氫的影響

氫脆

二、碳鋼的分類

化學成分：高(含碳量在於0.65%)、中(含碳量0.25-0.65%)、低碳鋼(含碳量小於0.25%)

用途：普通碳素結構鋼、優質碳素結構鋼和碳素工具鋼

1 普通碳素結構鋼

甲類鋼：按機械性能供應(A)，鋼板，角鋼等

2 優質碳素結構鋼

按機械性能和化學成分供應

含碳量低：鋼板、容器、螺釘、螺母

含碳量中：齒輪、軸

含碳量高：彈簧、鋼絲繩

3 碳素工具鋼(T)

高硬度和耐磨性，製造刀具、量具、模具

三、鍋爐與壓力容器常用碳素鋼

承壓元件主要使用低碳鋼，因為塑性、韌性、加工工藝性和可焊性好

(1) 優質碳素結構鋼

10號和20號無縫鋼管

20號鋼含碳量比10號鋼多一倍，強度高，屈服極限σs和強度極限σb高20%，時效敏感性低，多採用20號鋼

(2) 專用碳素鋼

A3g A3R 15g 20g，沖擊韌性好，金屬表面和內部缺陷少

4. 普通低合金結構鋼

低合金鋼是在碳素鋼的基礎上加入少量Si,Mn,Cu,Ti,V,Nb,P等合金元素構成的，它的含碳量較低，多數小於0.2%。其組織多數仍為F+P。由於少量合金元素的加入可以大大提高鋼材的強度，並改善了鋼材的耐腐蝕性能和低溫性能。

低合金鋼可軋製成各種鋼材，如板材，管材，棒材和型材等。它廣泛用於製造遠洋輪船、大跨度橋梁，高壓鍋爐，大型容器，汽車，礦山機械及農業機械等。

大型化工容器材料採用16MnR，生量比碳鋼可減輕1/3。用15MnV製造球形貯罐，與碳鋼相比節省45%。

焊接

5. 低合金熱強鋼

在原油加熱，裂解，催化設備中，常用到許多能耐高溫的鋼材。如裂解爐管，要求承受650～800℃高溫。

20號鋼在540℃下於氧化性氣體中，因氧化強度只有50MPa。因為石墨化。

常用的抗氧化鋼

——Cr13SiAl,Cr25Ti,Cr17Ti,Cr25Ni2

熱強鋼

——12CrMo,Cr5Mo,1Cr18Ni9Ti,Cr25Ni20

6. 不銹耐酸鋼

是不銹鋼(耐大氣)和耐酸鋼(不銹)的總稱，

鉻不銹鋼——1Cr13多用作化工機器中受力大的耐蝕零件，如軸，活塞桿，閥件，螺栓，浮閥等

0Cr13,Cr17Ti F組織，有良好塑性

鉻鎳不銹鋼——1Cr18Ni9 18-8不銹鋼

有較高的抗拉強度，較低屈服點，極好的塑性和韌性，焊接性能和冷彎成型性能好，用來製造貯罐，塔器，反應釜，應用最廣。

7. 低溫用鋼

深冷分離，空分，液化氣貯罐低溫使用。

低溫鋼平均含碳量0.08～0.18%，單相F組織，加入適量的Mn,Al,Ti,Nb,Cu,V,N等元素改善鋼的綜合機械性能。

常用低溫用鋼

1) 低合金低溫用鋼

16MnDR -40℃ 機械性能優於一般低碳鋼

2) 鎳鋼

2.25% -60℃
3.5% -100℃
9% -200℃

3) 高錳奧氏體鋼

15Mn25Al4 其中Mn是形成A的基本元素，Al作為穩定A的元素。

4) 鉻鎳奧氏體不銹鋼

18-8奧氏體不銹鋼

國外低溫設備用鋼，以高鉻鎳為主，其次用鎳鋼，銅，鋁。

2. 鋼在淬火後回火的目的是什麼

淬火是將來鋼加熱到臨界溫度以上,保溫自一段時間,然後快速冷卻下來,進行淬硬工件的熱處理方法.其實質是通過加熱使鋼組織結構中的鐵素體和珠光體充分轉變為成分均勻的奧氏體,然後急冷下來得到硬度很高的馬氏體.
回火是緊接於淬火之後的熱處理工序,淬火鋼在不同的溫度下回火,所得的組織不同,因而其機械性能差別很大,總的趨勢是:隨著回火溫度升高,其強度、硬度降低，而塑性、韌性提高。淬火鋼中的馬氏體和殘余奧氏體都是不穩定的組織，加熱就會發生轉變。隨著溫度升高，碳原子逐漸以滲碳體的形式析出，引起組織轉變。最後滲碳體聚合而分散在鐵素體基體上，形成各種回火組織。

3. 鋼材變形的主要原因有哪些

鋼材變形抄的主要原因有：
①殘余應力引起的變形——主要指軋制過程中，由於受力不均，冷卻不均等原因，致使鋼材內部的應力不均而產生的變形；
②外力引起變形----對鋼材的加工過程，可以理解為受外力過程，有可能使其內應力獲得釋放或引起新的內應力而引起變形，如剪切、焊接、切割鋼板等。此外，由運輸、存放不當等也可能引起鋼材變形。

4. 淬火鋼為何要進行回火

回火是零件淬火來後必不可少的後續工源序，它是將淬火後的鋼加熱到A1一下的某一溫度，保溫後冷卻到室溫的熱處理工藝方法。淬火鋼一般不能直接使用，這是由於：①零件處於高應力狀態，在室溫下放置或使用時很易引起變形和開裂②淬火態（M+A`）是亞穩定態，使用中會發生組織，性能和尺寸變化③淬火組織中的片狀馬氏體硬而脆，不能滿足零件的使用要求。會火能使這些狀況得到改善，獲得所要求的力學性能。由於在回火過程中隨溫度的提高逐漸發生了各種組織變化，鋼的性能也會逐漸改變。

5. 淬火鋼為什麼要進行回火處理

淬火：抄將鋼加熱到Ac3或Ac1線以襲上30-50℃，保溫一定時間後，在水或油中快速冷卻，以獲得馬氏體組織。
目的：主要是獲得馬氏體，提高鋼的硬度和耐磨性。
兩個概念：淬透性，淬硬性

淬火後強度和硬度有了較大提高，但塑性和韌性卻顯著降低，此外，淬火工件內部有較大內應力，如不及時處理，
會進一步變形至開裂，為此，淬火後要及時回火。
回火：將淬火後的鋼加熱到Ac1線以下的某一溫度，在該溫度下保溫一定時間（2-4小時），然後取出在空氣或油中冷卻。
回火通常作鋼件熱處理的最後一道工序，因此，把淬火和回火的聯合工藝稱為最終熱處理。

目的：
（1）降低脆性，減少內應力，防止變形開裂
（2）調整鋼件的機械性能
（3）穩定組織，保證工件尺寸、形狀穩定。
低溫回火：加熱到150-250℃，保溫1-3小時後空冷，得到回火馬氏體。（保證高硬度，如刃具、量具）
中溫回火：加熱到350-450℃，保溫後空冷，得到回火屈氏體。（高彈性極限，有一定韌度和硬度，如彈簧）
高溫回火：加熱到500-650℃，保溫後空冷，得到回火索氏體。（有一定強度和硬度，又有良好的塑性和韌性，如曲軸，齒輪）
淬火 高溫回火=調質處理

6. 高速鋼熱處理後變形是什麼原因

(1)變形抄的原因： 任何金屬加熱時都要膨脹，由於鋼在加熱時，同一個模具內，各部分的溫度不均(即加熱的不均勻)就必然會造成模具內各部分的膨脹的不一致性，從而形成因加熱不均的內應力。在鋼的相變點以下溫度，不均勻的加熱主要產生熱應力，超過相變溫度加熱不均勻，還會產生組織轉變的不等時性，既產生組織應力。因此加熱速度越快，模具表面與心部的溫度差別越大，應力也越大，模具熱處理後產生的變形也越大。(2)預防措施： 對復雜模具在相變點以下加熱時應緩慢加熱，一般來說，模具真空熱處理變形要比鹽浴爐加熱淬火小得多。?採用預熱，對於低合金鋼模具可採用一次預熱(550-620C)；對於高合金剛模具應採用二次預熱(550-620C和800-850C)。

7. 鋼淬火後為什麼一定要回火啊

回火一般緊接著淬火進行，其目的是：

1、消除工件淬火時產生的殘留應力，防止變形和開裂；

2、調整工件的硬度、強度、塑性和韌性，達到使用性能要求；

3、穩定組織與尺寸，保證精度；

4、改善和提高加工性能。因此，回火是工件獲得所需性能的最後一道重要工序。通過淬火和回火的相配合，才可以獲得所需的力學性能。

按回火溫度范圍，回火可分為低溫回火、中溫回火和高溫回火。

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注意事項

將淬火成馬氏體的鋼加熱到臨界點A1以下某個溫度，保溫適當時間，再冷到室溫的一種熱處理工藝。回火的目的在於消除淬火應力，使鋼的組織轉變為相對穩定狀態。在不降低或適當降低鋼的硬度和強度的條件下改善鋼的塑性和韌性，以獲得所希望的性能。

中碳和高碳鋼淬火後通常硬度很高，但很脆，一般需經回火處理才能使用。鋼中的淬火馬氏體，是碳在α-Fe中的過飽和固溶體，具有體心正方結構，其正方度c/a隨含碳量的增加而增大（c/a=1+0.045wt%C）。馬氏體組織在熱力學上是不穩定的，有向穩定組織過渡的趨勢。

許多鋼淬火後還有一定量的殘留奧氏體，也是不穩定的，回火過程中將發生轉變。因此，回火過程本質上是在一定溫度范圍內加熱粹火鋼，使鋼中的熱力學不穩定組織結構向穩定狀態過渡的復雜轉變過程。轉變的內容和形式則視淬火鋼的化學成分和組織，以及加熱溫度而有所不同（見馬氏體相變）。

調整淬硬鋼以便使用的第三步通常是回火。除了等溫淬火鋼通常在淬火狀態下使用外，大多數鋼都不能在淬火狀態下使用。為產生馬氏體而採取的激冷使鋼很硬，產生宏觀內應力和微觀內應力，使材料塑性很低，脆性極大。為減少這種危害，可通過將鋼再加熱到A1線低溫轉變以下某一溫度。

必須要強調，回火不是硬化方法，而是剛好相反。回火鋼是將經熱處理硬化的鋼?通過回火時的再加熱來釋放應力、軟化和提高塑性。 回火引起的結構變化和性能改變取決於鋼重新加熱的溫度。溫度越高，效果越大，所以溫度的選擇通常取決於犧牲硬度和強度換取塑性和韌性的程度。

重新加熱到100℃以下，對淬火普碳鋼影響不大，在100℃到200℃之間結構會發生某些變化，在200℃以上結構和性能顯著變化。在緊靠著A1溫度以下的長時間加熱會產生與球化退火過程類似的球化結構。

在工業上，通常要避免在250℃到425℃范圍內回火，因為這個范圍內回火的鋼經常會產生無法解釋的脆性或塑性喪失現象。一些合金鋼在425℃到600℃范圍內，也會產生「回火脆性」，特別是從（或通過）這個溫度范圍緩慢冷卻時出現。

當這些鋼必須高溫回火時，它們通常加熱到600℃以上並快速冷卻。當然，從這個溫度快冷不會產生硬化，因為沒有進行奧氏體化。

8. 什麼是回火，鋼淬火後為什麼要回火

回火
tempering；temper
又稱配火。金屬熱處理工藝的一種。將經過淬火的工件重新加熱到低於下臨界溫度的適當溫度，保溫一段時間後在空氣或水、油等介質中冷卻的金屬熱處理。或將淬火後的合金工件加熱到適當溫度，保溫若干時間，然後緩慢或快速冷卻。一般用以減低或消除淬火鋼件中的內應力，或降低其硬度和強度，以提高其延性或韌性。根據不同的要求可採用低溫回火、中溫回火或高溫回火。通常隨著回火溫度的升高，硬度和強度降低，延性或韌性逐漸增高。
鋼鐵工件在淬火後具有以下特點：①得到了馬氏體、貝氏體、殘余奧氏體等不平衡（即不穩定）組織。②存在較大內應力。③力學性能不能滿足要求。因此，鋼鐵工件淬火後一般都要經過回火。
作用 回火的作用在於：①提高組織穩定性，使工件在使用過程中不再發生組織轉變，從而使工件幾何尺寸和性能保持穩定。②消除內應力，以便改善工件的使用性能並穩定工件幾何尺寸。③調整鋼鐵的力學性能以滿足使用要求。
回火之所以具有這些作用，是因為溫度升高時，原子活動能力增強，鋼鐵中的鐵、碳和其他合金元素的原子可以較快地進行擴散，實現原子的重新排列組合，從而使不穩定的不平衡組織逐步轉變為穩定的平衡組織。內應力的消除還與溫度升高時金屬強度降低有關。一般鋼鐵回火時，硬度和強度下降，塑性提高。回火溫度越高，這些力學性能的變化越大。有些合金元素含量較高的合金鋼，在某一溫度范圍回火時，會析出一些顆粒細小的金屬化合物，使強度和硬度上升。這種現象稱為二次硬化。
要求 用途不同的工件應在不同溫度下回火，以滿足使用中的要求。①刀具、軸承、滲碳淬火零件、表面淬火零件通常在250℃以下進行低溫回火。低溫回火後硬度變化不大，內應力減小，韌性稍有提高。②彈簧在350～500℃下中溫回火，可獲得較高的彈性和必要的韌性。③中碳結構鋼製作的零件通常在500～600℃進行高溫回火，以獲得適宜的強度與韌性的良好配合。淬火加高溫回火的熱處理工藝總稱為調質。
鋼在300℃左右回火時，常使其脆性增大，這種現象稱為第一類回火脆性。一般不應在這個溫度區間回火。某些中碳合金結構鋼在高溫回火後，如果緩慢冷至室溫，也易於變脆。這種現象稱為第二類回火脆性。在鋼中加入鉬，或回火時在油或水中冷卻，都可以防止第二類回火脆性。將第二類回火脆性的鋼重新加熱至原來的回火溫度，便可以消除這種脆性。