为什么钢材回火变形

1. 钢材 加热 变形

用以制造高温承压元件的钢管

1 具有足够的蠕变强度、持久强度和持久塑性

通常以持久强度为设计依据，保证在蠕变的条件下安全运行

2 具有良好的高温组织稳定性

长期高温下不发生组织变化

3 具有良好的的高温抗氧化性

要求材料在高温条件下的氧化腐蚀速度小于0.1mm/a

4 具有良好的加工工艺性

要求冷加工性(冷态弯曲)和焊接性

2. 锅炉与压力容器用钢的分类

一、工作温度低于500℃的钢材

碳素钢和低合金结构钢

1 铁素体-珠光体结构钢

屈服强度σs为300-450MPa

16Mn，15MnV，15MnVN加入合金元素，固溶强化，结晶强化作用

2 低碳贝氏体类型钢

屈服强度σs为500-700Mpa

14CrMnMoVB延缓奥氏体分解，得到贝氏体，增加强度

3 马氏体型调质高碳钢

屈服强度σs为600Mpa以上

18MnMoNb和14MnMoNbB正火加回火，有良好的低温韧性

二、工作温度高于500℃的钢材

低合金热强钢和奥氏体不锈钢

1 低合金珠光体热强钢

15CrMo和12Cr1MoV，结晶强化，沉淀强化

2 低合金贝氏体热强钢

12Cr2MoWVTiB和12Cr3MoVSiTiB，特点：合金数量多而量少，高温强度高，抗氧化性强

3 奥氏体不锈钢

18-8型铬镍奥氏体不锈钢：1Cr18Ni9Ti和0Cr18Ni9Ti，高温强度高，抗氧化性强，且具有很高的韧性和较好的加工工艺性

3. 碳素钢

一、碳素钢中主要成分对性能的影响

1 碳的影响

碳增加，强度增大，塑性减少，可焊性变差，时效敏感性降低

2 锰的影响

脱氧(FeO)脱硫，改善热加工性能

3 硅的影响

脱氧

4 硫的影响

热脆性

5 磷的影响

冷脆性

6氧的影响

降低强度、塑性

7 氮的影响

提高强度、硬度，降低塑性

8 氢的影响

氢脆

二、碳钢的分类

化学成分：高(含碳量在于0.65%)、中(含碳量0.25-0.65%)、低碳钢(含碳量小于0.25%)

用途：普通碳素结构钢、优质碳素结构钢和碳素工具钢

1 普通碳素结构钢

甲类钢：按机械性能供应(A)，钢板，角钢等

2 优质碳素结构钢

按机械性能和化学成分供应

含碳量低：钢板、容器、螺钉、螺母

含碳量中：齿轮、轴

含碳量高：弹簧、钢丝绳

3 碳素工具钢(T)

高硬度和耐磨性，制造刀具、量具、模具

三、锅炉与压力容器常用碳素钢

承压元件主要使用低碳钢，因为塑性、韧性、加工工艺性和可焊性好

(1) 优质碳素结构钢

10号和20号无缝钢管

20号钢含碳量比10号钢多一倍，强度高，屈服极限σs和强度极限σb高20%，时效敏感性低，多采用20号钢

(2) 专用碳素钢

A3g A3R 15g 20g，冲击韧性好，金属表面和内部缺陷少

4. 普通低合金结构钢

低合金钢是在碳素钢的基础上加入少量Si,Mn,Cu,Ti,V,Nb,P等合金元素构成的，它的含碳量较低，多数小于0.2%。其组织多数仍为F+P。由于少量合金元素的加入可以大大提高钢材的强度，并改善了钢材的耐腐蚀性能和低温性能。

低合金钢可轧制成各种钢材，如板材，管材，棒材和型材等。它广泛用于制造远洋轮船、大跨度桥梁，高压锅炉，大型容器，汽车，矿山机械及农业机械等。

大型化工容器材料采用16MnR，生量比碳钢可减轻1/3。用15MnV制造球形贮罐，与碳钢相比节省45%。

焊接

5. 低合金热强钢

在原油加热，裂解，催化设备中，常用到许多能耐高温的钢材。如裂解炉管，要求承受650～800℃高温。

20号钢在540℃下于氧化性气体中，因氧化强度只有50MPa。因为石墨化。

常用的抗氧化钢

——Cr13SiAl,Cr25Ti,Cr17Ti,Cr25Ni2

热强钢

——12CrMo,Cr5Mo,1Cr18Ni9Ti,Cr25Ni20

6. 不锈耐酸钢

是不锈钢(耐大气)和耐酸钢(不锈)的总称，

铬不锈钢——1Cr13多用作化工机器中受力大的耐蚀零件，如轴，活塞杆，阀件，螺栓，浮阀等

0Cr13,Cr17Ti F组织，有良好塑性

铬镍不锈钢——1Cr18Ni9 18-8不锈钢

有较高的抗拉强度，较低屈服点，极好的塑性和韧性，焊接性能和冷弯成型性能好，用来制造贮罐，塔器，反应釜，应用最广。

7. 低温用钢

深冷分离，空分，液化气贮罐低温使用。

低温钢平均含碳量0.08～0.18%，单相F组织，加入适量的Mn,Al,Ti,Nb,Cu,V,N等元素改善钢的综合机械性能。

常用低温用钢

1) 低合金低温用钢

16MnDR -40℃ 机械性能优于一般低碳钢

2) 镍钢

2.25% -60℃
3.5% -100℃
9% -200℃

3) 高锰奥氏体钢

15Mn25Al4 其中Mn是形成A的基本元素，Al作为稳定A的元素。

4) 铬镍奥氏体不锈钢

18-8奥氏体不锈钢

国外低温设备用钢，以高铬镍为主，其次用镍钢，铜，铝。

2. 钢在淬火后回火的目的是什么

淬火是将来钢加热到临界温度以上,保温自一段时间,然后快速冷却下来,进行淬硬工件的热处理方法.其实质是通过加热使钢组织结构中的铁素体和珠光体充分转变为成分均匀的奥氏体,然后急冷下来得到硬度很高的马氏体.
回火是紧接于淬火之后的热处理工序,淬火钢在不同的温度下回火,所得的组织不同,因而其机械性能差别很大,总的趋势是:随着回火温度升高,其强度、硬度降低，而塑性、韧性提高。淬火钢中的马氏体和残余奥氏体都是不稳定的组织，加热就会发生转变。随着温度升高，碳原子逐渐以渗碳体的形式析出，引起组织转变。最后渗碳体聚合而分散在铁素体基体上，形成各种回火组织。

3. 钢材变形的主要原因有哪些

钢材变形抄的主要原因有：
①残余应力引起的变形——主要指轧制过程中，由于受力不均，冷却不均等原因，致使钢材内部的应力不均而产生的变形；
②外力引起变形----对钢材的加工过程，可以理解为受外力过程，有可能使其内应力获得释放或引起新的内应力而引起变形，如剪切、焊接、切割钢板等。此外，由运输、存放不当等也可能引起钢材变形。

4. 淬火钢为何要进行回火

回火是零件淬火来后必不可少的后续工源序，它是将淬火后的钢加热到A1一下的某一温度，保温后冷却到室温的热处理工艺方法。淬火钢一般不能直接使用，这是由于：①零件处于高应力状态，在室温下放置或使用时很易引起变形和开裂②淬火态（M+A`）是亚稳定态，使用中会发生组织，性能和尺寸变化③淬火组织中的片状马氏体硬而脆，不能满足零件的使用要求。会火能使这些状况得到改善，获得所要求的力学性能。由于在回火过程中随温度的提高逐渐发生了各种组织变化，钢的性能也会逐渐改变。

5. 淬火钢为什么要进行回火处理

淬火：抄将钢加热到Ac3或Ac1线以袭上30-50℃，保温一定时间后，在水或油中快速冷却，以获得马氏体组织。
目的：主要是获得马氏体，提高钢的硬度和耐磨性。
两个概念：淬透性，淬硬性

淬火后强度和硬度有了较大提高，但塑性和韧性却显著降低，此外，淬火工件内部有较大内应力，如不及时处理，
会进一步变形至开裂，为此，淬火后要及时回火。
回火：将淬火后的钢加热到Ac1线以下的某一温度，在该温度下保温一定时间（2-4小时），然后取出在空气或油中冷却。
回火通常作钢件热处理的最后一道工序，因此，把淬火和回火的联合工艺称为最终热处理。

目的：
（1）降低脆性，减少内应力，防止变形开裂
（2）调整钢件的机械性能
（3）稳定组织，保证工件尺寸、形状稳定。
低温回火：加热到150-250℃，保温1-3小时后空冷，得到回火马氏体。（保证高硬度，如刃具、量具）
中温回火：加热到350-450℃，保温后空冷，得到回火屈氏体。（高弹性极限，有一定韧度和硬度，如弹簧）
高温回火：加热到500-650℃，保温后空冷，得到回火索氏体。（有一定强度和硬度，又有良好的塑性和韧性，如曲轴，齿轮）
淬火 高温回火=调质处理

6. 高速钢热处理后变形是什么原因

(1)变形抄的原因： 任何金属加热时都要膨胀，由于钢在加热时，同一个模具内，各部分的温度不均(即加热的不均匀)就必然会造成模具内各部分的膨胀的不一致性，从而形成因加热不均的内应力。在钢的相变点以下温度，不均匀的加热主要产生热应力，超过相变温度加热不均匀，还会产生组织转变的不等时性，既产生组织应力。因此加热速度越快，模具表面与心部的温度差别越大，应力也越大，模具热处理后产生的变形也越大。(2)预防措施： 对复杂模具在相变点以下加热时应缓慢加热，一般来说，模具真空热处理变形要比盐浴炉加热淬火小得多。?采用预热，对于低合金钢模具可采用一次预热(550-620C)；对于高合金刚模具应采用二次预热(550-620C和800-850C)。

7. 钢淬火后为什么一定要回火啊

回火一般紧接着淬火进行，其目的是：

1、消除工件淬火时产生的残留应力，防止变形和开裂；

2、调整工件的硬度、强度、塑性和韧性，达到使用性能要求；

3、稳定组织与尺寸，保证精度；

4、改善和提高加工性能。因此，回火是工件获得所需性能的最后一道重要工序。通过淬火和回火的相配合，才可以获得所需的力学性能。

按回火温度范围，回火可分为低温回火、中温回火和高温回火。

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注意事项

将淬火成马氏体的钢加热到临界点A1以下某个温度，保温适当时间，再冷到室温的一种热处理工艺。回火的目的在于消除淬火应力，使钢的组织转变为相对稳定状态。在不降低或适当降低钢的硬度和强度的条件下改善钢的塑性和韧性，以获得所希望的性能。

中碳和高碳钢淬火后通常硬度很高，但很脆，一般需经回火处理才能使用。钢中的淬火马氏体，是碳在α-Fe中的过饱和固溶体，具有体心正方结构，其正方度c/a随含碳量的增加而增大（c/a=1+0.045wt%C）。马氏体组织在热力学上是不稳定的，有向稳定组织过渡的趋势。

许多钢淬火后还有一定量的残留奥氏体，也是不稳定的，回火过程中将发生转变。因此，回火过程本质上是在一定温度范围内加热粹火钢，使钢中的热力学不稳定组织结构向稳定状态过渡的复杂转变过程。转变的内容和形式则视淬火钢的化学成分和组织，以及加热温度而有所不同（见马氏体相变）。

调整淬硬钢以便使用的第三步通常是回火。除了等温淬火钢通常在淬火状态下使用外，大多数钢都不能在淬火状态下使用。为产生马氏体而采取的激冷使钢很硬，产生宏观内应力和微观内应力，使材料塑性很低，脆性极大。为减少这种危害，可通过将钢再加热到A1线低温转变以下某一温度。

必须要强调，回火不是硬化方法，而是刚好相反。回火钢是将经热处理硬化的钢?通过回火时的再加热来释放应力、软化和提高塑性。 回火引起的结构变化和性能改变取决于钢重新加热的温度。温度越高，效果越大，所以温度的选择通常取决于牺牲硬度和强度换取塑性和韧性的程度。

重新加热到100℃以下，对淬火普碳钢影响不大，在100℃到200℃之间结构会发生某些变化，在200℃以上结构和性能显著变化。在紧靠着A1温度以下的长时间加热会产生与球化退火过程类似的球化结构。

在工业上，通常要避免在250℃到425℃范围内回火，因为这个范围内回火的钢经常会产生无法解释的脆性或塑性丧失现象。一些合金钢在425℃到600℃范围内，也会产生“回火脆性”，特别是从（或通过）这个温度范围缓慢冷却时出现。

当这些钢必须高温回火时，它们通常加热到600℃以上并快速冷却。当然，从这个温度快冷不会产生硬化，因为没有进行奥氏体化。

8. 什么是回火，钢淬火后为什么要回火

回火
tempering；temper
又称配火。金属热处理工艺的一种。将经过淬火的工件重新加热到低于下临界温度的适当温度，保温一段时间后在空气或水、油等介质中冷却的金属热处理。或将淬火后的合金工件加热到适当温度，保温若干时间，然后缓慢或快速冷却。一般用以减低或消除淬火钢件中的内应力，或降低其硬度和强度，以提高其延性或韧性。根据不同的要求可采用低温回火、中温回火或高温回火。通常随着回火温度的升高，硬度和强度降低，延性或韧性逐渐增高。
钢铁工件在淬火后具有以下特点：①得到了马氏体、贝氏体、残余奥氏体等不平衡（即不稳定）组织。②存在较大内应力。③力学性能不能满足要求。因此，钢铁工件淬火后一般都要经过回火。
作用 回火的作用在于：①提高组织稳定性，使工件在使用过程中不再发生组织转变，从而使工件几何尺寸和性能保持稳定。②消除内应力，以便改善工件的使用性能并稳定工件几何尺寸。③调整钢铁的力学性能以满足使用要求。
回火之所以具有这些作用，是因为温度升高时，原子活动能力增强，钢铁中的铁、碳和其他合金元素的原子可以较快地进行扩散，实现原子的重新排列组合，从而使不稳定的不平衡组织逐步转变为稳定的平衡组织。内应力的消除还与温度升高时金属强度降低有关。一般钢铁回火时，硬度和强度下降，塑性提高。回火温度越高，这些力学性能的变化越大。有些合金元素含量较高的合金钢，在某一温度范围回火时，会析出一些颗粒细小的金属化合物，使强度和硬度上升。这种现象称为二次硬化。
要求 用途不同的工件应在不同温度下回火，以满足使用中的要求。①刀具、轴承、渗碳淬火零件、表面淬火零件通常在250℃以下进行低温回火。低温回火后硬度变化不大，内应力减小，韧性稍有提高。②弹簧在350～500℃下中温回火，可获得较高的弹性和必要的韧性。③中碳结构钢制作的零件通常在500～600℃进行高温回火，以获得适宜的强度与韧性的良好配合。淬火加高温回火的热处理工艺总称为调质。
钢在300℃左右回火时，常使其脆性增大，这种现象称为第一类回火脆性。一般不应在这个温度区间回火。某些中碳合金结构钢在高温回火后，如果缓慢冷至室温，也易于变脆。这种现象称为第二类回火脆性。在钢中加入钼，或回火时在油或水中冷却，都可以防止第二类回火脆性。将第二类回火脆性的钢重新加热至原来的回火温度，便可以消除这种脆性。