过烧

过烧

金属或合金晶粒粗大现象
过烧也称过火,是指当加热温度高于低熔点共晶的熔点,使低熔点共晶和晶界复熔的现象。当制品发生严重过烧时,其表面上的颜色发黑或发暗。在其显微组织,可以观察到在晶界局部加宽现象,在晶粒内部产生复熔球,在晶粒交界处呈现明显的三角形复熔区等特征,同时影响制品其他性能。
  • 中文名:过烧
  • 外文名:overburning
  • 适用领域:
  • 所属学科:
  • 产生原因:过度加热
  • 温度:超过合金低熔点共晶温度
  • 预防:分段加热,程序升温
  • 特点:不可逆

基本介绍

一般认为过热是指热处理时由于加热温度过高和保温时间过长,使奥氏体粗大而引起的力学性能恶化现象,常用正火工艺弥补; 过烧是指加热时温度过高,不仅奥氏体晶粒长大,而且奥氏体晶界发生晶界弱化的变化,如晶粒边界被烧熔氧化等,过烧时除了基体有明显的魏氏组织外还有黑色氧化物沿晶粒边界分布,过烧只能报废重新冶回炼。钢过烧后性能严重恶化,淬火时形成龟裂。过烧组织无法恢复,只能报废。因此在工作中要避免过烧的发生。

影响因素

热处理强化铝合金的加热温度超过该合金低熔点共晶温度时会使晶界粗化,甚至熔化,造成该合金的机械性能急剧下降,这一温度叫过烧温度。因此铝合金淬火时,必须了解该合金的过烧温度。影响过烧温度的因素有:

(1)合金元素的影响:热处理可强化铝合金存在一些二元或多元的低熔点共晶体,合金元素不同,其开始熔化的温度也不同。过烧温度的高低还受合金元素含量的影响,如硬铝合金在铜含量相同的条件下,由于镁含量不同,过烧温度也是变化的,0.6%镁时(如2A11合金),过烧温度为514℃,当含镁量提高到1.6%时,则过烧温度下降到507℃。

(2)变形程度的影响:变形程度越高,低熔点共晶组织被破碎得越严重,它们向固溶体中扩散的几率也就越大,其过烧温度也相对升高一些。例如,有人指出,2A12合金板材冷变形量为20%~30%时,过烧温度为505℃,当冷变形量增加到50%~70%时,过烧温度提高到507℃。

预防措施

(1)正确选择淬火加热温度和保温时间。

(2)定期检查仪表、热电偶,防止因仪表失控而超温。

(3)经常观察炉膛火色。

(4)在盐炉加热时,防止工件距电极太近。

(5)处理方法。淬火过热的工件可以返修,但需进行一次细化晶粒的正火或退火处理,然后按正常淬火温度加热重新淬火。过烧的工件已无法挽救,只能报废。

钢的例子

解释

如果由于加热温度过高,时间又长,钢的奥氏体晶粒不仅已经长大,而且在奥氏体晶界上发生了某些使晶界弱化的变化,例如晶粒之间的边界上出现熔化、有氧渗入,并在晶粒间氧化,这样就失去了晶粒间的结合力,失去其本身的强度和可塑性。在热处理后会在表面形成粗大的裂纹,这种现象称为钢的过烧。

原因

已经得到公认的原因是,沿原奥氏体晶界析出了MnS等第二相使晶界弱化,即在第一次过热时由于温度足够高,钢中的MnS等夹杂物已经熔入奥氏体中,并由于内吸附而偏聚在原奥氏体晶界。在加热后如以不太快的速度冷却,则随温度的下降,MnS在原奥氏体中的熔解度下降,沿原奥氏体晶界析出,使晶界弱化,形成萘状断口。已经析出的MnS等夹杂物再次加热到正常温度淬火以及回火时均不能重新熔解,所以断裂仍沿原奥氏体晶界发生,出现断口遗传。

影响

焊缝金属过烧后,由于碳元素的大量烧损,接头强度下降。过烧焊缝中金属晶粒大,尤其是魏氏组织,促使焊缝韧性及塑性下降。晶界在应力作用下还容易形成热裂纹,有时虽然焊接过程中不形成裂纹。但由于晶界强烈氧化后,晶粒之间的联系减弱,再次回执过程中也容易形成再热裂纹,过烧金属的枝晶还容易形成偏析。总之,已产生过烧的金属其危险性很大,应将焊缝切掉重焊。

由于过烧导致晶粒间彼此的结合力大为降低,塑性变坏,使得钢在进行压力加工过程中就会开裂。过烧一般发生在钢的轧、锻等热加工过程中,但在某些莱氏体高合金钢(如W18Cr4V、Cr12等)的淬火热处理中也常有发生,因为它们的淬火加热温度接近其莱氏体共晶点。在焊接件热影响区中也有可能出现过烧。

当钢加热到比过热更高的温度时,不仅钢的晶粒长大,晶粒周围的薄膜也开始熔化,氧进入了晶粒之间的空隙,使金属氧化,甚至熔化。过烧不仅取决于加热温度,也和炉内气氛有关。炉气的氧化能力越强,越容易发生过烧现象,因为氧化性气体扩散到金属中去,更易使晶粒间晶界氧化或局部熔化。在还原性气氛中,也可能发生过烧,但开始过烧的温度比氧化性气氛时要高60~70℃,钢中碳含量越高,产生过烧危害的温度越低。

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