超高锰钢热处理时析出碳化物是强化相呢还是还会降低机械性能的呢
浏览次数：145次悬赏分：50 | 解决时间：2011-4-22 23:08 | 提问者：ning521x
最佳答案
简言说明：
先了解一下高锰钢的性质，高锰钢在水韧处理后一般获得全部奥氏体，具有极好的韧性，不易断裂。当在受到强烈冲击时，由于表面快速变形，使其变形硬化（目前高锰钢变形硬化机理一般为高位错密度、变形孪晶及诱发马氏体强化等），使钢表面的抗磨性大大提高，而心部仍保持良好的韧性。
因高锰钢只有受到强烈冲击时，其表面才会硬化而耐磨， 因此高锰钢作用于硬质矿石时表现为耐磨，而作用于软质的沙土时就会很快被磨损。
高锰钢件在作业时会遇到不同硬质磨料的作用和受到大小不一的冲击。 为解决高锰钢作用于软质磨料不耐磨问题，开发了超高锰钢。
超高锰钢是在Mn13基础上又添加了Cr、Mo元素及Nb、V、Ti、B等微量元素，并进一步提高Mn含量，如ZGMn18Cr2、ZGMn18Cr2Mo等。
添加Cr、Mo等元素的目的是希望在高锰钢的奥氏体基体中存在大量Cr、Mo、V、Ti的细小、弥散碳化物，以提高高锰钢在低冲击载荷下不能有效获得变形硬化情况下的耐磨性。又因Cr、Mo等元素为铁素体形成元素，因此还需要增加Mn含量来保证基体为奥氏体。
析出碳化物的热处理方法可以分两个方面：
1）通过水韧处理的加热温度和冷却控制来得到细小、弥散碳化物，建议适当延长加热时间获得完全均匀化的奥氏体，迅速水冷至约200-400度空冷析出碳化物。
2）水韧处理处理后重新加热至200-500度等温一定时间后空冷析出碳化物。 最后回答“热处理析出碳化物是强化相还是会降低机械性能”的问题：一般来说，高锰钢的力学性能是强度不足而韧性有余。析出碳化物会提高其强度，但会牺牲一定的韧性，当钢中存在大量的碳化物时，韧性会急剧下降。确保碳化物细小并弥散分布可使韧性降低较小。
因此，碳化物的数量、形态、尺寸及分布都会对钢在不同使用环境的机械性能产生或有利或不利的影响。这需要按上述通过试验来不断提高高锰钢件综合机械性能，提高使用寿命。
祝你成功！
追问
200~500度之间有一个低温回火脆性区间，所以水韧后的回火是采用低温回火呢还是高温回火呢？请说明一下原因。第二个是超高锰钢的Ms点是多少呢，能不能提供一下C曲线呢？请提供一本带有锰钢C曲线的手册来参考。我的QQ是1977193775
回答
您的问题不好回答。
热处理中的的两类回火脆是钢淬火后获得马氏体（过饱和铁素体）后再在某温度区域回火时出现的。对于奥氏体钢是否存在回火脆性我不知道，但我认为没有，因为奥氏体固溶碳的能力强，不易在加热后沿晶界析出并形成薄壳碳化物。 高锰钢水韧后得到的是奥氏体组织，不属于淬火。再加热至200~500度之间也不应叫回火，可以称时效。时效温度低可析出细小碳化物，但需要较长时间才能析出；时效温度高析出的碳化物相对较大，但析出时间较短。
较多的碳化物析出会使奥氏体中的固溶碳减低，使奥氏体区缩小，使Ms点上升，导致奥氏体向铁素体转变，并在冷却时可能发生马氏体转变，使钢的韧性急剧下降，因此在较高温度大量析出碳化物是不可取的。
超高锰钢的Ms点推算约在-70至-100度。C曲线我没有，也很难测出。
追问
奥氏体加热后后的脆性问题有没有实验论证呢？你怎么推算的Ms点在-70至-100度左右呢？C曲线假如没有向左的那条直线外是不会发生马氏体转变的，所以当水韧只生成奥氏体而不生成马氏体时，是不是意味着没有Ms点呢？
回答
这可真是难题，最后没把握的回答一次。
奥氏体加热后的脆性问题我做过一些实验，大量碳化物析出会使钢的韧性急剧下降，是什么原因还没分析。
推算高锰钢的Ms点在-70至-100度左右是在不十分准确的实验中得出的，即将其放入液氮灌的液面上某一高度后得到了少量马氏体。
关于C曲线的Ms点（就是曲线下面的直线，实际不是直线，左边较水平，而右边是穿过C曲线向右向下延伸的曲线），我认为钢都有Ms点，只是转变温度不同，只要达到那个低温，都会发生马氏体转变，所谓奥氏体钢只是奥氏体区扩大了，Ms点远远低于室温而已。
追问
呵呵，谢谢你啊。我这还有个问题了，水韧前是不是该等温退火?两个保温时间是怎么确定的？水淬后的出水温度是多少？
回答
水韧前无需退火，若需要钻孔等切削加工，可在铸造中使铸模尽量缓慢冷却（获得珠光体），冷至常温后再切削加工，然后水韧处理（1060-1080度充分保温后快速水冷），若不需要切削加工，除可直接进行水韧处理，还可在浇注后铸件表
面凝固且不低于1000度时迅速扒开投入水中直接水韧，即利用铸造高温直接水韧。水韧质量与水韧前铸件温度、变质剂及微合金化元素有关，需要实验。 水韧出水温度可为150-200度，或水冷至室温后再150-180加热保温空冷，消除水冷产生的内应力即可。
超高锰钢热处理时析出碳化物是强化相呢还是还会降低机械性能的呢
浏览次数：145次悬赏分：50 | 解决时间：2011-4-22 23:08 | 提问者：ning521x
最佳答案
简言说明：
先了解一下高锰钢的性质，高锰钢在水韧处理后一般获得全部奥氏体，具有极好的韧性，不易断裂。当在受到强烈冲击时，由于表面快速变形，使其变形硬化（目前高锰钢变形硬化机理一般为高位错密度、变形孪晶及诱发马氏体强化等），使钢表面的抗磨性大大提高，而心部仍保持良好的韧性。
因高锰钢只有受到强烈冲击时，其表面才会硬化而耐磨， 因此高锰钢作用于硬质矿石时表现为耐磨，而作用于软质的沙土时就会很快被磨损。
高锰钢件在作业时会遇到不同硬质磨料的作用和受到大小不一的冲击。 为解决高锰钢作用于软质磨料不耐磨问题，开发了超高锰钢。
超高锰钢是在Mn13基础上又添加了Cr、Mo元素及Nb、V、Ti、B等微量元素，并进一步提高Mn含量，如ZGMn18Cr2、ZGMn18Cr2Mo等。
添加Cr、Mo等元素的目的是希望在高锰钢的奥氏体基体中存在大量Cr、Mo、V、Ti的细小、弥散碳化物，以提高高锰钢在低冲击载荷下不能有效获得变形硬化情况下的耐磨性。又因Cr、Mo等元素为铁素体形成元素，因此还需要增加Mn含量来保证基体为奥氏体。
析出碳化物的热处理方法可以分两个方面：
1）通过水韧处理的加热温度和冷却控制来得到细小、弥散碳化物，建议适当延长加热时间获得完全均匀化的奥氏体，迅速水冷至约200-400度空冷析出碳化物。
2）水韧处理处理后重新加热至200-500度等温一定时间后空冷析出碳化物。 最后回答“热处理析出碳化物是强化相还是会降低机械性能”的问题：一般来说，高锰钢的力学性能是强度不足而韧性有余。析出碳化物会提高其强度，但会牺牲一定的韧性，当钢中存在大量的碳化物时，韧性会急剧下降。确保碳化物细小并弥散分布可使韧性降低较小。
因此，碳化物的数量、形态、尺寸及分布都会对钢在不同使用环境的机械性能产生或有利或不利的影响。这需要按上述通过试验来不断提高高锰钢件综合机械性能，提高使用寿命。
祝你成功！
追问
200~500度之间有一个低温回火脆性区间，所以水韧后的回火是采用低温回火呢还是高温回火呢？请说明一下原因。第二个是超高锰钢的Ms点是多少呢，能不能提供一下C曲线呢？请提供一本带有锰钢C曲线的手册来参考。我的QQ是1977193775
回答
您的问题不好回答。
热处理中的的两类回火脆是钢淬火后获得马氏体（过饱和铁素体）后再在某温度区域回火时出现的。对于奥氏体钢是否存在回火脆性我不知道，但我认为没有，因为奥氏体固溶碳的能力强，不易在加热后沿晶界析出并形成薄壳碳化物。 高锰钢水韧后得到的是奥氏体组织，不属于淬火。再加热至200~500度之间也不应叫回火，可以称时效。时效温度低可析出细小碳化物，但需要较长时间才能析出；时效温度高析出的碳化物相对较大，但析出时间较短。
较多的碳化物析出会使奥氏体中的固溶碳减低，使奥氏体区缩小，使Ms点上升，导致奥氏体向铁素体转变，并在冷却时可能发生马氏体转变，使钢的韧性急剧下降，因此在较高温度大量析出碳化物是不可取的。
超高锰钢的Ms点推算约在-70至-100度。C曲线我没有，也很难测出。
追问
奥氏体加热后后的脆性问题有没有实验论证呢？你怎么推算的Ms点在-70至-100度左右呢？C曲线假如没有向左的那条直线外是不会发生马氏体转变的，所以当水韧只生成奥氏体而不生成马氏体时，是不是意味着没有Ms点呢？
回答
这可真是难题，最后没把握的回答一次。
奥氏体加热后的脆性问题我做过一些实验，大量碳化物析出会使钢的韧性急剧下降，是什么原因还没分析。
推算高锰钢的Ms点在-70至-100度左右是在不十分准确的实验中得出的，即将其放入液氮灌的液面上某一高度后得到了少量马氏体。
关于C曲线的Ms点（就是曲线下面的直线，实际不是直线，左边较水平，而右边是穿过C曲线向右向下延伸的曲线），我认为钢都有Ms点，只是转变温度不同，只要达到那个低温，都会发生马氏体转变，所谓奥氏体钢只是奥氏体区扩大了，Ms点远远低于室温而已。
追问
呵呵，谢谢你啊。我这还有个问题了，水韧前是不是该等温退火?两个保温时间是怎么确定的？水淬后的出水温度是多少？
回答
水韧前无需退火，若需要钻孔等切削加工，可在铸造中使铸模尽量缓慢冷却（获得珠光体），冷至常温后再切削加工，然后水韧处理（1060-1080度充分保温后快速水冷），若不需要切削加工，除可直接进行水韧处理，还可在浇注后铸件表
面凝固且不低于1000度时迅速扒开投入水中直接水韧，即利用铸造高温直接水韧。水韧质量与水韧前铸件温度、变质剂及微合金化元素有关，需要实验。 水韧出水温度可为150-200度，或水冷至室温后再150-180加热保温空冷，消除水冷产生的内应力即可。