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深冷處理之鑄鋼件的雙相區(qū)熱處理
近年來(lái)，用于低溫下的鑄鋼件日益增多,，其中不少是低溫下的承壓件，這類鑄件大都對(duì)低溫沖擊韌度有嚴(yán)格的要求,。

    在對(duì)鑄鋼件的種種要求中,，對(duì)很多鑄鋼廠來(lái)講，最難的達(dá)標(biāo)的就是沖擊韌度,。通常為提高沖擊韌度而采取的措施不外以下幾種：

    ◆ 降低含碳量,；

    ◆ 適當(dāng)提高錳、碳比(Mn/c),；

    ◆ 加入合金元素,，如Ni,Cr,Mo等；

    ◆ 降低含硫量,；

    ◆ 減少鋼中的硫比物夾雜,，改善硫化物夾雜的形態(tài)；

    ◆ 采用爐外精煉工藝,；

    ◆ 改進(jìn)熱處理

    上述各項(xiàng)措施中,，改進(jìn)熱處理是應(yīng)當(dāng)重視的首選方案，因?yàn)椋?/span>

    ◆ 不導(dǎo)致鑄造工藝過程的重大調(diào)整,；

    ◆ 不必添加設(shè)備,；

    ◆ 生產(chǎn)成本增加很少。深冷處理

    1978年,，E. G. Nisbett,、R.D.ASP和D. E. Morgan等人發(fā)表了對(duì)鍛造碳鋼進(jìn)行雙相區(qū)熱處理的研究結(jié)果。核電站用的碳鋼鍛件,，經(jīng)雙相區(qū)熱處理后,，沖擊韌度約提高了兩倍,，而抗拉強(qiáng)度只略有下降。

    此后,，加拿大的鑄鋼業(yè)界和歐洲的一些企業(yè)對(duì)鑄鋼的雙相區(qū)熱處理進(jìn)行了研究,，也得到令人滿意的效果。

    1．什么是雙相區(qū)熱處理

    鑄件的雙相區(qū)熱處理,，是在鑄件原實(shí)施的正火或淬火的基礎(chǔ)上,，再加以只熱到雙相區(qū)的第二次正火或淬火處理。 
    雙相區(qū)在A1和A3之間,，鋼在此范圍中不完全奧氏體化,，組織由α加γ兩相構(gòu)成，所以稱為雙相區(qū),。共析鋼沒有雙相區(qū),，所以，這種處理只適用于亞共析鋼,。鋼的含碳愈低,，其雙相區(qū)的范圍也就愈寬。深冷處理

    顯微組織為鐵素體加珠光體的亞共析鋼,，加熱到A1以上的溫度,，組織中的相變情況大致如下：

    a．剛超過A1（727℃）

    鐵素體基本上保持不變，珠光體逐步轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體,。新的奧氏體晶粒在珠光體團(tuán)的邊界上生核,，珠光體中的片狀碳化物粗大化并變成球狀。隨著轉(zhuǎn)變過程的進(jìn)行,，碳從球狀碳化物向不斷長(zhǎng)大的奧氏體中擴(kuò)散,。這樣，就在原有的球光體內(nèi)形成新的鐵素體晶粒,。珠光體發(fā)生這種轉(zhuǎn)變所需的時(shí)間,，因鋼中合金元素含量和溫度而異，但是,，在雙相區(qū)內(nèi)經(jīng)1小時(shí)大約可完成 90%,。由珠光體形成的奧氏體，其初始含碳量接近共析成分（即0.77%左右）,。深冷處理

    b．加熱到雙相區(qū)內(nèi)較高的溫度

    如將鋼加熱到較高的溫度,，則奧氏體區(qū)會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大到原有的鐵素體中，奧氏體的含碳量也會(huì)逐步降低到接近鋼的成分,。原有的鐵素體中也可能形成一些小而孤立的奧氏體,。深冷處理

    鑄鋼件在雙相區(qū)保溫后再冷卻時(shí)，生成的奧低體又轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w和鐵素體,。處理的主要效果是晶粒組織細(xì)化,，因而能改善鋼的韌性,。深冷處理

    2．熱處理工藝要點(diǎn)

    重要的鑄鋼件，在進(jìn)行熱處理之前應(yīng)進(jìn)行一次均勻化退火,，以消除魏氏組織,。均勻化退火的溫度一般在A3以上100-150℃，在此溫度下保溫后爐冷,。一般的鑄鋼件,，可以不進(jìn)行這種處理。深冷處理

    除有特殊要求的鑄鋼件外,，一般都采用退火,、正火或調(diào)質(zhì)等熱處理工藝。

    采用退火處理的鑄鋼件,，對(duì)力學(xué)性能的要求一般都不高,，對(duì)這類鑄件，不必用雙相區(qū)處理,。深冷處理

    采用正火或調(diào)質(zhì)處理的鑄鋼件,，如要求改善沖擊性能，可進(jìn)行雙相區(qū)處理的試驗(yàn)研究,，以下意見可作為試驗(yàn)時(shí)的參考,。

    A．采用正火處理的情況

    碳鋼鑄件和低合鋼鑄件，一般都采用正火或正火,、回火處理。正火處理時(shí),，加熱溫度應(yīng)在A3以上30-50℃,，保溫時(shí)間按鑄件截面厚度確定，一般為每25mm厚度1小時(shí),。深冷處理

    進(jìn)行雙相區(qū)熱處理時(shí),，將經(jīng)正火處理的鑄件再次加熱到A1以上，A3以下的某一溫度,，保溫后空冷,。A3的具體值因鋼的含碳量和合金元素含量而不同，可從熱處理手冊(cè)中查到,，雙相區(qū)處理的具體溫度值值,，應(yīng)由試驗(yàn)的結(jié)果確定，可先在試驗(yàn)室用試樣作不同的處理,，從而選取效果最佳的溫度,。深冷處理

    如正火后還需回火，則回火應(yīng)在雙相區(qū)處理之后進(jìn)行,。

    B．采用調(diào)質(zhì)處理的情況

    對(duì)力學(xué)性能要求高的低合金鋼鑄件,，應(yīng)采用調(diào)質(zhì)處理工藝,，調(diào)質(zhì)處理包括淬火和回火兩道工序。深冷處理

    鑄鋼件淬火時(shí),，加熱溫度一般在A3以上20-30℃,。

    調(diào)質(zhì)鋼進(jìn)行雙相區(qū)熱處理，應(yīng)在淬火之后進(jìn)行,。處理溫度的選定與前述正火相同,，在選定溫度下保溫后也淬火冷卻，淬火介質(zhì)與第一次淬火相同,。深冷處理

    雙相區(qū)處理后,，再進(jìn)行回火處理，回火的溫度視要求的硬度而定,。深冷處理