Die Veränderungen der mechanischen Eigenschaften von abgeschrecktem Stahl während des Anlassens

• Mechanische Eigenschaften von Baustahl nach dem Anlassen: Beim Anlassen unter 200°C nehmen die Festigkeit und Härte nicht stark ab und die Plastizität und Zähigkeit bleiben im Wesentlichen unverändert. Dies ist auf die Segregation von Kohlenstoffatomen ohne Ausfällung bei dieser Temperatur zurückzuführen. Die Mischkristallverfestigung bleibt erhalten. Beim Anlassen bei einer Temperatur über 300°C wird die Härte stark reduziert und die Plastizität erhöht. Dies ist auf das Verschwinden der Festlösungsverfestigung, die Ansammlung und das Wachstum von Carbiden und die Rückgewinnung und Rekristallisation der α-Phase zurückzuführen. Die erzielte Gesamtleistung ist nicht besser als die nach dem kohlenstoffarmen Martensit-Anlassen bei niedriger Temperatur.
• Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt wird im Allgemeinen unvollständig abgeschreckt, so dass der Kohlenstoffgehalt im Austenit etwa 0.5% beträgt. Nach dem Abschrecken wird es bei niedriger Temperatur angelassen, um eine hohe Härte zu erhalten, und eine große Anzahl dispergierter Karbide wird erzeugt, um die Verschleißfestigkeit zu verbessern und die Austenitkörner zu verfeinern. Wenn die Temperatur höher als 300 ° C ist, nehmen die Härte und Festigkeit offensichtlich ab die Plastizität nimmt zu, und die Schlagzähigkeit nimmt auf das niedrigste ab. Dies liegt daran, dass sich das flockige θ-Karbid zwischen den Martensitstäben ausscheidet und vollständig wächst, wodurch die Schlagzähigkeit verringert wird, während die α-Matrix die Plastizität erhöht und die Festigkeit aufgrund des kombinierten Effekts von Erholung und Rekristallisation verringert Die Härte nimmt leicht zu, was auf die Ausscheidung von dispergierten ε(η)-Karbiden zurückzuführen ist, die eine Aushärtung verursachen.
• Mechanische Eigenschaften von Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt nach dem Anlassen: Wenn das Anlassen weniger als 200 ° C beträgt, wird eine kleine Menge Karbide ausgeschieden, der Härtungseffekt ist nicht groß und die Härte kann ohne Abnahme beibehalten werden. Wenn das Anlassen höher als 300 ° C ist, nimmt mit steigender Anlasstemperatur die Plastizität zu und die Bruchzähigkeit KIC steigt stark an. Obwohl die Festigkeit abgenommen hat, ist sie immer noch viel höher als die von kohlenstoffarmem Stahl.
• Anlasssprödigkeit: Wenn einige Stähle angelassen werden, nimmt mit steigender Anlasstemperatur stattdessen die Schlagzähigkeit ab. Die durch das Anlassen verursachte Sprödigkeit wird Anlasssprödigkeit genannt.
• Beim Anlassen bei 300 °C nimmt die Härte langsam ab. Einerseits verringert die weitere Ausscheidung von Kohlenstoff die Härte; andererseits führt die Umwandlung von mehr Restaustenit in Martensit in kohlenstoffreichem Stahl zu einer Härtung. Dadurch fällt die Härte sanft ab und kann sogar ansteigen. Nach dem Tempern ist es noch spröde.

Das Auftreten bei 200~350℃ wird als erste Art von Anlasssprödigkeit bezeichnet; das Auftreten bei 450~650℃ wird als zweite Art von Anlasssprödigkeit bezeichnet.

1. Die erste Art der Anlasssprödigkeit ist die irreversible Anlasssprödigkeit.

Wenn die erste Art von Anlasssprödigkeit auftritt, kann sie durch Erhitzen auf eine höhere Temperatur zum Anlassen beseitigt werden; beim Anlassen in diesem Temperaturbereich tritt eine solche Sprödigkeit nicht auf. Daher wird es als irreversible Tempersprödigkeit bezeichnet. Bei vielen Stählen existiert die erste Art der Anlasssprödigkeit. Wenn Mo, W, Ti, Al im Stahl vorhanden sind, kann die Anlasssprödigkeit vom Typ I geschwächt oder unterdrückt werden.

Derzeit gibt es viele Meinungen über die Ursache der ersten Art von Temperversprödung, und es gibt keine abschließende Schlussfolgerung. Es scheint, dass es sich wahrscheinlich um ein umfassendes Ergebnis mehrerer Gründe handelt, und bei verschiedenen Stahlmaterialien wird es wahrscheinlich auch durch verschiedene Gründe verursacht.

Ausgehend von dem Temperaturbereich der ersten Art von Anlasssprödigkeit, der zufällig mit der zweiten Umwandlung von Kohlenstoffstahl beim Anlassen zusammenfiel, d. h. dem Temperaturbereich der Restaustenitumwandlung, wurde die erste Art von Anlasssprödigkeit als Restaustenit. Durch die Umwandlung wird der Austenit der plastischen Phase durch die Umwandlung verschwinden. Dieser Gesichtspunkt kann gut das Phänomen erklären, dass Elemente wie Cr und Si die erste Art von Anlasssprödigkeit auf eine hohe Temperatur treiben und die Zunahme der Menge an Restaustenit in die erste Art von Anlasssprödigkeit eintreten kann. Bei einigen Stählen entspricht die erste Art der Anlasssprödigkeit jedoch nicht vollständig der Umwandlung von Restaustenit. Daher kann die Restaustenit-Umwandlungstheorie den ersten Typ der Anlasssprödigkeit verschiedener Stähle nicht erklären.

Danach wurde die Theorie der Restaustenitumwandlung wieder durch die Carbiddünnschalentheorie ersetzt. Durch Elektronenmikroskopie wird bestätigt, dass beim Auftreten der ersten Art von Anlasssprödigkeit eine dünne Karbidhülle entlang der Korngrenze gebildet wird. Auf dieser Grundlage wird angenommen, dass die erste Art von Anlasssprödigkeit durch die dünne Karbidhülle verursacht wird. Es ist bekannt, dass die Bildung von spröden Phasen entlang der Korngrenzen spröde interkristalline Brüche verursachen kann. Die Frage ist, wie die beobachteten dünnen Karbidschalen gebildet werden.

Wie bereits erwähnt, werden nach dem Abschrecken von Stählen mit niedrigem und mittlerem Kohlenstoffgehalt Lattenmartensit und dünner schalenartiger Restaustenit mit hohem Kohlenstoffgehalt, verteilt entlang der Lattengrenzen, erhalten. Beim Anlassen bei niedriger Temperatur tritt in der Latte nur Kohlenstoffseigerung auf Martensit mit einem Kohlenstoffgehalt von weniger als 0.2% ohne Ausscheidung von Karbiden, während der Martensit mit einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 0.2% im Martensit gleichmäßig sein kann Übergangskarbide.

Wenn die Anlasstemperatur 200 °C überschreitet, können auch feine nadelförmige Karbide im kohlenstoffarmen Martensit ausfallen. Gleichzeitig bilden sich die θ-Karbidkeime an der Lattenmartensitstabgrenze und wachsen zu θ-Karbidstreifen. Die Bildung dieses θ-Karbids beruht nicht nur auf der Zersetzung von Restaustenit, sondern beruht auch auf der Auflösung der dispergierten metastabilen Übergangskarbide und feinen nadelförmigen θ-Karbide, die im Martensit ausgeschieden wurden. Dieses streifenförmige -Karbid ist das unter dem Elektronenmikroskop beobachtete dünne schalenförmige Karbid. Es ist ersichtlich, dass für Stähle mit mehr kohlenstoffreichem Restaustenit in der Lattengrenze die Restaustenit-Umwandlungstheorie mit der Theorie der dünnen Karbidhülle übereinstimmt.

Wenn Martensit mit hohem Kohlenstoffgehalt unter 200 °C angelassen wird, werden metastabile Übergangskarbide dispergiert und im flockigen Martensit ausgeschieden, und wenn die Anlasstemperatur höher als 200 °C ist, werden Streifen an der kohlenstoffreichen Zwillingsgrenzfläche ausgeschieden. - und θ-Karbide formen. Gleichzeitig lösen sich die ausgefällten θ-Karbide wieder auf. Die auf derselben Zwillingsgrenzfläche verteilten Streifen aus χ- und θ-Karbiden werden zu Karbidplatten verbunden, so dass entlang einer solchen Oberfläche wahrscheinlich Bruch auftritt, was die Sprödigkeit des Stahls erhöht. Wenn die Anlasstemperatur weiter erhöht wird, brechen die flockigen Karbide, aggregieren und wachsen zu körnigen Karbiden, so dass die Sprödigkeit abnimmt und die Schlagzähigkeit zunimmt.

Die dritte Theorie ist die Theorie der Korngrenzenseigerung. Das heißt, Verunreinigungselemente P, Sn, Sb, As usw. werden während der Austenitisierung an der Korngrenze konzentriert. Die Entmischung von Störelementen bewirkt eine Schwächung der Korngrenzen und führt zu Sprödbruch. Die Segregation von Fremdkörpern in der Austenitkorngrenze wurde durch Auger-Elektronenspektrometer und Ionensonde bestätigt [43,44]. Mn, Si, Cr, Ni, V können die Segregation von Störstellenelementen in der Austenitkorngrenze fördern, so dass sie die Entwicklung der ersten Art von Anlasssprödigkeit fördern können. Mo, W, Ti, Al können die Segregation von Störstellenelementen in der Austenitkorngrenze verhindern, so dass die Entwicklung der ersten Art von Anlasssprödigkeit unterdrückt werden kann.

2. Die zweite Art der Anlasssprödigkeit ist die reversible Anlasssprödigkeit.

Das heißt, nach der Versprödung, wenn wieder auf über 650 °C erhitzt und dann schnell auf Raumtemperatur abgekühlt wird, kann die Versprödung beseitigt werden. Nachdem die Versprödung beseitigt ist, kann es erneut zur Versprödung kommen, man spricht also von reversibler Anlasssprödigkeit. Die chemische Zusammensetzung ist ein Faktor, der die zweite Art der Anlasssprödigkeit beeinflusst. Nach verschiedenen Funktionen ist es in drei Kategorien unterteilt:

• (1) Verunreinigungsfaktoren P, Sn, Sb, As, B, S;
• (2) Ni, Cr, Mn, Si, C, die den zweiten Typ der Anlasssprödigkeit fördern;
• (3) Mo, W, V, Ti und Seltenerdelemente La, Nb, Pr, die den zweiten Typ von Anlasssprödigkeit hemmen;

Verunreinigungselemente müssen mit Elementen koexistieren, die die zweite Art von Anlasssprödigkeit fördern, um Anlasssprödigkeit zu verursachen.

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