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weldingpeng

木虫 (小有名气)


[交流] 【求助】马氏体耐热钢(高合金)淬火硬度为什么与碳钢和低合金钢不一样(含碳量一样)

一般来说,碳钢或者低合金钢淬火后得到完全的淬火马氏体,其硬度取决于含碳量(符合Krass总结的淬火马氏体与含碳量的关系图)。
在高合金情况下,尤其是马氏体耐热钢,同样含碳量,同样条件下得到完全的淬火马氏体,其硬度却要比普通碳钢高出好多。
这是为什么? 本来想解释成合金元素提供了这部分硬度,但是碳当量公式却不适用于高合金钢,如何能够定量的用合金元素来解释上面这一现象那?
有没有高手给指点一下,多谢!
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weldingpeng

木虫 (小有名气)


补充

是不是这个问题只能定性的说合金元素提供了这个硬度增值,而无法量化。
2楼2010-10-13 09:38:45
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weldingpeng

木虫 (小有名气)


仍然有疑问

举个例子, 马氏体耐热钢《含10%Cr,0.2%C》,固溶后淬火,得到完全淬火马氏体,硬度为600HV; 但是,普通碳钢《0.2%C》,固溶后淬火,得到完全的淬火马氏体,硬度为500HV。还要说明一下,这些硬度值多次不同位置打点得到的是平均值。
这样比较一下,不难发现,马氏体耐热钢得到完全淬火马氏体的硬度要比普通碳
钢高出100HV, 我认为,这仅仅用合金元素微观分布差别造成马氏体微观含碳量差别,进而造成这100HV差别来解释,使有些牵强的。
那么,用碳当量公式时,发现该公式只适用于低合金钢,对于马氏体耐热钢,得到的结果是碳当量2.5%〉〉0.2%, 所以无法解释。
这种情况下,是不是就要修正一下该公式那?
期望你的指点!
4楼2010-10-13 15:32:41
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weldingpeng

木虫 (小有名气)


一点想法

上面几位都强调了合金元素对硬度的重要性,下面我也谈谈我的看法。

硬度本质上是位错的多少以及其受阻碍程度,如果材料中本身硬度就高,例如淬火马氏体由于晶格畸变产生大量的位错;另外就是有弥散分布的析出相或者细晶粒,能够有效阻碍位错运动,那么该材料硬度就高。
马氏体是C在alfa铁素体中的过饱和间隙固溶体,由于碳的固溶造成晶格畸变,产生大量位错,进而得到较高的硬度;但是合金元素作为置换式固溶体,对晶格畸变的贡献不大,所以可以认为马氏体的硬度主要取决于含碳量。
低碳高合金钢和低碳碳钢所得到淬火马氏体都是板条马氏体,并且各种晶粒都差不多,所以可以认为,合金对淬火马氏体硬度的影响是不大的。
8楼2010-10-13 17:17:38
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weldingpeng

木虫 (小有名气)


我采用了Hall-petch 公式计算了一下,结果经理细化提供的硬度值还不到20HV。看来只能笼统说合金元素固溶强化提供了这部分硬度,但是我个人认为没有说服力。根本找不出强有力的证据。真是郁闷!
另外就是,这本身就不需要解释,或许这也是没有人来解释的原因。搞不懂。
11楼2010-10-14 11:18:56
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weldingpeng

木虫 (小有名气)



jic8417(金币+1):谢谢参与 2010-10-14 16:38:02
引用回帖:
Originally posted by sourbing at 2010-10-14 13:36:28:


道理没错,但你考虑的只是少量合金元素的影响较小,但如果高合金的话,就影响很大了,虽然合金元素主要是置换Fe,位置没有太大的变化,但合金元素和铁原子形成的晶格与单纯的铁是不同的,你能说金银铜铁锡铬钼 ...

你说的很对,高合金条件下,即使是置换式固溶的情况下,也会对硬度产生较大影响。但是我查了一下高铬钢文献,,固溶后淬火得到完全的马氏体的情况下,《都是0.2%C 和9%Cr》晶粒大小差不多,都是完全的淬火马氏体,有的人得到最高硬度是511,而有的人却是600HV,《这些都是取得平均值》为什么差别这么大? 这用合金元素是解释不通的。
13楼2010-10-14 13:58:15
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weldingpeng

木虫 (小有名气)


我考虑唯一的解释只能考察这两种钢中淬火之后,有没有析出相,然后利用OROWAN来解释他们之间的差别。不知道你是否同意,还请多多指点,谢谢!
14楼2010-10-14 14:01:25
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weldingpeng

木虫 (小有名气)


引用回帖:
Originally posted by sourbing at 2010-10-15 10:19:01:
如果是完全的淬火马氏体,那么是没有析出相的,你说的硬度差,有没有调查一下试样的厚度和硬度位置?厚试样的淬火处理内中外都是不一样的。
而且你说的完全淬火马氏体,有没有通过金相观察?有没有取硬度部位进行 ...

首先非常感谢你的指点。
第一,首先热处理方法一样,试样尺寸一样。
第二,我通过光镜,SEM,TEM确认都确实是完全淬火马氏体。
确实像你所说的,有很多因素在影响硬度差,但是我逐个排除影响因素,最后只剩下合金元素和析出相,首先,合金元素无法定量分析; 所以我只能把注意力投向析出相,这里有个问题,高合金钢中得到的完全淬火马氏体,在板条内部分布着很多细小的《10到30nm》析出相,但是通过TEM和萃取都得不到具体的diffraction pattern, 比较郁闷。这是不是马氏体高合金钢特有的现象。是不是由于这些细小颗粒造成了硬度高,搞不懂。
想请教一下,要想萃取这么细小的析出相,又没有和好的方法,因为我试了很多次,都萃取不到,不知道这里面是真没有,还是我的技术不到家,希望你能给与指点,谢谢!
16楼2010-10-15 10:42:08
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weldingpeng

木虫 (小有名气)


引用回帖:
Originally posted by sourbing at 2010-10-15 19:03:31:


对,马氏体内的弥散析出强化确实可以提高强度,影响硬度。而且就是特有的,我看的少,但锅炉管的基本上都会有。

弥散析出强化相尺寸应该小于几十个nm的颗粒,所以TEM因为基体的存在很难打出衍射光斑。至于 ...

你说的非常对,弥散析出相,非常小,10-30nm左右,TEM很难得到衍射斑点,萃取也很难得到,并且,我发现在萃取淬火马氏体中的析出相非常难,可能是由于硬度太高,大量的位错和颗粒缠绕在一起造成的,看别人的文献都是在回火状态下做的,所以我现在都怀疑是不是能够得到萃取试样。
另外我也担心,把大量的时间放在重复这种自己都没底的实验上,是不是在做无用功。心情很复杂,不过还是非常感谢你的帮助!谢谢!

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21楼2010-10-17 13:40:33
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