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冷軋精密光亮鋼管的冷脆性(或低溫脆化傾向)用韌性一脆性轉(zhuǎn)化溫度Tc表示。高純鐵(0.01%C)的Tc在一100C,低于此溫度則完全處于脆化狀態(tài)。冷軋精密光亮鋼管中大多數(shù)合金元素都升高冷軋精密光亮鋼管的韌性一脆性轉(zhuǎn)化溫度,增加冷脆傾向。在室溫以上韌性斷裂時,冷軋精密光亮鋼管的斷口為韌窩型斷口,而在低溫下脆性斷裂時為解理斷口。冷軋精密光亮鋼管的低溫脆化的原因是:(1)形變時位錯源產(chǎn)生的位錯被障礙物(如晶界、第二相等)阻塞時,局部應(yīng)力超過冷軋精密光亮鋼管的理論強度而產(chǎn)生微裂紋。(2)幾個塞積的位錯在晶界合成一個微裂紋。(3)兩個{110)滑移帶相交處反應(yīng),引起不動位錯%26lt;010%26gt;,呈楔形微裂紋,它可沿{100}解理面裂開(見圖1b)。增加冷軋精密光亮鋼管冷脆的因素有:(1)固溶強化元素。磷升高韌性一脆性轉(zhuǎn)化溫度強烈;還有鉬、鈦和釩;含量低時影響不大而含量高時升高韌性一脆性轉(zhuǎn)化溫度的元素有,硅、鉻和銅;降低韌性一脆性轉(zhuǎn)化溫度的有鎳,先降低后升高韌性一脆性轉(zhuǎn)化溫度的有錳。(2)形成第二相的元素。以第二相增加冷軋精密光亮鋼管冷脆重要的元素為碳,隨冷軋精密光亮鋼管中碳含量增加,冷軋精密光亮鋼管中珠光體含量增加,平均每增加1%珠光體體積,韌性一脆性轉(zhuǎn)化溫度平均升高2.2℃。圖2為鐵素體一珠光體鋼中碳含量對脆性的影響。加入鈦、鈮和釩等微合金化元素,形成彌散分布的氮化物或碳氮化物,引起冷軋精密光亮鋼管的韌性一脆性轉(zhuǎn)化溫度上升。(3)晶粒尺寸影響韌性一脆性轉(zhuǎn)化溫度,隨晶粒粗化,韌性一脆性轉(zhuǎn)化溫度升高。細(xì)化晶粒則降低冷軋精密光亮鋼管的冷脆傾向,這是廣為應(yīng)用的方法。
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光亮退火可保持精密鋼管外表光亮、尺寸精度,越來越受到客戶的青睞。在保護氣氛中實現(xiàn)的表面無氧化和不脫碳的冷軋板帶退火。保護氣氛有單一的惰性氣體氬或氦,也有混合氣體CO-H2-N2-CO2(DX),N2-H2(HNX),N2-CO2-H2等。這些混合氣體中的成分經(jīng)過調(diào)整能使帶鋼退火過程中的氧化與還原、脫碳與滲碳速度相等,從而實現(xiàn)板帶的無氧化和無脫碳的退火。退火后板帶表面有不可見的氧化膜,保護金屬光澤。
根據(jù)爐氣與鋼的化學(xué)反應(yīng)及其變化規(guī)律,制備和應(yīng)用保護氣氛,確定防止氧化和脫碳的條件。CO2和H2O能使帶鋼表面氧化和脫碳;CO和CH2能使帶鋼表面氧化層還原和鋼表面滲碳;H2雖然能使氧化層還原,也能使鋼表面脫碳。光亮退火因素取決于H2O、CO2、H2氣氛和Fe的氧化還原反應(yīng)。N2和其他惰性氣體是鋼的中性保護氣氛,其中N2應(yīng)用多,但必須除去其中的氧性化氣氛,方能起到良好的保護作用。一般常用N2與H2的混合保護氣氛。
根據(jù)精密管產(chǎn)生脆性的回火溫度范圍,可分為低溫回火脆性和高溫回火脆性。精密管低溫回火脆性 合金鋼淬火得到馬氏體組織后,在250~400℃溫度范圍回火使鋼脆化,其韌性一脆性轉(zhuǎn)化溫度明顯升高。已脆化的精密管不能再用低溫回火加熱的方法,故又稱為%26ldquo;不可逆回火脆性%26rdquo;。它主要發(fā)生在合金結(jié)構(gòu)鋼和低合金超高強度精密管等鋼種。已脆化精密管的斷口是沿晶斷口或是沿晶和準(zhǔn)解理混合斷口。產(chǎn)生低溫回火脆性的原因,普遍認(rèn)為:(1)與滲碳體在低溫回火時以薄片狀在原奧氏體晶界析出,造成晶界脆化密切相關(guān)。(2)雜質(zhì)元素磷等在原奧氏體晶界偏聚也是造成低溫回火脆性原因之一。含磷低于0.005%的高純精密管并不產(chǎn)生低溫回火脆性。磷在火加熱時發(fā)生奧氏體晶界偏聚,淬火后保留下來。磷在原奧氏體晶界偏聚和滲碳體回火時在原奧氏體晶界析出,這兩個因素造成沿晶脆斷,促成了低溫回火脆性的發(fā)生。
精密管中合金元素對低溫回火脆性產(chǎn)生較大的影響。鉻和錳促進雜質(zhì)元素磷等在奧氏體晶界偏聚,從而促進低溫回火脆性,鎢和釩基本上沒有影響,鉬降低低溫回火精密管的韌性一脆性轉(zhuǎn)化溫度,但尚不足以抑制低溫回火脆性。硅能推遲回火時滲碳體析出,提高其生成溫度,故可提高精密管低溫回火脆性發(fā)生的溫度。
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