钢材为什么会石墨化

⑴ 高温和低温对钢材一般有什么影响

随着温度的升高,钢材一般表现为强度降低,塑性韧性升高；钢材在高温下,即使所受的应力小于在该温度下的屈服点,也会发生缓慢的连续的塑性变形,即蠕变现象,钢材因材质不同而有不同的开始发生蠕变温度,对碳素钢为300-----350度,,对合金钢,大约400度以上出现蠕变现象,温度波动将会使蠕变极限降低； 在温度长期作用下,碳钢约在450度以上,0.5%Mo钢约在480度以上开始石墨化.石墨化会导致钢材的强度,弯曲 角和冲击韧性降低；温度愈高,钢材的球化过程愈快；合金钢材的时效过程与温度有很大关系,温度愈高,时效过程时间愈短；钢材在一定应力状态下,因高温影响,将发生金属的松弛,金属在高温下易发生氧化和腐蚀。 低温时，大多数钢材的屈服强度有所增加，而韧性下降。这种变化并不是一个连续的渐变过程，而是当温度降到某一临界温度时冲击韧性急剧下降，拉伸破坏不显现屈服突然脆断。金属材料在低温下呈现的脆性称为冷脆性，材料由延性破坏转变到脆性破坏的临界温度称为韧脆转变温度。为防止发生低温脆性破坏，钢材的最低允许工作温度就应高于韧脆转变温度的上限。

⑵ 钢材 加热 变形

用以制造高温承压元件的钢管

1 具有足够的蠕变强度、持久强度和持久塑性

通常以持久强度为设计依据，保证在蠕变的条件下安全运行

2 具有良好的高温组织稳定性

长期高温下不发生组织变化

3 具有良好的的高温抗氧化性

要求材料在高温条件下的氧化腐蚀速度小于0.1mm/a

4 具有良好的加工工艺性

要求冷加工性(冷态弯曲)和焊接性

2. 锅炉与压力容器用钢的分类

一、工作温度低于500℃的钢材

碳素钢和低合金结构钢

1 铁素体-珠光体结构钢

屈服强度σs为300-450MPa

16Mn，15MnV，15MnVN加入合金元素，固溶强化，结晶强化作用

2 低碳贝氏体类型钢

屈服强度σs为500-700Mpa

14CrMnMoVB延缓奥氏体分解，得到贝氏体，增加强度

3 马氏体型调质高碳钢

屈服强度σs为600Mpa以上

18MnMoNb和14MnMoNbB正火加回火，有良好的低温韧性

二、工作温度高于500℃的钢材

低合金热强钢和奥氏体不锈钢

1 低合金珠光体热强钢

15CrMo和12Cr1MoV，结晶强化，沉淀强化

2 低合金贝氏体热强钢

12Cr2MoWVTiB和12Cr3MoVSiTiB，特点：合金数量多而量少，高温强度高，抗氧化性强

3 奥氏体不锈钢

18-8型铬镍奥氏体不锈钢：1Cr18Ni9Ti和0Cr18Ni9Ti，高温强度高，抗氧化性强，且具有很高的韧性和较好的加工工艺性

3. 碳素钢

一、碳素钢中主要成分对性能的影响

1 碳的影响

碳增加，强度增大，塑性减少，可焊性变差，时效敏感性降低

2 锰的影响

脱氧(FeO)脱硫，改善热加工性能

3 硅的影响

脱氧

4 硫的影响

热脆性

5 磷的影响

冷脆性

6氧的影响

降低强度、塑性

7 氮的影响

提高强度、硬度，降低塑性

8 氢的影响

氢脆

二、碳钢的分类

化学成分：高(含碳量在于0.65%)、中(含碳量0.25-0.65%)、低碳钢(含碳量小于0.25%)

用途：普通碳素结构钢、优质碳素结构钢和碳素工具钢

1 普通碳素结构钢

甲类钢：按机械性能供应(A)，钢板，角钢等

2 优质碳素结构钢

按机械性能和化学成分供应

含碳量低：钢板、容器、螺钉、螺母

含碳量中：齿轮、轴

含碳量高：弹簧、钢丝绳

3 碳素工具钢(T)

高硬度和耐磨性，制造刀具、量具、模具

三、锅炉与压力容器常用碳素钢

承压元件主要使用低碳钢，因为塑性、韧性、加工工艺性和可焊性好

(1) 优质碳素结构钢

10号和20号无缝钢管

20号钢含碳量比10号钢多一倍，强度高，屈服极限σs和强度极限σb高20%，时效敏感性低，多采用20号钢

(2) 专用碳素钢

A3g A3R 15g 20g，冲击韧性好，金属表面和内部缺陷少

4. 普通低合金结构钢

低合金钢是在碳素钢的基础上加入少量Si,Mn,Cu,Ti,V,Nb,P等合金元素构成的，它的含碳量较低，多数小于0.2%。其组织多数仍为F+P。由于少量合金元素的加入可以大大提高钢材的强度，并改善了钢材的耐腐蚀性能和低温性能。

低合金钢可轧制成各种钢材，如板材，管材，棒材和型材等。它广泛用于制造远洋轮船、大跨度桥梁，高压锅炉，大型容器，汽车，矿山机械及农业机械等。

大型化工容器材料采用16MnR，生量比碳钢可减轻1/3。用15MnV制造球形贮罐，与碳钢相比节省45%。

焊接

5. 低合金热强钢

在原油加热，裂解，催化设备中，常用到许多能耐高温的钢材。如裂解炉管，要求承受650～800℃高温。

20号钢在540℃下于氧化性气体中，因氧化强度只有50MPa。因为石墨化。

常用的抗氧化钢

——Cr13SiAl,Cr25Ti,Cr17Ti,Cr25Ni2

热强钢

——12CrMo,Cr5Mo,1Cr18Ni9Ti,Cr25Ni20

6. 不锈耐酸钢

是不锈钢(耐大气)和耐酸钢(不锈)的总称，

铬不锈钢——1Cr13多用作化工机器中受力大的耐蚀零件，如轴，活塞杆，阀件，螺栓，浮阀等

0Cr13,Cr17Ti F组织，有良好塑性

铬镍不锈钢——1Cr18Ni9 18-8不锈钢

有较高的抗拉强度，较低屈服点，极好的塑性和韧性，焊接性能和冷弯成型性能好，用来制造贮罐，塔器，反应釜，应用最广。

7. 低温用钢

深冷分离，空分，液化气贮罐低温使用。

低温钢平均含碳量0.08～0.18%，单相F组织，加入适量的Mn,Al,Ti,Nb,Cu,V,N等元素改善钢的综合机械性能。

常用低温用钢

1) 低合金低温用钢

16MnDR -40℃ 机械性能优于一般低碳钢

2) 镍钢

2.25% -60℃
3.5% -100℃
9% -200℃

3) 高锰奥氏体钢

15Mn25Al4 其中Mn是形成A的基本元素，Al作为稳定A的元素。

4) 铬镍奥氏体不锈钢

18-8奥氏体不锈钢

国外低温设备用钢，以高铬镍为主，其次用镍钢，铜，铝。

⑶ 何谓石墨化石墨化的目的是什么

石墨化多用于指钢的石墨化。钢件在工作温度和应力长期作用下，会使碳化物分解成游离的石墨，称为石墨化。

很少人会希望自己的材料石墨化，因为石墨化会使钢的强度和塑性显著降低而引起钢件脆断，所以一般都是预防石墨化，很少有直接让刚才石墨化的。

抑制措施

向钢中加入Cr、Ti、Nb等合金元素，均能阻止石墨化过程；另外，在冶炼时不能用促进石墨化的Al脱氧；采用退 火或回火处理也能减少石墨化倾向。

要阻止石墨化现象，可在钢中加入与碳结合能力强的合金元素，如铬、钛、钒等，但硅、铝、镍等却起促进石墨化的作用。设计中可以采取的措施有：改变材质，如选择适合于中温条件下使用的压力容器用Cr-Mo钢；降低容器的设计使用寿命；适当提高容器的壳体厚度和降低受压元件应力水平等。

⑷ 耐热钢在高温情况下会发生哪些组织变化

1.碳化物的球化。高温下珠光体的碳化物由片状变为球状，转变后，钢的蠕变内强度下降。
2.石墨化容。高温作用下，耐热钢组织中的渗碳体易分解为铁和石墨。
3.固溶体中合金元素的贫化。高温下，耐热钢的原子扩散能力增加，导致合金元素的固溶体和碳化物之间的重新分配。
蠕变也是因为长期在高温环境下工作产生的。

⑸ 影响钢材石墨化的因素是什么

首先是使用的温度，这是决定因素，其次是暴露在石墨化温度范围内的操作时间，这也是重要的影响因素建议楼主将问题讲的详细一点

⑹ (讨论)钢材石墨化的原因及其对钢的性能有什么影响

T10钢进行多次的球化退火，或球化退火保持时间太长，特别是钢中SI的含量高，更易促进石墨化现象 出现此种现象，不易淬硬，钢的脆性增加。 至于CR12系列钢的石墨化，本人不知。至于采用石墨化的CR12做拉丝模，寿命更长，本人不能理解。的确，石墨可以起到润滑的作用，那如此说来，何不采用合金铸铁做拉丝模呢？寿命岂不是更苌？请陆工解答

⑺ (讨论)钢材石墨化的原因及其对钢的性能有什么影响

T10钢进行多次的球化退火，或球化退火保持时间太长，特别是钢中SI的含量高，更易促进石墨化现象
出现此种现象，不易淬硬，钢的脆性增加。
至于CR12系列钢的石墨化，本人不知。至于采用石墨化的CR12做拉丝模，寿命更长，本人不能理解。的确，石墨可以起到润滑的作用，那如此说来，何不采用合金铸铁做拉丝模呢？寿命岂不是更苌？请陆工解答
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⑻ 长期在高温条件下工作的钢材，会产生哪些组织劣化

在室温条件下，钢材的金相组织一般都相当稳定。但是，在高温条件下，金属原子的扩散活动能力增大，钢材的组织结构将不断发生变化。因而导致钢材的性能发生变化。温度愈高，原子的扩散能力愈强，在高温下使用的时间愈长，原子扩散得愈多，钢材的组织结构变化也就愈大。
长期在高温条件下工作的钢材，产生危害性的组织变化主要有：珠光体球化、石墨化及固溶体中合金元素的贫化。
常用的各种碳钢及低合金钢大都是珠光体钢。这种钢的正常组织由珠光体与铁素体组成。其中，珠光体又是由铁素体和渗碳体呈薄片状相互间夹而成，即片状珠光体。片状珠光体是一种不稳定的组织，当温度较高时，原子的活动能力增强，扩散速度增加，珠光体中的片状渗碳体逐渐转变成球状，再逐渐聚集成大球团，这种现象称为珠光体球化。珠光体球化会降低材料的室温强度，在中度球化的情况下，将使低碳钢和低碳钼钢的强度降低10-15，当严重球化时，强度降低约20-30。另外，珠光体球化还会使材料的蠕变极限和持久强度明显降低，加速高温承压部件在使用过程中的蠕变速度，减少工作寿命，导致钢材在高温和应力作用下的加速破坏。
石墨化主要发生在低碳钢和含钼量0。5的低碳合金钢上。在高温和应力的长期作用下，这种钢的组织中的渗碳体，自行分解为铁和石墨，这个过程称为石墨化。开始时，石墨以微细的点状出现在金属内部，以后，逐渐聚集为愈来愈粗的颗粒。石墨的强度极低，石墨化使金属材料的常温及高温强度下降，冲击韧性下降更大。如果石墨成链状出现，则非常危险。
长期在高温和应力条件下工作的钢材，由于高温使合金元素原子的扩散能力增加，会导致合金元素在固溶体和碳化物相之间发生转移过程。那些对固溶体起强化作用的合金元素，如铬、钼、锰等，会不断地脱溶，而碳化物相中的合金元素会逐渐增多，即合金元素由固溶体向碳化物转移，出现固溶体中合金元素的贫化现象。合金元素转移的结果，使材料的高温强度（蠕变极限和持久强度）下降。