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钢铁在高温下会怎么样

发布时间:2021-02-16 19:40:18

① 600摄氏度高温对钢铁的生锈有影响吗

有很大影响,不仅腐蚀会加快,而且锈层成分也会改变。常温下锈层为红色,而此时的锈层为青黑色,比较致密的层状结构。

② 钢铁在高温中极速降温会怎样

金属硬而脆
实际上这种方法叫淬火,
你可以看看淬内火的容介绍http://ke..com/view/63818.htm

③ 高温金属快速冷却会怎么样

这个问题是有关金属材料制造学的,高温金属快速冷却,最平常的说法就是淬火。

这个词在工程领域叫做zhan huo,但是现在很多地方都读 cuì huǒ 就连一些老师都这样读啊,实在是可悲啊,实际教学与工程实践之间差距他打的表现啊,有的老师啊老师,都不知怎么说了,尤其是那些打字软件,更是恶心啊,一群知识缺乏者的玩意儿尽然连这个词都打不出了啊,但是按照cui huo打时,却能够出来,可悲啊 。垃圾的软件设计人,我为你可悲啊 。问题外的我们还是少说的好啊下面来说一些淬火的知识。

钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3(亚共析钢)或Ac1(过共析钢)以上某一温度,保温一段时间,使之全部或部分奥氏体化,然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下(或Ms附近等温)进行马氏体(或贝氏体)转变的热处理工艺。
通常也将铝合金、铜合金、钛合金、钢化玻璃等材料的固溶处理或带有快速冷却过程的热处理工艺称为淬火。
淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变,得到马氏体或贝氏体组织,然后配合以不同温度的回火,以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等,从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。也可以通过淬火满足某些特种钢材的的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。
淬火能使钢强化的根本原因是相变,即奥氏体组织通过相变而成为马氏体组织(或贝氏体组织)。
钢淬火工艺最早的应用见于河北易县燕下都遗址出土的战国时代的钢制兵器。
淬火工艺最早的史料记载见于《汉书.王褒传》中的“清水焠其峰”。
“淬火”在专业文献上,人们写的是“淬火”,而读起来又称“蘸火”。“蘸火”已成为专业口头交流的习用词,但文献中又看不到它的存在。也就是说,淬火是标准词,人们不读它,“蘸火”是常用词,人们却不写它,这是我国文字中不多见的现象。
淬火是“蘸火”的正词,淬火的古词为蔯火,本义是灭火,引申义是“将高温的物体急速冷却的工艺”。“蘸火”是冷僻词,属于现代词,是文字改革后出现的产物,“蘸”字本义与淬火无关。“蘸火”本词为“湛火”,“湛”字读音同“蘸”,而其字形又与水、火有关,符合“水与火合为蔯”之意,字义与“淬火”相通。“湛火”为本词,“蘸火”则为假借词。
淬火
quenching
将金属工件加热到某一适当温度并保持一段时间,随即浸入淬冷介质中快速冷却的金属热处理工艺。常用的淬冷介质有盐水、水、矿物油、空气等。淬火可以提高金属工件的硬度及耐磨性,因而广泛用于各种工、模、量具及要求表面耐磨的零件(如齿轮、轧辊、渗碳零件等)。通过淬火与不同温度的回火配合,可以大幅度提高金属的强度、韧性及疲劳强度,并可获得这些性能之间的配合(综合机械性能)以满足不同的使用要求。另外淬火还可使一些特殊性能的钢获得一定的物理化学性能,如淬火使永磁钢增强其铁磁性、不锈钢提高其耐蚀性等。淬火工艺主要用于钢件。常用的钢在加热到临界温度以上时,原有在室温下的组织将全部或大部转变为奥氏体。随后将钢浸入水或油中快速冷却,奥氏体即转变为马氏体。与钢中其他组织相比,马氏体硬度最高。钢淬火的目的就是为了使它的组织全部或大部转变为马氏体,获得高硬度,然后在适当温度下回火,使工件具有预期的性能。淬火时的快速冷却会使工件内部产生内应力,当其大到一定程度时工件便会发生扭曲变形甚至开裂。为此必须选择合适的冷却方法。根据冷却方法,淬火工艺分为单液淬火、双介质淬火、马氏体分级淬火和贝氏体等温淬火4类。
淬火效果的重要因素,淬火工件硬度要求和检测方法:
淬火工件的硬度影响了淬火的效果。淬火工件一般采用洛氏硬度计,测试HRC硬度。淬火的薄硬钢板和表面淬火工件可测试HRA的硬度。厚度小于0.8mm的淬火钢板、浅层表面淬火工件和直径小于5mm的淬火钢棒,可改用表面洛氏硬度计,测试HRN硬度。
在焊接中碳钢和某些合金钢时,热影响区中可能发生淬火现象而变硬,易形成冷裂纹,这是在焊接过程中要设法防止的。
由于淬火后金属硬而脆,产生的表面残余应力会造成冷裂纹,回火可作为在不影响硬度的基础上,消除冷裂纹的手段之一。
淬火对厚度、直径较小的零件使用比较合适,对于过大的零件,淬火深度不够,渗碳也存在同样问题,此时应考虑在钢材中加入铬等合金来增加强度。
淬火是钢铁材料强化的基本手段之一。钢中马氏体是铁基固溶体组织中最硬的相(表1),故钢件淬火可以获得高硬度、高强度。但是,马氏体的脆性很大,加之淬火后钢件内部有较大的淬火内应力,因而不宜直接应用,必须进行回火。
表1钢中铁基固溶体的显微硬度值
淬火工艺在现代机械制造工业得到广泛的应用。机械中重要零件,尤其在汽车、飞机、火箭中应用的钢件几乎都经过淬火处理。为满足各种零件干差万别的技术要求,发展了各种淬火工艺。如,按接受处理的部位,有整体、局部淬火和表面淬火;按加热时相变是否完全,有完全淬火和不完全淬火(对于亚共析钢,该法又称亚临界淬火);按冷却时相变的内容,有分级淬火,等温淬火和欠速淬火等。
工艺过程 包括加热、保温、冷却3个阶段。下面以钢的淬火为例,介绍上述三个阶段工艺参数选择的原则。
加热温度 以钢的相变临界点为依据,加热时要形成细小、均匀奥氏体晶粒,淬火后获得细小马氏体组织。碳素钢的淬火加热温度范围如图1所示。由本图示出的淬火温度选择原则也适用于大多数合金钢,尤其低合金钢。亚共析钢加热温度为Ac3温度以上30~50℃。从图上看,高温下钢的状态处在单相奥氏体(A)区内,故称为完全淬火。如亚共析钢加热温度高于Ac1、低于Ac3温度,则高温下部分先共析铁素体未完全转变成奥氏体,即为不完全(或亚临界)淬火。过共析钢淬火温度为Ac1温度以上30~50℃,这温度范围处于奥氏体与渗碳体(A+C)双相区。因而过共析钢的正常的淬火仍属不完全淬火,淬火后得到马氏体基体上分布渗碳体的组织。这-组织状态具有高硬度和高耐磨性。对于过共析钢,若加热温度过高,先共析渗碳体溶解过多,甚至完全溶解,则奥氏体晶粒将发生长大,奥氏体碳含量也增加。淬火后,粗大马氏体组织使钢件淬火态微区内应力增加,微裂纹增多,零件的变形和开裂倾向增加;由于奥氏体碳浓度高,马氏体点下降,残留奥氏体量增加,使工件的硬度和耐磨性降低。常用钢种淬火的温度参见表2。
表2常用钢种淬火的加热温度
实际生产中,加热温度的选择要根据具体情况加以调整。如亚共析钢中碳含量为下限,当装炉量较多,欲增加零件淬硬层深度等时可选用温度上限;若工件形状复杂,变形要求严格等要采用温度下限。
保温时间 由设备加热方式、零件尺寸、钢的成分、装炉量和设备功率等多种因素确定。对整体淬火而言,保温的目的是使工件内部温度均匀趋于一致。对各类淬火,其保温时间最终取决于在要求淬火的区域获得良好的淬火加热组织。
加热与保温是影响淬火质量的重要环节,奥氏体化获得的组织状态直接影响淬火后的性能。-般钢件奥氏体晶粒控制在5~8级。
冷却方法 要使钢中高温相——奥氏体在冷却过程中转变成低温亚稳相——马氏体,冷却速度必须大于钢的临界冷却速度。工件在冷却过程中,表面与心部的冷却速度有-定差异,如果这种差异足够大,则可能造成大于临界冷却速度部分转变成马氏体,而小于临界冷却速度的心部不能转变成马氏体的情况。为保证整个截面上都转变为马氏体需要选用冷却能力足够强的淬火介质,以保证工件心部有足够高的冷却速度。但是冷却速度大,工件内部由于热胀冷缩不均匀造成内应力,可能使工件变形或开裂。因而要考虑上述两种矛盾因素,合理选择淬火介质和冷却方式。
冷却阶段不仅零件获得合理的组织,达到所需要的性能,而且要保持零件的尺寸和形状精度,是淬火工艺过程的关键环节。
分类 可按冷却方式分为单液淬火、双液淬火、分级淬火和等温淬火等。冷却方式的选择要根据钢种、零件形状和技术要求诸因素。
单液淬火 将工件加热后使用单一介质冷却,最常使用的有水和油两种,其变、温曲线如图2中的曲线1。为防止工件过大的变形和开裂,工件不宜在介质中冷至室温,可在200~300℃出水或油,在空气中冷却。单液淬火操作简单易行,广泛用于形状简单的工件。有时将工件加热后,先在空气中停留-段时间,再淬入淬火介质中,以减少淬冷过程中工件内部的温差,降低工件变形与开裂的倾向,称为预冷淬火。
图2 各种淬火冷却的变温曲线示意图 曲线1-单液淬火;曲线2-双液淬火; 曲线3-分级淬火;曲线4-等温淬火
双液淬火 工件加热后,先淬入水或其他冷却能力强的介质中冷却至400℃左右,迅速转入油或其他冷却能力较弱的介质中冷却。变温曲线如图2中曲线2。所谓“水淬油冷”法使用得相当普遍。先淬入冷却能力强的介质,工件快速冷却可避免钢中奥氏体分解。低温段转入冷却能力较弱的介质可有效减少工件的内应力,降低工件变形和开裂倾向。本工艺的关键是如何控制在水中停留的时间。根据经验,按工件厚度计算在水中停留的时间,系数为O.2~O.3s/mm,碳素钢取上限,合金钢取下限。这种工艺适用于碳素钢制造的中型零件(直径10~40mm)和低合金钢制造的较大型零件。
分级淬火 工件加热后,淬入温度处于马氏体点(ms)附近的介质(可用熔融硝盐、碱或热油)中,停留一段时间,然后取出空冷。变温曲线如图2中曲线3。分级温度应选择在该钢种过冷奥氏体的稳定区域,以保证分级停留过程中不发生相变。对于具有中间稳定区(“两个鼻子”)型TTT曲线的某些高合金钢,分级温度也可选在中温(400~600℃)区。分级的目的是使工件内部温度趋于一致,减少在后续冷却过程中的内应力及变形和开裂倾向。此工艺适用于形状复杂,变形要求严格的合金钢件。高速钢制造的工具淬火多用此工艺。
等温淬火 工件加热后,淬入温度处于该钢种下贝氏体(B下)转变范围的介质中,保温使之完成下贝氏体转变,然后取出空冷,变温曲线如图2中的曲线4。等温温度对下贝氏体性能影响较大,温度控制要求严格。常用钢种的等温温度和时间列于表3。等温淬火工艺特别适用于要求变形小、形状复杂,尤其同时还要求较高强韧性的零件。
表3 中国常用钢种的等温温度和等温时间
与淬火相关的还有就是回火,退火,正火。他们与淬火之间的差别就是淬火的冷却速度比他们都快,具体的可以查阅与上面几种热处理相关的资料

④ 为什么钢铁在高温会融化变成水

因为高温的时候钢铁内部的分子受热变得很活跃,当温度很高的时候就离散成液体,或者气体

⑤ 钢铁材料在常温及高温下,其力学性能有何不同

高温,韧性硬度都下降,也就是变得软了。大炮的炮筒用钨钢造就是要提升对高温的耐受性。

⑥ 钢材在高温下的力学性能如何

如有耐低温要求45号钢不耐低温,没有耐低温性能要求,一般是常温下的力学性能

⑦ 高温下普通钢铁在空气中会发生化学腐蚀,为什么许多高温反应器依然采用钢铁材料

钢铁材料经过处理,可以在表面形成致密的氧化层,一般称钝化,磷化,发黑,可以阻止里面的铁进一步与氧反应。

⑧ 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。

⑨ 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。

⑩ 金属在高温加热后迅速冷却会发生什么为什么

金属在高温加热后迅速冷却可分两类,一类是黑色金属,即钢铁之类,版通过高温加热权后迅速冷却俗称淬火,可改变金属晶体组织结构,以达到达不同的硬度要求,这类金属淬火后硬度都可提高很多,另一类就是有色金属高温加热后冷却称为固容,也是通过这种处理来改变内部晶体组织结构,以达到使用或者是后加工序的要求的。一般有色金属高温加热后迅速冷却会变软,不象黑色金属,是刚好相反的。常见有铜、不透钢、铝之类。热处理是一门比较复杂的学问,在这里只简单说下,希望你明白。

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