回火脆性的抑制和防止

合理的选材和热处理可以抑制或防止第一类回火脆性的产生。从减少杂质元素在晶界偏聚的角度，冶炼上可采用真空熔炼、电渣重熔等技术以便从根本上减少钢中磷、硫等有害杂质的含量，也可以通过加入合金元素将有害杂质固定在基体晶内的方法以避免杂质向晶界偏聚。例如，加入钙、镁和稀十元素，能够减少硫向晶界的偏聚。为了扩大高强度钢的使用范围，可以通过加入硅的方法推迟马氏体的分解，提高第一类回火脆性的温区。工艺上采用形变热处理、亚临界淬火和循环热处理等措施减小晶粒度，降低晶界的平均杂质含量，能够减小钢的第一类回火脆性。

采用工艺手段改变回火过程中析出的Fe₃C形态，可以减小钢的第一类回火脆性。例如，40CrNi钢（3140钢)炉内回火和感应加热回火试验结果表明，炉内回火在270℃左右出现明显的第一类回火脆性，韧脆转化温度为-50℃感应加热回火没有明显的第一类回火脆性，韧脆转化温度降低到-135℃,。电子显微镜和X射线分析发现，270℃炉内回火的碳化物为长片状，感应加热回火的碳化物为均匀细球状。

第二类回火脆性

图8一5一8为淬火镍铬钢在400~650℃温度区间回火时，回火后冷却速度对其冲击吸收功的影响。可以看出，回火后炉冷的钢在500~550℃附近发主了明显的脆化。钢发生第二类回火脆性时，其室温冲击韧度大幅度降低的同时，韧脆转变温度显著提高，如图8一5一9所示。

图8一5一8 镍铬钢的第二类回火脆性

图8一5一9 第二类回火脆性对韧脆转变温度的影响

（1）l影响第二类回火脆性的因素

①化学成分的影响

第二类回火脆性主要发生在Cr, Mn或C_r - Ni, Cr - Mn等合金钢中。含Mn的质量分数少于0.5%的碳素钢不发生这类回火脆性。Ni, Cr, Mn不论单独加入还是复合加入钢中，均会促进钢的回火脆性，其影响按Ni, Cr, Mn的顺序增大，当它们复合加入时影响更大。钢中Cr和Mn质量分数的总量超过1%时，即会发生明显的高温回火脆性。Ni单独存在时对钢的回火脆性倾向影响很小，但在Cr一Mn钢中加入Ni却显著增大了钢的高温回火脆性敏感性。研究表明，高纯合金钢对回火脆性不敏感，因此，下业用钢的回火脆性与杂质元素密切相关。P, A_s, 5h和Sn是引起钢出现第二类回火脆性的卞要杂质元素。图8一5一10为杂质元素对Ni一Cr钢脆化度的影响。

图中纵坐标为脆化度，定义如下:使用更比冲击试验测出钢在无脆化状态和脆化状态下的韧一脆断口形貌转变温度FATT，然后取其差值。由图可见，Sb, P的影响最大，Sn次之，As的影响相对较小。Mo能够有效的抑制第二类回火脆性的产生。图8一S一11为含Mo量对钢的脆化度的影响。质量分数为0. 2%一0.5%的Mn对回火脆性的抑制作用最大，超过0.5%反而增大了钢的回火脆性倾向。W和Ti也是抑制钢的回火脆性元素。

2 其他因素的影响

并非只有马氏体组织在回火过程中才产生高温回火脆性，其他原始组织在高温回火脆性区回火也会发生不同程度的回火脆性。对第二类回火脆性的敏感程度按铁素体一珠光体、贝氏体、马氏体的顺序增大。另外，钢的回火脆性倾向随奥氏体晶粒的增大而增大。

图8一5一10杂质无素Ni一Cr钢脆化度的影响

脆化处理:450℃x 168h

图8一5一11含Mo量对脆化度的影响试验用钢的(质量分数):

C0.3%一Ni3%一Crl%一P0.025%

脆化处理500℃x100h

回火后冷却速度对高温回火脆性的影响很大。图8一5一12为回火冷却速度对30CrNi3A钢（SNCh31钢)的脆性的影响。若规定出现50%脆性断口的对应温度为韧脆转变温度FATT，则用0.33℃ /min的速度缓慢冷却使钢的FATT升高了100℃以上。