过热、过烧鉴别方法
过热、过烧
(一)概述
锻造工艺过程中，如果加热温度控制不当常常容易引起锻件过热的现象。过热将引起材料的塑性、冲击韧度、疲劳性能、断裂韧度及抗应力腐蚀能力下降。例如 18CrZNi4WA钢严重过热后，冲击韧度由0.8～1.OMJ／m2下降为0.5MJ/m2。
一般认为，金属由于加热温度过高或高温保温时间过长而引起晶粒粗大的现象就是过热。至于晶粒粗大到什么程度算过热，应视具体材料而有所不同。碳钢（包括亚共折钢和过共折钢）、轴承钢和一些钢合金，过热之后往往出现魏氏组织（图片8-56）；马氏体和贝氏体钢过热之后往往出现晶内织构组织（见图片3-10）； 1Cr18Ni9Ti、1Cr13和Cr17Ni2等不锈钢过热之后α相（或δ铁素体）显著增多；工模具钢（或高合金钢）往往以一次碳化物角状化为特征判定过热组织（见图片3-11）。钛合金过热后出现明显的β晶界和平直细长的魏氏组织（图片8-423），这些通过金相检查便可以判定。对铝合金的过热现在没有明确的判定标准。
图片8-56过热的魏氏组织100×
图片3-10 20Cr2Ni4A钢模锻件晶内织构320×
图片3-11 W18Cr4V钢的过热组织500×
图片8-423 过热的魏氏组织500×
一般过热的结构钢经正常热处理（正火、淬火）之后，组织可以得到改善，性能也随之恢复。但是Cr—Ni、C—Ni—Mo、Cr—Ni—W、Cr—Ni—Mo—V系多数合金结构钢严重过热之后，冲击韧度大幅度下降，而且用正常热处理工艺，组织也极难改善，因此对过热组织，按照用正常热处理工艺消除的难易程度，可以分为不稳定过热和稳定过热两种情况。不稳定过热是用热处理方法能消除所产生的过热组织，亦称一般过热；稳定过热是指经一般的正火（包括高温正火）、退火或淬火处理后，过热组织不能完全消除。合金结构钢的严重过热常常表现为稳定过热。碳钢、9Cr18不锈钢、轴承钢、弹簧钢中也发生类似情况。
过烧，加热温度比过热的更高，但与过热没有严格的温度界限。一般以晶粒边界出现氧化及熔化为特征来判定过烧。如对碳素钢来说，过烧时晶界熔化、严重氧化（见图片3-12），工模具钢（高速钢、Cr12Mo等钢）过烧时，晶界因熔化而出现鱼骨状莱氏体（见照片5-8）。铝合金过烧时，出现晶界熔化三角区和复熔球等现象（见图片3-13）。锻件过烧后往往无法挽救，只好报废。
图片3-12 50A钢过烧组织（4%硝酸酒精溶液腐蚀）150×
图片5-8 锻裂外过烧的组织250×
图片3-13 LY2合金的过烧组织500×
下面侧重介绍稳定过热的机理及影响的因素。在此基础上简要介绍过热对力学性能的影响，过热、过烧的鉴别方法以及防止措施。
应当指出，这里讨论的稳定过热是对有同素异构转变的钢而言的。对没有同素异构转变的金属材料根本不存在这种问题，因为只要过热就是稳定的，用热处理的办法不能消除。对于有同素异构转变的钢，明确提出稳定和不稳定的概念，对指导锻压和热处理工艺具有重要的实际意义，因为在实际生产中，有时将稳定过热的锻件按不稳定过热的情况进行处理，结果，稳定过热引起的缺陷组织遗传在零件中，降低材料的性能，甚至在使用中造成严重事故。
（α＋β）钛合金和（α＋β）铜合金虽有同素异构转变，但过热之后也不能用热处理方法消除，性能显著下降。一些双相不锈钢，如 1Cr18Ni9Ti、1Cr13、Cr17Ni2等，过热之后α相（或δ铁素体）显著增加，使性能降低，用热处理方法也不易改善和恢复。
在钢中引起稳定过热的机理有两种：①由析出相引起的稳定过热；②由于晶粒遗传（组织遗传）引起的稳定过热。
（二）析出相引起的稳定过热
1.析出相引起的稳定过热的机理
钢在奥氏体区加热，随着温度升高，奥氏体晶粒粗大，特别是在机械阻碍物大量固溶于奥氏体以后，晶粒迅速长大，高温固溶于奥氏体的第二相（例如硫化锰），在冷却过程中沿原高温奥氏体晶界（或孪晶界）析出。由于它们的固溶温度高（一般都在1000℃以上），因此，一般热处理（淬火、退火、正火）时，在较低的奥氏体化温度（除莱氏体工具钢外都低于930℃）下，不再溶入基体。因此，这些第二相的分布、大小、形态和数量不会有多大程度的改变或基本不变，形成了稳定的原高温奥氏体晶界（或孪晶界）。概括起来就是：稳定过热是指钢过热后，除原高温奥氏体晶粒粗大外，沿奥氏体晶界（或李晶界）大量析出第二相质点或薄膜，以及其它促使原高温奥氏体晶界（或孪晶界）或其它过热组织稳定化的因素，这种过热用一般热处理的方法（扩散退火除外）不易改善或不能消除。
存在有稳定过热组织的零件受力时，沿晶界（或孪晶界）析出的第二相质点，常常是促
成微观裂纹的起因，引起晶界弱化，促使沿原高温奥氏体晶界（或孪晶界）断裂（尤其当基体韧性较好时）。图片3-14为裂纹沿有析出相的原奥氏体晶界扩展的情况。过热温度越高，高温稳定相固溶的越多，晶粒越粗大，冷却时析出的密度也愈大。这样的过热组织也愈稳定，晶界弱化也愈严重。
图片3-14 断裂沿析出相网络扩展160×
近年来研究结果表明，引起稳定过热的析出相不仅有硫化物（MnS），还有碳化物，氮
化物、硼化物（M
23CB）以及碳氮化钛（TiCN）、硫碳化钛（Ti
2
SC）等。
例如 Cr—Ni、Cr—Ni—W和Cr—Ni—Mo系合金结构钢稳定过热后，大量析出的主要是较细的MnS、图片3-15为35CrNiMo钢过热石状断口，图片3-16为石状断口过热小平面微观形态，是以MnS为显微裂纹核心的沿晶孔坑型断裂。
图片3-15 35CrNiMo钢石状断口
图片 3-16 石状断口的微观形态5000×
除合金结构钢出现稳定过热外，在碳钢、9Cr18不锈钢、GC15轴承钢、60SiMo弹簧钢、高速钢等钢种也常出现这种缺陷，而且不仅沿奥氏体晶界析出，沿孪晶界也有析出。
形成稳定过热的充分和必要条件是：①高温加热使奥氏体晶粒粗化；②冷却后沿原高温奥氏体晶界（或孪晶界等）大量析出高温稳定的第二相或者存在其它促使原高温奥氏体晶界稳定和弱化的因素。必须指出，单纯奥氏体晶粒粗化引起的过热只是一种不稳定过热；而奥氏体晶粒不粗大，单纯由大量第二相沿晶界析出引起的原奥氏体晶界弱化不属于过热问题。
2.影响稳定过热与不稳定过热的主要因素
由析出相引起的稳定过热程度，主要取决于析出相的成分和析出的密度。因此，影响稳
定过热与不稳定过热的主要因素除与加热温度高低和保温长短有关外，还主要和钢的化学成分、钢中微量元素（包括杂质元素）及含量、过热后的冷却速度、锻造变形程度等有关。
奥氏体晶粒愈粗大，愈易沿晶界析出。析出相的密度愈大，则沿晶界封闭的愈完整。如果沿奥氏体晶界析出的密度小或不完全封闭，则稳定性小。因此，在奥氏体晶粒大小一定的条件下，沿原高温奥氏体晶界析出相的密度大小，就决定着稳定程度的大小。如果析出相的质点很大，但密度极低，也不易形成稳定过热。
（1）钢的化学成分及微量元素的影响
由前面的例子中可以看出，钢的化学成分决定着析出相的种类，例如Cr—Ni、Cr—Ni—Mo—V、Cr—Ni—W系合金结构钢中的析出相是MnS；25MnTiB钢中由于Ti与S比Mn与S有更大的亲合力，主要析出Ti
2
SC、Ti（CN）等；而在高碳的9Cr18不锈钢中主要析出一次碳化物。
不同成分的析出相固溶于奥氏体中的温度不同，因而对稳定程度有重要影响。例如MnS、
AlN大量固溶的温度约在1200℃左右，TiCN的固溶温度在1350℃左右，Ti
2
SC在1350℃时还没有固溶。9Cr18不锈钢的一次碳化物固溶温度也在1000℃以上。析出相的固溶温度愈高，高温愈稳定，形成稳定过热的敏感性则愈低，但一经固溶和析出后，则很难消除。
稀土元素减少形成稳定过热与不稳定过热有重要影响。例如25MnTiB钢中，当
RE/S=1.5～2时，由于形成高温下稳定颗粒状稀土硫化物，可以细化1350～1400℃以下的奥
氏体晶粒，减少原奥氏体晶界上脆性第二相（TiSC、M
23（CB）
6
）的析出，降低过热敏感性。
（2）过热后冷却速度的影响
过热后冷却速度对是否形成稳定过热及其稳定程度有重要影响，它影响着析出相的数量和密度。冷却速度过快，第二相可能来不及沿晶界析出；冷却速度过于缓慢则析出相聚集成较大的质点，这两种情况均不易形成稳定过热。只有在第二相充分析出而又来不及聚集的冷却速度下才易形成稳定过热。因此相对的中等冷却速度最易形成稳定过热。
（3）塑性变形及热处理对稳定过热的影响
塑性变形可以破碎过热形成的粗大奥氏体晶粒并破坏其沿晶界析出相的连续网状分布，因此可以改善或消除稳定过热。
40MnB钢自1150℃直接空冷和经热轧后空冷呈现两种不同的断口情况。直接空冷的坯料原奥氏体晶粒粗大，析出相呈粗大的网状分布，经调质处理后为石状断口。而经热轧后空冷的原高温奥氏体晶粒细小，析出相分散，经调质处理后为纤维状断口。试验表明已经形成稳定过热，呈现石状断口的 18Cr2Ni4WA和 45钢，经重新加热改锻，当锻造比大于 4时，可基本消除稳定过热的组织，获得正常的纤维状断口。
用热处理方法改善或消除稳定过热是困难的，有时是不可能的。某些合金结构钢的试验表明：只有轻度稳定过热（即析出相密度较小，在断口上呈现细小，分散的石状情况）经二次正火或多次正火可以改善或消除。对于一般的稳定过热（在断口上分布的石状较多，石状尺寸较大）需经多次高温扩散退火和正火才可能得到改善，而对于较严重的稳定过热（石状较大、遍及整个断面），多次长时间高温扩散退人加正火也极难改善。
根据以上分析，为避免锻件稳定过热，从锻造工艺方面有下列有效对策：
1）严格控制加热温度，尽可能缩短高温保温时间。加热时坯料应避开炉子的局部高温区。
2）保证锻件有足够的变形量，一般当锻造比为1.5～2时，便有明显效果，锻造比愈大，效果愈显著。对模锻件来说，如预制坯后需再一次加热时，应保证锻件各部分均有适当的变
形量。
3）适当控制冷却速度。
根据我们协同某厂解决炮尾锻件石状断口的体会，恰当地采用上述对策，便可以有效地避免形成稳定过热石状断口。
（三）晶粒遗传引起的稳定过热
按传统的概念，钢在加热至正火温度时即发生相变和重结晶，使粗大晶粒得到细化。但是，有些钢种（主要是马氏体钢和贝氏体钢）过热后形成的粗晶，经正火后仍为粗大晶粒（指奥氏体晶粒）。这种部分或全部由原粗大奥氏体晶粒复原的现象称为晶粒遗传。
马氏体和贝氏体钢锻件，如果锻造加热温度与停锻温度较高和变形程度较小，容易形成粗大的奥氏体晶粒，冷却到室温后，在原来的一颗颗粗大奥氏体晶粒内，由于相变形成许多颗小晶粒，这些小晶粒的空间取向与原来奥氏体晶粒的空间取向保持一定的关系。例如马氏体的｛110｝面平行于奥氏体的｛111｝面，马氏体的＜111＞方向平行于奥氏体的＜110＞方向。从一个奥氏体晶粒形成的许多马氏体片与原奥氏体晶粒之间都有着这种位向关系（见图3-8和图片3-10）。也就是说，形式上是一颗大晶粒分割成许多颗小晶粒，而实质上还是原来的一颗大晶粒。正火加热时，这些小晶粒还原成原来的奥氏体晶粒，且空间取向基本上没有多大的变化。正火冷却时，一颗奥氏体晶粒又再次重新分割成若干个小晶粒。这样，正火前（即锻后）原来粗大的奥氏体晶粒经正火后形式上虽细化了（分割成许多小晶粒），但实质上由于很多小晶粒的位向与原来的奥氏体晶粒一致，由于在位向和大小上都继承了原始粗大奥氏体晶粒，所以在性能与断口上仍保留了原来粗大奥氏体晶粒的特征。这种粗大晶粒的遗传，使材料的力学性能，特别是韧性明显降低。由于这种晶粒遗传现象，马氏体钢、贝氏体钢锻件过热后的粗大奥氏体晶粒，用一般热处理工艺不易细化。
图3-8 马氏体、贝氏体钢过热组织加热时的重结晶示意图
产生晶粒遗传的条件是：
1）加热前的组织为奥氏体的有序转变产物（马氏体或贝氏体），它具有保留原始奥氏体晶粒取向的能力；
2）加热至奥氏体化温度时，铁素体和奥氏体均不发生再结晶，保持晶粒位向；
3）针状奥氏体得到充分发展。马氏体、贝氏体组织在加热相变时可能产生两种奥氏体形态，即针状（条状）奥氏体和球状奥氏体、针状奥氏体与母相保持一定的位向关系，才导致晶粒遗传，而球状奥氏体则不然。
某些珠光体类型的钢，例如 38CrMoAlA钢等，也易出现这种晶粒遗传现象。38CrMoAlA 钢在退火状态是珠光体加铁素体，由于Cr和Mo的存在，使C曲线（S曲线）右移，尤其当存在成分偏析时，在空冷状态下也常常得到贝氏体组织（局部）。经正火和调质后，该局部
处组织仍明显保留位向关系，奥氏体晶粒尺寸变化也不大。
1.影响晶粒遗传的几个因素
晶粒遗传的程度与锻件的过热程度、变形程度、加热速度、原始组织、化学成分等有关，分别介绍如下：
（1）过热程度
材料过热程度愈严重，晶粒遗传的程度也愈严重。由图3-9中可以看到，加热温度愈高时，奥氏体晶粒愈粗大，合金元素固溶的愈充分，愈均匀，冷却和以后加热时，愈易按有序转变的方式进行，保持位元向关系。
图 3-9 加热温度、热处理及塑性变形对晶粒平均直径的影响（2）变形程度
塑性变形对消除晶粒遗传有重要作用。由图3-9还可以看到，经1250℃加热后的坯料，经66％的变形后晶粒明显细化。这不仅是由于塑性变形时破碎了晶粒，打乱了组织的方向性，而且提供了足够的畸变能以满足晶粒细化时晶界能增加的需要。于是，在正火加热温度稍高于相交点时将促使α→γ按无序转变的方式形成奥氏体，破坏了原来的空间取向，所以相变后晶粒将得到充分的细化。
在实际生产中，锻件过热和局部区域处于小变形或临界变形的情况是经常存在的。因此，锻件中晶粒遗传的情况是经常出现的。
（3）加热速度
В.д.萨多夫斯基在他的《钢的组织遗传性》一书中认为钢的晶粒遗传与临界区的加热速度有关。在合金结构钢中，原始组织为马氏体时，缓慢加热（1～50℃／min）和极快速加热（＞100～500℃／s）时都易出现晶粒遗传。但在某些中间加热速度（10℃／min～100℃／s）时，晶粒遗传性不存在。在实际生产中，100～150℃／s的极快加热速度是很难达到的。因此，这里仅讨论缓慢加热和较快速加热对组织遗传的影响。
缓慢加热时，由于过热度小，相变驱动力小，球状奥氏体不易形成，只能形成针状奥氏体，它产生于条束边界，并沿着条的方向几乎一致地排列起来，随着温度升高和保温时间延长，针状奥氏体合并成粗大晶粒，即出现晶粒遗传。
较快速加热时，由于过热度大，相变驱动力大，除了在条束边界产生针状奥氏体外，还在旧的奥氏体晶界和条柬边界产生球状奥氏体，而且随着加热速度的提高，球状奥氏体所占的比例也越大，从而使晶粒遗传性降低。
加热速度不仅影响相变驱动力，而且还影响相变硬化效应的大小和再结晶温度的高低，从而影响晶粒遗传性。缓慢加热时，相变硬化的效应相对低些，而且在高温下相变应力部分地得到松弛，从而提高再结晶温度，增大晶粒遗传的倾向。例如 9Cr2Mo钢预先过热到1250℃，重新加热时，如采用缓慢速度（20℃/h）加热，奥氏体再结晶温度为 1080～1090℃。而快速加热时，则为940～990℃（相差约100℃），较易发生再结晶，故减小晶粒遗传性。
（4）原始组织
原始组织对晶粒遗传性有较大影响，晶粒遗传主要发生在马氏体、贝氏体组织中，而铁素体一珠光体组织一般不发生晶粒遗传。
在具有位的组织（马氏体、贝氏体）中，贝氏体组织在加热时最不利于球状奥氏体形成，因此，贝氏体组织的晶粒遗传性最严重。这是由于：①贝氏体的形成温度高于马氏体，它的位元错密度和储藏能比马氏体低。贝氏体是一种比马氏体较为稳定的组织，在加热时，贝氏体保持其形态结构的稳定性远比马氏体为高；②贝氏体加热相变时，其相变硬化效应比马氏体低，故再结晶温度高，晶粒遗传性严重。
（5）化学成分
化学成分对晶粒遗传有较大影响，它是通过形成一定的组织结构和组织状态来实现的。使C曲线右移，促使形成马氏体、贝氏体的合金元素（如 Cr、Ni、Mo等）易引起晶粒遗传，强烈形成碳化物的元素（如Ti、V、Nb等）对晶粒遗传的影响更为显著。这是由于Ti、V、Nb等形成的碳化物、氮化物沉淀在条束间以及原始奥氏体晶界，由于它们的稳定性高，在重新加热时不易溶解，于是，就容易把马氏体、贝氏体的轮廓和原始奥氏体晶界固定下来。在α→β相变时，这些高温稳定的化合物抑制再结晶，于是奥氏体便继承了原始的位向，形成原始粗大晶粒的恢复。只有加热到1000～1100℃，随着这些阻碍物的逐渐溶解和奥氏体再结晶的产生，粗大的旧晶粒才能被细小的晶粒所代替。
奥氏体区的冷却速度和预回火对晶粒遗传也有一定影响。
2.防止和消除晶粒遗传的对策
为防止和消除晶粒遗传可采用如下对策：
1）避免锻前加热温度过高，尤其对含有V、Ti、Nb等元素的高淬透性钢，更应严格控制加热温度；
2）避免锻件上存在小变形或临界变形的区域，尤其当坯料加热温度较高时，应使各部位均有足够的变形量；
3）大锻件锻造后，在奥氏体区应缓慢冷却或在奥氏体温度下采用较长的保温时间；采用中间重结晶退火或长时间高温回火加退火；
4）锻后热处理应尽可能获得铁素体一珠光体组织，将原始晶粒内的位向打乱，这是消除晶粒遗传的最有效的办法。但是，晶粒遗传主要出现在高合金钢中，而高合金钢的奥氏体极为稳定，例如 26Cr2Ni4MoV钢等温转变成珠光体的孕育期长达7h，生产中难以实现。近来的研究表明，采用降低奥氏体化温度，以减少奥氏体的合金化程度，从而使奥氏体稳定性降低的办法，可有效地得到珠光体转变；
5）采用两次或多次正火。因为每经过一次正火加热和冷却，位向关系就可能遭到一些破坏，经过多次加热和冷却，晶体学位向关系就可能基本被破坏，从而消除晶粒遗传；
6）对奥氏体稳定性高（尤其含有Ti、V、Nb等元素）的合金钢和截面尺寸大的重要锻件，可采用高温正火（退火）或反复高温正火（退火）的方法。因为在α→β的转变过程中比容发生变化，晶粒间产生相变内应力，使晶粒变形，产生了畸变能，在高温奥氏体区发生奥氏体再结晶，由于重新形核和长大，破坏了原来的空间取向，从而可使奥氏体晶粒细化；
7）应尽量提高650～800℃区间的加热速度，切勿在Ac
温度附近保温或缓慢加热。大
l
锻件在600℃左右保温后，应以最大速度加热到奥氏体再结晶温度，以减小晶粒遗传。
（四）合金钢过热、过烧的鉴别方法
对过热、过烧的判定，目前最广泛应用的是低倍（50倍以下）检查、金相分析和断口分析等三种方法。这三种方法相互配合，相辅相成地使用。
1.低倍检查
合金结构钢过热之后，在锻件低倍上表现为低倍粗晶。低倍粗晶的显示方法如下：一般采用1:1的盐酸水溶液热浸蚀。对材料纯洁度较差的电弧钢，采用10％～20％的过硫酸氨水溶液等冷浸蚀剂，效果较好。在过热锻件的酸浸低培试片上，按过热程度不同，用肉眼可观察到：轻微过热时有分散零星的闪点状晶粒；一般过热时晶粒呈片状或多边形；严重过热时则呈雪片状。目前尚无统一的低倍检验标准。
2.金相分析
利用腐蚀剂对磨制好的金相试样进行电解腐蚀或化学腐蚀，然后在金相显微镜下观察晶界及附近有无过热、过烧的特征，进而判定钢材是否过热与过烧。
在大多数情况下，应用饱合的硝酸铵水溶液对试件进行电解腐蚀，然后在显微镜上观察基体和晶界的颜色。过热钢奥氏体晶界呈白色，基体呈黑色。过烧钢晶界呈黑色，基体呈白色。
也可应用硝酸 [10％（质量分数）]加硫酸[10％（质量分数）]的水溶液或奥勃试剂，对试样进行化学腐蚀，效果也很好。已过热的钢在显微镜下可见到黑色断续或完整的晶界（有人认为黑色晶界是由于沿晶界析出的MnS被腐蚀造成的），而过烧钢的晶界则呈白色。
还有其它一些金相检查的方法，详见《锻件质量分析》一书。
3.断口分析
用断口来检查材料的过热、过烧，也是一种既简便又可靠的方法。通常有两类断口，一类叫“萘状断口”，另一类叫“石状断口”。石状断口是经调质处理后进行的检查。
所谓“萘状断口”是典型的穿晶解理断裂；而所谓“石状断口”是典型的沿晶断裂。萘状断口可以显示晶粒的大小，但不能反映第二相颗粒沿晶界析出的情况，即不能表征材料是否稳定过热。
采用“石状断口”来评定过热则有以下优点：
1）“石状断口”表面上出现的过热小平面的大小，反映了晶粒的大小；韧窝的大小和数量多少，反映了MnS等夹杂沿原奥氏体晶界的析出情况；
2）在纤维状断口上出不出现“过热小平面”，标志着稳定过热是否开始；
3）“过热小平面”的尺寸、形状、数量及分布情况，反映过热的严重程度。
当断口由纤维状完全变为“过热小平面”（石状断口）时，就表示严重过热了，可见在韧性状态下检查钢材是否过热，是比较合理的。
例如，某厂对18Cr2Ni4WA钢过热断口进行了研究，在950℃加热时获得正常纤维状断口，在1150℃加热时，在纤维状断口基体上出现了少数分散而细小的“过热小平面”，此时开始轻度过热。随着加热温度的进一步升高，“过热小平面”增多增大，在1400℃时断口的表面全是由大颗粒灰白色“过热小平面”组成，此时为严重过热断口。
（五）过热对力学性能的影响
对只是晶粒粗大的过热情况（不稳定过热），当试样主要呈穿晶韧窝断裂时，对力学性能影响不大；当试样呈穿晶解理断裂或沿晶脆性断裂时，晶粒越大，塑性和冲击韧度下降也越大。从稳定过热，例如晶粒粗大并同时有夹杂物沿原奥氏体晶界析中的情况，其试样断口
呈穿晶韧性和沿晶韧窝的混合断裂或沿晶韧窝断裂。过热愈严重，“过热小平面”尺寸在断口上所占的比例愈大时，塑性指针和冲击韧度降低也愈显著。过热还影响材料的疲劳强度和断裂韧度，特别是严重过热时，使疲劳强度和断裂韧度下降较大。表3-3和3-4列出了过热对45钢和18Cr2Ni4WA钢力学性能影响的资料，过热对40CrMnSiMoVA钢和40CrNiMo钢疲劳强度和断裂韧度的影响见表3-5和表3-6。
表3-3 过热对45钢力学性能的影响
表3-4 18Cr2Ni4WA钢的过热对力学性能的影响
表3-6 过热对40CrNiMoA钢锻件弯曲疲劳性能的影响
按传统概念，钢料过热后，出现魏氏组织，使性能下降。但近来一些研究结果认为，经同样温度奥氏体化后，生成魏氏组织的试样较生成等轴铁素体加珠光体的试样有较高的冲击韧度，较低的脆性转变温度和较大的韧性贮备，过热形成粗晶，降低钢的冲击韧度，而魏氏组织则提高钢的韧性。因此，过热时冲击韧度的降低主要是由晶粒粗大引起的。
过烧、过热
过热：是加热温度过高或在高温下保温时间过长，易导致奥氏体晶粒的粗大，粗大的奥氏体晶粒会导致钢的强韧性降低。 一般认为，金属由于加热温度过高或高温保温时间过长而引起晶粒粗大的现象就是过热。 至于晶粒粗大到什么程度算过热，应视具体材料而有所不同。碳钢（包括亚共折钢和过共折钢）、轴承钢和一些钢合金，过热之后往往出现魏氏组织；马氏体和贝氏体钢过热之后往往出现晶内织构组织；1Cr18Ni9Ti、1Cr13和Cr17Ni2等不锈钢过热之后α相（或δ铁素体）显著增多；工模具钢（或高合金钢）往往以一次碳化物角状化为特征判定过热组织。钛合金过热后出现明显的β晶界和平直细长的魏氏组织，这些通过金相检查便可以判定。对铝合金的过热现在没有明确的判定标准。一般过热的结构钢经正常热处理（正火、淬火）之后，组织可以得到改善，性能也随之恢复。但是Cr—Ni、C—Ni—Mo、Cr—Ni—W、Cr—Ni—Mo—V系多数合金结构钢严重过热之后，冲击韧度大幅度下降，而且用正常热处理工艺，组织也极难改善，因此对过热组织，按照用正常热处理工艺消除的难易程度，可以分为不稳定过热和稳定过热两种情况。不稳定过热是用热处理方法能消除所产生的过热组织，亦称一般过热；稳定过热是指经一般的正火（包括高温正火）、退火或淬火处理后，过热组织不能完全消除。合金结构钢的严重过热常常表现为稳定过热。碳钢、9Cr18不锈钢、轴承钢、弹簧钢中也发生类似情况。
过烧：加热温度过高，不仅引起奥氏体晶粒粗大，而且晶界局部出现氧化或熔化，导致晶界弱化等。过烧加热温度比过热的更高，但与过热没有严格的温度界限。一般以晶粒边界出现氧化及熔化为特征来判定过烧。如对碳素钢来说，过烧时晶界熔化、严重氧化，工模具钢（高速钢、Cr12Mo等钢）过烧时，晶界因熔化而出现鱼骨状莱氏体。铝合金过烧时，出现晶界熔化三角区和复熔球等现象。锻件过烧后往往无法挽救，只好报废。
钢的过热和过烧
员工培训之 钢的过热和过烧 钢的过热定义： 钢在加热到某一温度（称为过热温度）以上时，由于粗大的奥氏体晶粒晶界上的化学成份发生了明显变化（偏析），或在冷却后产生第二相沉淀，导致晶界脆化，从而降低钢的塑性和冲击韧性。 如果采用正常的热处理可使钢不发生晶间断裂，并使其机械性能得以恢复，则称为钢的不稳定过热。否则就称为钢的稳定过热，所以对于仅仅是在钢的临界点上加热而产生的晶粒粗化现象还不属于过热的范畴。 钢的过烧定义：钢在固――液相线温度范围内的某一温度（称为过烧温度）以上加热时，奥氏体晶界上发生了化学成份变化（偏析），而且局部或整个晶界出现烧熔现象。此时在晶界上形成了富硫、磷的液相，在随后的冷却过程中，或由于这种晶界上存在单纯的富硫、磷熔化层，或由于伴随着形成硫化物、磷化物的低熔点共晶组织，导致奥氏体晶界结合力的降低，机械性能严重恶化。钢过烧后性能的恶化是不能用热处理或热加工的方法来补救的。 解释： 不同钢种在高温加热过程中的变化有不同的规律。下面以最常用的中碳钢或中碳低合金钢在AC3至固――液相区范围内的加热以及组织和性能的变化分为三个阶段说明。 第一阶段：自AC3至过热温度的范围内，随着加热温度升高，奥氏体晶粒长大，出现针状铁素体（魏氏体）析出（温度越高，魏氏析出量越多）。在魏氏组织状态 下机械性能有所下降，但经过热处理以后，机械性能可以得到恢复。 第二阶段：自过热温度以上至过烧温度以下的区间内。随着加热温度升高到过热温度以上，钢中MnS不断溶解于基体，使奥氏体中硫的过饱和度不断增加。同时由于平衡偏析和非平衡偏析使硫在高温奥氏体晶界显著偏析，造成晶界弱化。在随后的冷却过程中，过饱和的硫将以MnS的形式析出在高温奥氏体晶界上。 这就是过热现象的本质。但是如果是加热至过热温度附近或稍高一些的温度，尽管已经出现了Ｓ在晶界上偏析，但在晶界上析出折MnS粒子不多，在经过调质处理后其机械性能可以得到恢复，所得到的断口为纤维断口，或有少量晶间棱面。这种过热称为不 稳定过热。加热温度进一步提高，硫在奥氏体中过饱和度进一步增加，晶界上出现严重偏析，则在冷却后在晶界上析出多量MnS粒子，将严重降低钢的塑性和韧性（ 见图３、图４）。在经过调质处理后所得的断口为石状断口，即典型的过热断口（ 见图５）。由于经过热处理后其性能不能恢复，这种过热称为稳定过热。 第三阶段：更高温度的加热，由于固溶体中硫含量的升高和硫的晶界偏析，降 低了固相线，在晶界上形成富硫淮液相。此时，由于磷在液相中的溶解度较固溶体中大，磷自固相往液相中扩散，在晶界上形成富含磷的液相。随后在冷却过程中晶界上出现树枝状、羊齿状或玫瑰花状Fe-MnS共晶体和FeP薄膜。 此外晶界上还沉定出多量球状或角状MnS粒子。由于原始奥氏体晶界严重弱化，使钢的塑性和韧性严重下降，其断口为石状断口（见图６）。
过热与过烧
钢加热超过一定温度时，奥氏体晶粒迅速长大，形成粗大的晶粒，这种现象称过热。碳钢对过热的敏感性小一些，合金钢则容易过热，在对过热敏感的钢种中，以镍铬钼钢最为突出。 过热与加热温度、加热时间有关。加热温度越高，时间越长，晶粒越变的粗大，而使钢的机械性能降低、变脆。 冶炼方法对钢的过热温度具有显著影响。电渣重熔钢比具有相同化学成分的电弧炉钢（非真空）的过热起始温度低，这是由于超纯钢里通常聚集在晶界、阻止晶粒长大的Al2O3等夹杂物极少存在，使它容易出现晶粒长大。由于钢的纯度而使过热起始温度降低的程度，已知为15℃以上。真空熔炼钢的过热起始温度较在大气熔炼的同种钢低30～40℃。例如40CrMnSiMoVA真空自耗重熔钢和电炉钢的过热温度分别为1160℃和1200℃。 一般过热对锻造影响不大，但过热严重（即俗称“稳定过热”）的锻造中过热区域会产生龟状裂纹。过热的金属，如果变形许可的话，可再锻或在锻后进行正火，将晶粒细化。但是Ni-Cr，Cr-Ni-Mo，Cr-Ni-W，Cr-Ni-Mo-V系多数合金结构钢严重过热之后，用正常热处理工艺极难改善，此种过热称为稳定过热。稳定过热时，除奥氏体晶粒粗大或大小晶粒混淆外，还会沿原奥氏体晶界析出硫化物（MnS）等异相质点。硫化物质点越多，原奥氏体晶界也就越稳定。虽然在以后的正火、淬火时钢重新奥氏体化了，但原奥氏体晶界上硫化物等质点的分布、大小和形状不会受到多大程度的改变，结果形成了稳定过热。过热组织，由于晶粒粗大，引起机械性能降低，尤其是（低温）冲击韧性大大降低。 钢长时间在高温炉内的强烈氧化介质中加热时，就会产生过烧。过烧的实质是高温的钢被炉气中的氧渗透到晶界处，使晶界氧化，形成脆壳，严重地破坏了晶粒之间的联结。过烧的钢料，在锻压时会崩裂成碎块，断面呈浅灰色。晶粒粗大，炉气中含氧越多，加热时间越长，越易过烧。过烧的金属是无法挽救的，在加热时必须特别注意。 在炼钢温度下，氧化物和硫化物在钢中都有一定的溶解度，在钢液凝固过程中，因氧化物和硫化物溶解度的变化，会按一定的规律析出非金属夹杂物。 硫化物的析出温度是个很重要的参数。在硫、锰含量高的钢种里MnS可以在奥氏体阶段都析出来，也都会固溶进去，就看速度随温度上下而变化，温度越低析出速度越快，量越多，而低硫低锰钢900C才开始析出，它低于热处理的奥氏体化温度而被固溶掉。 当MnS大量聚集在晶界上形成网状（的Ⅱ类硫化物）时，这种低熔点相极大地破坏材料的成形性及高温状态下的使用性。降硫限锰是主要应对方法——目前在高温用钢如石化反应器的16Mn、15CrMo、14Cr1Mo、2.25Cr1Mo（0.25V）等等钢种的抗氢致裂材料里都要求S≤0.002、Mn除16Mn外也有较大限制的其中一个原因就在此。另外，析出过程是S、Mn 平衡迁移的过程，它需要在冷却时聚集能量——过热钢具备了这种条件。 过烧钢就不谈了，因为它把晶粒间的金属键给破坏了，——这已经不是MnS析出的问题了，像鱼子一样，轻轻一碰就碎——废物一堆。 在热加工过程中，钢锭中的粗大枝晶和各种夹杂物都要沿着金属的变形方向被拉长，这样就使钢锭中的枝晶偏析和非金属夹杂物逐渐与热加工时金属的变形方向一致，成为带状组织。带状组织使钢的机械性能呈现各向异性，即沿纤维伸展的方向具有较高的机械性能，而在垂直于纤维伸展方向上机械性能较为低劣。严重带状组织的材料在热处理淬火时还容易产生沿
过烧
过烧 过烧种类: 过烧分铝棒过烧和挤压型材过烧二种！铝棒过烧分铸造过烧和挤压加热过烧二种！这里主要论述6000系合金挤压过程产生的过烧缺陷。 特性反映: 当铝棒加热温度或挤压后温度高于低熔点共晶的熔点，使低熔点共晶和晶界复熔的现象叫过烧。 特征反映: A:过烧的宏观组织特征。按过烧严重程度分铸锭和加工制品，铸锭方面：1:表面色泽变暗变黑(表面氧化)，2:表面起泡或起鼓(熔化后晶距扩张膨胀，内部网格化，表层同基体分离产生的现象，开裂基体引入空气)，3:晶粒粗化，4:开裂(脱皮)，5:粉末化，6:液化，7:复熔！型材方面：1：出口发红冷却后变暗变黑(表面氧化)，2：表面脱皮外形收缩，3：表面开裂，4：粉末化堵模。 B:过烧的显微组织典型特征。检查铸锭及加工制品是否过烧，只以显微组织特征为依据，其他方法只能作为旁证。对变形铝合金，根据国家标准，过烧的判定特征有3个，即复熔共晶球、晶界局部复熔加宽和3个晶粒交叉处形成复熔三角形。 用电子显微镜对复熔三角形处组织的研究发现，与复熔产物相接触的基体有梯田花样。梯田花样是枝晶露头的结晶台阶，与疏松内壁表面上的枝晶露头一样，表明该处的组织已发生过复熔。 过烧温度的界定: 合金中熔点最低的<低熔点共晶>开始熔化的温度为该合金的过烧温度。这同合金所含的成份及生成的合金共晶相有关。 6063材一般对达到560度称过热温度，是铝棒加热和型材热处理温度极限。而对过烧温度取值颇多，有591度的有615度，也有659度的，这恐怕取样上同铝棒所含合金成份有关系。 过烧的分类: 一般将过烧程度分为轻微过烧、过烧和严重过烧三种。
1：轻微过烧: 指温度达到熔点最低的<低熔点共晶>开始熔化的现象！而尚未达到其他共晶相溶解温度！此时合金其他晶粒组织结构尚稳定，无二次析出相弥散影响熔化的低熔点共晶晶粒，如果此时及时降温，低熔点共晶可就地重新合成！ 2:：（中度）过烧： 合金中有多种共晶界面，如果二个以上共晶受热熔化并聚集，过烧特征就会显现出来！ 3：严重过烧： 指过烧特征多，晶界严重复熔粗化和平直，低熔点共晶大量熔化和聚集。过烧后---热棒表面红彤彤，冷棒断面白刷刷，一碰就碎成灰。 过烧对性能的影响： 合金过烧后，低熔点共晶在晶界上和基体内复熔又凝固，改变了过烧前该处组织紧密相联的状态，对合金的连续性造成了普遍损害，对合金的力学性能、疲劳和腐蚀性能等都产生严重影响。因为合金过烧不能用热处理或加工变形消除，任何铸锭和制品发生过烧都为绝对废品。特别是用于航天工业的合金，更加不能允许。以6063合金铸锭为例，随着均火温度的升高，铸锭的强度和塑性都逐渐升高，当铸锭过烧后(，6063合金591℃)，性能开始下降，其中塑性下降最严重。 过烧的控制： 1：严格控制热处理的温度（考虑挤压变形升温30度和远离过热温度560度，实际操作取520度为宜）和保温时间 2：高温仪表定期检定，不允许使用检定不合格或超期仪表； 3：热处理炉内温度要均匀，炉料不能有油污，摆放要合理； 4：操作时要看对合金和卡片。 5：注意铝棒（红）和出口型材（青黑）的颜色。
过热,过烧鉴别方法
过热、过烧 (一)概述 锻造工艺过程中，如果加热温度控制不当常常容易引起锻件过热的现象。过热将引起材料的塑性、冲击韧度、疲劳性能、断裂韧度及抗应力腐蚀能力下降。例如18CrZNi4WA钢严重过热后，冲击韧度由0.8～1.OMJ／m2下降为0.5MJ/m2。 一般认为，金属由于加热温度过高或高温保温时间过长而引起晶粒粗大的现象就是过热。至于晶粒粗大到什么程度算过热，应视具体材料而有所不同。碳钢（包括亚共折钢和过共折钢）、轴承钢和一些钢合金，过热之后往往出现魏氏组织（图片8-56）；马氏体和贝氏体钢过热之后往往出现晶内织构组织（见图片3-10）；1Cr18Ni9Ti、1Cr13和Cr17Ni2等不锈钢过热之后α相（或δ铁素体）显著增多；工模具钢（或高合金钢）往往以一次碳化物角状化为特征判定过热组织（见图片3-11）。钛合金过热后出现明显的β晶界和平直细长的魏氏组织（图片8-423），这些通过金相检查便可以判定。对铝合金的过热现在没有明确的判定标准。 图片8-56过热的魏氏组织100×
图片3-10 20Cr2Ni4A钢模锻件晶内织构320× 图片3-11 W18Cr4V钢的过热组织500× 图片8-423 过热的魏氏组织500× 一般过热的结构钢经正常热处理（正火、淬火）之后，组织可以得到改善，性能也随之恢复。但是Cr—Ni、C—Ni—Mo、Cr—Ni—W、Cr—Ni—Mo—V系多数合金结构钢严重过热之后，冲击韧度大幅度下降，而且用正常热处理工艺，组织也极难改善，因此对过热组织，按照用正常热处理工艺消除的难易程度，可以分为不稳定过热和稳定过热两种情况。不稳定过热是用热处理方法能消除所产生的过热组织，亦称一般过热；稳定过热是指经一般的正火（包括高温正火）、退火或淬火处理后，过热组织不能完全消除。合金结构钢的严重过热常常表现为稳定过热。碳钢、9Cr18不锈钢、轴承钢、弹簧钢中也发生类似情况。
过热与过烧的区别
过热与过烧的区别 过热是由于锻造加热温度高,存在一定的保温,导致晶粒快速张大,而产生的过热组织.但是过热组织还有一种可能,是加热温度很快(比如感应加热),晶粒没有出现快速张大现象,但是锻造过程很快,产品是终锻后温度高,在锻后堆冷的时候晶粒继续张大,而产生过热组织. 过热：加热转变终了时所得奥氏体晶粒一般均较细小。但如果在转变终了继续升高温度，则如前所述，奥氏体晶粒将继续长大。如果仅仅是晶粒长大而在晶界上并未发生能使晶界弱化的某些变化，则被称为过热。过热将使随后的缓冷所得的铁素体晶粒、珠光体团以及随后的快冷所得的马氏体组织变粗，这将便钢的强度和韧性变坏。因此必须用再次热处理来校正由于加热不当而出现的过热现象。 过热：钢被加热到Ac3（见铁碳相图）以上某一温度，随着奥氏体晶粒的长大，在粗大的奥氏体晶界上，发生了化学成分的明显变化（主要是硫的偏析），在冷却时，或者在原始奥氏体晶界上保持了硫的偏析，或者产生了第二相（主要是硫化物）质点的网状沉积，导致晶界脆化，使钢的拉伸塑性和冲击韧性明显降低的现象。 如果没有硫的析出，不算是过热。 钢的过热温度 1200～1350℃之间。 过热钢的特征： 1、宏观断口： 产生结晶状断面或无金属光泽的灰白色粒状断面 2、显微特征： 粗大的A（奥氏体）晶粒，魏氏体组织，原始A晶界处S偏析或硫化锰沉淀 3、过热钢的机械性能： 塑性和冲击韧性明显降低，对强度和硬度基本无影响 4、钢发生过热后的补救措施： 正火，淬火和回火（注：钢淬火后都需要回火以提高其塑、韧性） 过烧：如果加热温度过高，不仅奥氏体晶粒已经长大，而且在奥氏体晶界上也已发生了某些能使晶界弱化的变化，称之为过烧。过烧的零件已经产生晶间裂纹。 过烧：钢被加热到接近固相线或固-液两相温度范围内的某一温度后，在十分粗大奥氏体晶界上不仅发生了化学成分的明显变化（主要是硫和磷的偏析），而且局部或整个晶界出现烧熔现象，从而在晶界上形成了富硫，磷的液相。在随后的冷却过程中，晶界上产生富硫，磷的烧熔层，并伴随着形成硫化物，磷化铁等脆性相的沉积，导致晶界严重弱化，从而剧烈降低钢的拉伸塑性和冲击韧性的现象。 钢的过烧温度： 通常比过热温度高几十至一百度左右 过烧钢特征： 1、宏观断口 无金属光泽的灰白色石状断面 2、显微特征 粗大的A晶粒，魏氏体组织，原始A晶界处富P，S烧熔层及原始奥氏体晶界上硫化锰和磷化铁沉淀。
焊缝“过烧”与热处理缺陷“过烧”
焊缝“过烧”与热处理缺陷“过烧” 近年来，发电机组的参数越来越高，尤其是超临界和超超临界发电机组的问世，热力系统大量采用中、高合金钢，如5Cr-1Mo、5Cr-1MoVTiB、9Cr-1Mo、9Cr-1MoVNb、9Cr-2MoVN、12Cr-1MoV以及奥氏体钢。这些钢中由于含有较高的活泼元素铬，在焊接时极易在焊缝根部产生“过烧”缺陷。“过烧”，又叫“烧枯”“ 烧焦”，与热处理缺陷“过烧”不是同一概念，而是中、高合金钢无熔渣保护焊接（TIG 和气焊，目前大力行业主要是TIG-钨极氩弧焊）所特有的根部缺陷。 焊缝“过烧”，一般产生在焊缝根部的打底层，呈泡沫状，高度宽度超过正常焊缝金属数倍。性质与一般气割后的产物—氧化渣差不多。在射线检验底片上形如菜花。 “过烧”产生的温度为固相线附近，而不是熔点以上；产生的时间是在钨极氩弧焊打底后的第一层填充焊道焊接过程中，而不是有些人认为的打底焊接过程中。在打底焊接过程中，氩气可以通过熔孔和间隙流到背面，在熔化和结晶过程中是能够保护焊缝和近缝区高温金属的。在第一层填充焊道焊接过程中，管内氩气或混合气体泄漏，保护失败时，当根层内表面温度达到固相线附近时，铬开始迅速氧化，氧化所产生的热量进而提高根层温度使根层焊缝金属达到燃点，根层焊缝金属部分或全部燃烧成氧化渣，或流掉或粘在焊缝金属上呈菜花状。这一过程可以从焊缝背面看到，燃烧时火花飞溅。 这些菜花状的氧化渣粘在焊缝金属上相当坚固，减小了管道的通流截面，对于大口径管道 影响不大；而对于小口径管子，影响就不可忽视了。尤其是锅炉受热面管子，降低了介质流量，即提高管壁温度，亦即缩短使用寿命，甚至可能造成长期过热爆管。 热处理过烧：钢被加热到接近固相线或固-液两相温度范围内的某一温度后，在十分粗大奥氏体晶界上不仅发生了化学成分的明显变化（主要是硫和磷的偏析），而且局部或整个晶界出现烧熔现象，从而在晶界上形成了富硫，磷的液相。在随后的冷却过程中，晶界上产生富硫，磷的烧熔层，并伴随着形成硫化物，磷化铁等脆性相的沉积，导致晶界严重弱化，从而剧烈降低钢的拉伸塑性和冲击韧性的现象。
钢的过热与过烧
张菊水编著上海科学技术出版社1984 1.1定义 钢一般都要进行热加工和热处理，以获得较高的强韧性或其他特殊性能。但是，加热温度过高，反而会导致钢的机械性能的恶化，甚至造成材料的报废。钢的这种现象不仅在经过高温加热的钢材中经常出现，而且也在钢锭、铸钢或焊接件中常常遇到。 钢的过热定义为钢在加热到某一温度（称作过热温度）以上是，由于粗大奥氏体晶粒晶界的化学成分发生了明显变化（偏析），或在冷却后发生了第二相的沉淀，导致了这种晶界脆化现象的发生，从而会显著地降低钢的拉伸塑性和冲击韧性。如果采用正常热处理方法可使钢免受晶间断裂，并使其机械性能得以恢复，钢这种过热称作钢的不稳定过热。否则，称作钢的稳定过热。按照这个定义，钢在临界点以上加热时，当仅仅产生晶粒粗化现象，尽管此时钢的屈服强度也有所降低，但还不属于过热的范畴。 钢的过烧定义为钢在固——液相线温度范围内的某一温度（称作过烧温度）以上加热时，奥氏体晶界上不仅产生了化学成分的变化（偏析），而且局部或整个晶界出现烧熔现象。此时在晶界上形成了富硫、磷的淳朴，在随后的冷却过程中，或者由于这种晶界上存在着单纯的富硫、磷的熔化层;或者伴随着形成硫化物、磷化铁或低熔点共晶组织，导致高温奥氏体晶界结合力降低，造成灾难性破坏，从而严重降低了钢的拉伸塑性和冲击韧性。这种机械性能的恶化，是不能用热处理或热加工方法来补救的。 钢的过热与过烧现象通常都可以采用特殊的化学试剂侵蚀技术、冲击断口试验、断裂表面的化学成分分析和微观断口观察等多种研究方法予以鉴别。 应当指出，过去一般都以经过热处理的钢是不出现石状断口作为钢的过热与过烧的重要判据。然而，这个观点至少在解释高碳钢、高合金钢以及钢锭和铸钢等的过热与过烧现象时遇到了困难。例如，高速钢、轴承钢以及某些合金结构钢在经受过热与过烧后，即使在状态下，有时也往往不出现石状断口，而是形成结晶状断口、瓷状断口或萘状断口;在经过热处理的铸钢中形成的典型晶间断口也不一定全都属于钢的过热与机理引起的。此外，以往认为MnS在高温奥氏体晶界常常是过热的标准特征，但是，上述观点不能解释诸如经过稀土金属处理过的钢，即使MnS夹杂完全消失，也依然存在过热现象的事实。同样，也不能解释硼钢的过热现象的。因此，在论述钢的过热与过烧现象时，本书着重注意到高温加热过程以及随后的冷却过程中奥氏体晶界成分的变化、第二相的溶解与沉淀以及对钢的机械性能影响的程度，而并不拘泥于某些钢在过热与过烧过程中出现的某种特殊现象。 1.2历史 钢的过热与过烧现象引起人们注意可追朔到十九世纪末叶。但是，人们对于这些现象由重视到进行系统而深入的研究，则是从本世纪初开始的。钢的过热与过烧现象研究课题的提出，毫无例外地依赖于钢与合金的冶金工艺、热加工工艺、铸造工艺、焊接技术，以及包括飞机发动机、宇航和其他空间技术在内的各种机器制造工业的发展。一切关于钢的过热与过烧研究成果的取得，又是宏观断口研究技术、金相技术和各种现代电子光学微观分析仪器成功应用的结果。大量的事例表明，钢的过热与过烧的科研成果极大地推动了钢铁和机器制造工业的发展，尤其是对于降低冶金和机械产品成本、节省能源、提高劳动生产率，以及保证产品质量、防止突然破坏事故的发生等等，起着重要的作用。 首先，让我们回顾一下研究钢的过热与过烧的先驱者Stansfield和Stead的工作，他们首先注意到钢在上临界点和固相线之间进行高温加热后，对于钢的组织和机械性能的影响。他们的发现具有十分重要的价值。据此，能够解释锻件和焊接件中的许多质量问题。随后，Joming和Austin就
工业锅炉过热器过烧爆管原因及预防通用版
安全管理编号：YTO-FS-PD190 工业锅炉过热器过烧爆管原因及预防 通用版 In The Production, The Safety And Health Of Workers, The Production And Labor Process And The Various Measures T aken And All Activities Engaged In The Management, So That The Normal Production Activities. 标准/ 权威/ 规范/ 实用 Authoritative And Practical Standards
工业锅炉过热器过烧爆管原因及预 防通用版 使用提示：本安全管理文件可用于在生产中，对保障劳动者的安全健康和生产、劳动过程的正常进行而采取的各种措施和从事的一切活动实施管理，包含对生产、财物、环境的保护，最终使生产活动正常进行。文件下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用。 1前言 锅炉的过热器是较易出现故障的部位，而大部分故障是因为过热器过烧而引起的泄漏、爆管。 工业锅炉过热器蒸汽温度一般不大于400℃，所以过热器蛇形管一般布置在锅炉炉膛出口处，属对流换热式过热器，其材料为20g钢，应用合金钢的较小，20g钢在设计壁450℃范围之内，使用寿命在10万小时以上，但在实际运行中，因为多方面原因的影响引起过热器管壁温度超过设计值，使其预期寿命大大缩短，严重时不到一个月便使之过烧破坏，极大地影响锅炉安全经济运行。本文结合笔者多年实践探讨引起过热器过烧的原因并且提出预防措施。 2原因分析 2.1过热器管内积垢积盐是引起过热器管过烧的首要原因 大多数过热器管过烧都是由于管内积垢积盐引起。由
工业锅炉过热器过烧爆管原因及预防参考文本
工业锅炉过热器过烧爆管原因及预防参考文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月
工业锅炉过热器过烧爆管原因及预防参 考文本 使用指引：此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 1前言 锅炉的过热器是较易出现故障的部位，而大部分故障 是因为过热器过烧而引起的泄漏、爆管。 工业锅炉过热器蒸汽温度一般不大于400℃，所以过 热器蛇形管一般布置在锅炉炉膛出口处，属对流换热式过 热器，其材料为20g钢，应用合金钢的较小，20g钢在设 计壁450℃范围之内，使用寿命在10万小时以上，但在实 际运行中，因为多方面原因的影响引起过热器管壁温度超 过设计值，使其预期寿命大大缩短，严重时不到一个月便 使之过烧破坏，极大地影响锅炉安全经济运行。本文结合 笔者多年实践探讨引起过热器过烧的原因并且提出预防措
施。 2原因分析 2.1过热器管内积垢积盐是引起过热器管过烧的首要原因 大多数过热器管过烧都是由于管内积垢积盐引起。由于给水，锅水处理不当，排污不当，造成锅内水大量含盐、含碱；锅炉运行过程中锅炉负荷太大，汽压突降，水位控制过高，汽水分离器效果差，使锅水中大量盐类物质随饱和汽进入过热器管中；或者煮炉过程特别是煮炉换水清洗时，大量高碱度煮炉药液进入过热器。在过热器管内温度环境下，所有进入过热器中的盐碱类物质，附着在管内壁形成较硬、大部分可溶解在盐垢混合物。这种高热阻的混合物，阻碍蒸汽吸收热量，对过热器管来说，蒸汽不能有效降低管壁温度，如果该混合物达到一定厚度，使管壁温度超过设计壁温，长时间超温，即可使管子遭到破
工业锅炉过热器过烧爆管原因及预防(正式)
编订：__________________ 审核：__________________ 单位：__________________ 工业锅炉过热器过烧爆管原因及预防(正式) Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑
文件编号：KG-AO-2165-14 工业锅炉过热器过烧爆管原因及预 防(正式) 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 1前言 锅炉的过热器是较易出现故障的部位，而大部分故障是因为过热器过烧而引起的泄漏、爆管。 工业锅炉过热器蒸汽温度一般不大于400℃，所以过热器蛇形管一般布置在锅炉炉膛出口处，属对流换热式过热器，其材料为20g钢，应用合金钢的较小，20g钢在设计壁450℃范围之内，使用寿命在10万小时以上，但在实际运行中，因为多方面原因的影响引起过热器管壁温度超过设计值，使其预期寿命大大缩短，严重时不到一个月便使之过烧破坏，极大地影响锅炉安全经济运行。本文结合笔者多年实践探讨引起过热器过烧的原因并且提出预防措施。 2原因分析
2.1过热器管内积垢积盐是引起过热器管过烧的首要原因 大多数过热器管过烧都是由于管内积垢积盐引起。由于给水，锅水处理不当，排污不当，造成锅内水大量含盐、含碱；锅炉运行过程中锅炉负荷太大，汽压突降，水位控制过高，汽水分离器效果差，使锅水中大量盐类物质随饱和汽进入过热器管中；或者煮炉过程特别是煮炉换水清洗时，大量高碱度煮炉药液进入过热器。在过热器管内温度环境下，所有进入过热器中的盐碱类物质，附着在管内壁形成较硬、大部分可溶解在盐垢混合物。这种高热阻的混合物，阻碍蒸汽吸收热量，对过热器管来说，蒸汽不能有效降低管壁温度，如果该混合物达到一定厚度，使管壁温度超过设计壁温，长时间超温，即可使管子遭到破坏。这种原因引起的爆管，通常使爆破管径变粗，外壁有明显纵向裂纹并且断口粗糙。 （1）给水、锅水处理不当，使过热器管内积盐积垢。工业锅炉给水或补给水一般采用软化水，即使用
过热及过烧
一般情况下过烧是由于加热温度太高,产品产生氧化而形成. 过热是由于锻造加热温度高,存在一定的保温,导致晶粒快速张大,而产生的过热组织.但是过热组织还有一种可能,是加热温度很快(比如感应加热),晶粒没有出现快速张大现象,但是锻造过程很快,产品是终锻后温度高,在锻后堆冷的时候晶粒继续张大,而产生过热组织. 过烧的零件已经产生晶间裂纹 过热主要表现是晶粒过分长大可通过今后的热处理改善。过烧则是晶粒间发生氧化，属不可逆转的缺陷 过热：加热转变终了时所得奥氏体晶粒一般均较细小。但如果在转变终了继续升高温度，则如前所述，奥氏体晶粒将继续长大。如果仅仅是晶粒长大而在晶界上并未发生能使晶界弱化的某些变化，则被称为过热。过热将使随后的缓冷所得的铁素体晶粒、珠光体团以及随后的快冷所得的马氏体组织变粗，这将便钢的强度和韧性变坏。因此必须用再次热处理来校正由于加热不当而出现的过热现象。 过烧：如果加热温度过高，不仅奥氏体晶粒已经长大，而且在奥氏体晶界上也已发生了某些能使晶界弱化的变化，称之为过烧。过热与过烧的区别在于奥氏体晶界是否发生弱化。 过热是晶粒粗大,晶界加宽的现象,而过烧是晶界晶粒部分低熔点合金相出现复溶现象,确定发生与否还要看加热的速率及温度
过热组织:晶粒粗大,粗大的马氏体,魏氏组织。过烧:是晶粒间发生氧化且晶界存在裂纹, 过烧是严重的过热 过热或过烧在金相检查中主要与晶粒和晶界作判定；不同的材料有不同的判定方法，结构钢以晶界出现网状特素体判过热，有孔洞判过烧，高温合金晶粒粗大判过热，晶界有空的孔洞、杂质判过烧。 过热：钢被加热到Ac3（见铁碳相图）以上某一温度，随着奥氏体晶粒的长大，在粗大的奥氏体晶界上，发生了化学成分的明显变化（主要是硫的偏析），在冷却时，或者在原始奥氏体晶界上保持了硫的偏析，或者产生了第二相（主要是硫化物）质点的网状沉积，导致晶界脆化，使钢的拉伸塑性和冲击韧性明显降低的现象。 如果没有硫的析出，不算是过热。 钢的过热温度 1200～1350℃之间。 过热钢的特征： 1、宏观断口： 产生结晶状断面或无金属光泽的灰白色粒状断面 2、显微特征： 粗大的A（奥氏体）晶粒，魏氏体组织，原始A晶界处S偏析或硫化锰沉淀 3、过热钢的机械性能：
金属过烧资料
什么叫知识匮乏？ 已焊接技术为例，即不懂或没有完全掌握焊接知识。 什么叫无知？ 不知道事情的真正缘由，而不成熟的处理事物。 需要了解掌握的几个关键焊接技术术语 1.什么叫埋弧自动焊接的焊接规范？ 焊接过程中使用的电流、电压、焊接速度、焊丝直径、钢板厚度等参数称作焊接规范 2.什么是埋弧自动焊的过热与过烧现象？ 若焊接规范使用过大,热影响区长时间在高温下停留,会使晶粒变得粗大,即出现过热组织。若温度进一步升高,停留时间加长,可能使晶界发生氧化或局部熔化,出现过烧组织。过热可通过热处理来消除,而过烧是不可逆转的缺陷。 过烧”是指焊缝金属在焊接过程中受热时间过长，造成晶粒粗大，晶粒边界被激烈氧化，焊缝表面发渣，甚至起皮。 产生过烧的原因是焊接速度太慢；焊接电弧在某处停留时间太长；焊缝加强面过宽或过高；
焊缝金属过烧后，由于碳元素的大量烧损，接头强度下降。过烧焊缝中金属晶粒大，尤其是魏氏组织，促使焊缝韧性及塑性下降。晶界在应力作用下还容易形成热裂纹，有时虽然焊接过程中不形成裂纹，但由于晶界强烈氧化后，晶粒之间的联系减弱，再次焊接过程中也容易形成再热裂纹，过烧金属的枝晶还容易形成偏析。总之，已产生过烧的金属其危险性很大，应当将焊缝及热影响区切掉重焊。 利用金像试验获得的魏氏组织图像
什么叫成形系数？ 熔焊时，在单道焊缝横截面上焊缝宽度（B）与焊缝计算厚度（H）的比值（φ=B/H），称为成形系数。（见图）
焊缝成形系数小时形成窄而深的焊缝，在焊缝中心由于区域偏析会聚集较多的杂质，抗热裂纹性能差，所以形成系数值不能太小，如自动埋弧焊时焊缝的成形系数要在（）之间，即焊缝的宽度至少为焊缝计算厚度的（）倍。根据酸洗试样验证成形系数； 什么叫熔合比及对焊缝的影响？ 熔合比是基本金属熔化的横截面F m与焊缝横截面积（F m+F t）的比值。（见上图） 熔合比实际上就是母材在焊缝中所占的比例。它主要影响焊缝的化学成分和力学性能。由于熔合比的变化反应了母材金属在整个焊缝所占比例发生变化。这就导致焊缝成分，组织和性能的变化，例如，母材中的含硫、磷杂质的含量比焊丝高，合金元素含量与焊丝也有差别，所以熔合比大的焊缝，由母材带入焊缝的杂质碳量和杂质就多，容易对焊缝产生不良影响。熔合比的数值变化范围较大，可在10%-85%的范围变化，而埋弧焊的变化范围一般约在60%-70%之间。 根据酸洗试样验证熔合比；
工业锅炉过热器过烧爆管原因及预防
工业锅炉过热器过烧爆管原因及预防 集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-
工业锅炉过热器过烧爆管原因及预防1前言 锅炉的过热器是较易出现故障的部位，而大部分故障是因为过热器过烧而引起的泄漏、爆管。 工业锅炉过热器蒸汽温度一般不大于400℃，所以过热器蛇形管一般布置在锅炉炉膛出口处，属对流换热式过热器，其材料为20g钢，应用合金钢的较小，20g钢在设计壁450℃范围之内，使用寿命在10万小时以上，但在实际运行中，因为多方面原因的影响引起过热器管壁温度超过设计值，使其预期寿命大大缩短，严重时不到一个月便使之过烧破坏，极大地影响锅炉安全经济运行。本文结合笔者多年实践探讨引起过热器过烧的原因并且提出预防措施。 2原因分析 2.1过热器管内积垢积盐是引起过热器管过烧的首要原因 大多数过热器管过烧都是由于管内积垢积盐引起。由于给水，锅水处理不当，排污不当，造成锅内水大量含盐、含碱；锅炉运行过程中锅炉负荷太大，汽压突降，水位控制过高，汽水分离器效果差，使锅水中大量
盐类物质随饱和汽进入过热器管中；或者煮炉过程特别是煮炉换水清洗时，大量高碱度煮炉药液进入过热器。在过热器管内温度环境下，所有进入过热器中的盐碱类物质，附着在管内壁形成较硬、大部分可溶解在盐垢混合物。这种高热阻的混合物，阻碍蒸汽吸收热量，对过热器管来说，蒸汽不能有效降低管壁温度，如果该混合物达到一定厚度，使管壁温度超过设计壁温，长时间超温，即可使管子遭到破坏。这种原因引起的爆管，通常使爆破管径变粗，外壁有明显纵向裂纹并且断口粗糙。 （1）给水、锅水处理不当，使过热器管内积盐积垢。工业锅炉给水或补给水一般采用软化水，即使用钠离子交换剂软化原水，降低入炉水硬度。如果钠离子交换树脂再生后，正洗不彻底，残余再生剂使软化水含盐大增，进入锅炉后使锅水大量含盐。或者锅内加药，排污不当使锅水含盐含碱过高。而锅水含盐含碱过高超过临界值时，汽包水容积中含汽增多，自由水面上泡沫增厚，减少了蒸汽空间的实际高度，飞溅的锅水被蒸汽大量带走。蒸汽通过过热器时，携带的锅水中的盐碱物质便附着在过热器管内壁上。 （2）锅炉水位控制不高，负荷太大或汽压突降使过热器管内积盐积垢。锅炉运行时，水位控制过高，便减小了汽包内蒸汽空间高度，当蒸汽空间较小时，大量飞溅的锅水被蒸汽带入过热器管中，锅炉负荷太大，超过临界负荷值（根据锅炉结构，运行工况每台炉都有其临界负荷值），汽包内汽水混合物质穿出水面时速度大大增加，锅水飞溅量增多，同时
过烧过热
oversintering；overfiring制品超过烧成温度称为过烧。烧结温度过高或烧结时间过长致使产品最终性能恶化的烧结。过烧的制品易出现变形、尺寸不符合要求、坯体或釉面有气泡等。 焊接中的过烧 “过烧”是指焊缝金属在焊接过程中受热时间过长，造成晶粒粗大，晶粒边界被激烈氧化，焊缝表面发渣，甚至起皮。这种缺陷特别在手工电弧焊全位位置管道焊缝的平焊接头或上爬坡处，以及气焊时容易产生。产生过烧的原因是焊接速度太慢；焊接电弧在某处停留时间太长；焊缝加强面过宽或过高；气焊时不恰当选用氧化焰等。 焊缝金属过烧后，由于碳元素的大量烧损，接头强度下降。过烧焊缝中金属晶粒大，尤其是魏氏组织，促使焊缝韧性及塑性下降。晶界在应力作用下还容易形成热裂纹，有时虽然焊接过程中不形成裂纹，但由于晶界强烈氧化后，晶粒之间的联系减弱，再次回执过程中也容易形成再热裂纹，过烧金属的枝晶还容易形成偏析。总之，已产生过烧的金属其危险性很大，就当将焊缝切掉重焊。 钢坯加热过程中的过热 钢在加热过程中的过热和过烧都意味着钢的结晶组织发生了变化。钢坯在高温下长时间加热时，钢的晶粒不断长大，当晶粒长大到一定程度时，晶粒间结合力减弱，钢的塑韧变坏。这种现象就是钢的过热。过热的钢坯在轧制过程中产生裂纹，使产品报废。如果钢坯温度继续上升，达到铁碳平衡图的液相线时，钢的晶粒边界便开始熔化。因为，钢在凝固过程中，非金属夹杂的凝固点较低，被留在金属晶粒之间最后凝固，当温度升高时，熔点低的夹杂先熔化。一旦晶粒边界开始熔化，则钢的结晶组织便遭到破坏，失去金属应具有的塑性和强度。这种现象称为钢的过烧。钢坯过烧后易折断和碎裂，喂入轧机轧制时便造成推钢事故。钢坯过热和过烧都是严重的加热质量事故，过烧是在过热的基础上发生的，情况更为严重。过热的钢坯若未经轧制，可将其冷却至700℃以下，然后重新加热使用，而过烧的钢坯无法恢复原来的组织状态，只能报废。高碳钢较低碳钢熔点低，若最高加热温度控制不当，往往发生钢坯过热和过烧现象，当轧制作业线突然出现故
热处理的缺陷与危害
钢丝热处理缺陷及其危害 一、过热与过烧 过热是指加热温度过高或保温时间过长，致使奥氏体晶粒显著粗化现象，这种现象在随后冷却的结果是线材内部晶粒粗大，钢丝的力学性能差，韧性很差。 过烧是指加热温度接近于某些低熔点相的熔化温度时，使处在晶界处的这些低熔点相发生熔化现象。过烧使得晶界被破坏，影响到晶粒与晶粒的结合力，因而钢丝强度很低，脆性极大。 过热与过烧都是由于加热温度过高或保温时间过长引起的。因此，其预防办法是严格按工艺要求控制钢丝加热温度和保温时间，并经常检查热工仪表的准确性。 二、氧化与脱碳 氧化是指钢丝在加热时，炉内的一些氧化性气体与钢丝中的铁起化学反应，在钢丝表面生成一层松脆的氧化铁皮。其化学反应如下： 2Fe+O2→2FeO Fe+H20→FeO+H2↑ Fe+COz→FeO+CO↑ 脱碳是指钢丝在加热时，钢丝表层溶于奥氏体的碳或渗碳体里的碳与氧结合，脱离钢丝表层，即钢丝表层的碳被烧掉。其化学反应如下： 2C+02→2C0↑ C+C02→2C0↑ C+H2O→CO↑+H2↑ C+2H2→CH4↑ 钢丝表面氧化不仅损耗金属，而且在酸洗时会增大酸耗。脱碳会降低钢丝表层的强度和硬度，影响其耐磨性，尤其会影响钢丝的疲劳强度。为了防止钢丝氧化与脱碳，可采用控制炉内气氛加热钢丝(明火加热时)、或在钢丝加热时采用气体保护。 三、钢丝脆断
钢丝脆断的原因是钢丝在冷却时，冷却速度过快，在钢丝局部或通条产生了脆性极大的马氏体组织。例如，钢丝在正火热处理刚出加热炉时，钢丝若与水或与控制冷却装置的小管(管外为冷水)接触，就会产生马氏体组织。钢丝在铅淬火处理时，向铅槽入口端覆盖的木炭粉洒水，若水接触到钢丝，也要产生马氏体组织。 四、钢丝通条性能不均 其特征是整根钢丝沿长度方向力学性能不均，承受冷变形能力差。 产生钢丝通条性能不均的原因主要有停车卸线、设备运转不正常；或者是钢丝穿线时未及时将钢丝插入铅液；钢丝若采用电接触加热，电压波动也会造成钢丝性能不均。 五、钢丝挂铅 所谓钢丝挂铅是指钢丝经铅淬火后，在钢丝表面附着断续的或连续的铅或氧化铅。一般来说，粗直径钢丝比细直径钢丝容易挂铅。钢丝挂铅其危害性很大，一是影响热处理后的电镀，二是影响下道工序进行的拉拔。 产生挂铅的原因很多，也很复杂，主要有以下几个原因： (1)半成品钢丝表面锈蚀。 (2)钢丝在铅槽内互相搅在一起，或铅槽压辊磨损严重，使钢丝刮伤。 (3)钢丝在铅槽入口端和出口端未覆盖好。 (4)钢丝进铅槽前未清洗干净(如硼砂引起挂铅)或太光滑。 (5)钢丝线温太高、铅液温度太低也容易挂铅。
浅谈常见热处理的缺陷及其影响
浅谈常见热处理的缺陷及其影响 摘要：热处理在机械制造整个工艺流程中，对产品质量好坏起着“承先启后”的关键作用。一些已接近成品的零部件，往往仅由于热处理不当而造成废品，使人力、物力、财力和时间遭受很大损失热处理质量的好坏涉及很多因素，虽然有不少热处理规范有章可循，但在很多情况下还没有摸清规律，仍然是“凭经验办事”。因此，使人很难在短期内对热处理的缺陷与过失做全面了解和掌握。本论文试图利用系统分析的思路和方法，对热处理的缺陷与过失作一整体而较全面的摘要式分析，分析产生各种缺陷与过失的原因。 【Abstract】 Heat treatment in the entire process in mechanical manufacturing，Good or bad product quality plays a "continuity" of the key role。Some parts have been close to finished，Often only the result of improper waste treatment，The human, material and financial resources and time suffer a great loss to their quality, heat treatment involves many factors，Although there are many rules to follow heat treatment specifications，However, in many cases do not find out the laws，Is still a "work rule of thumb".Therefore, Make it difficult in the short term treatment of defects and errors to do a comprehensive understanding and knowledge of, This paper attempts to use ideas and methods of system analysis, Defects and faults of the heat treatment to make a more comprehensive summary of the overall and type analysis, Analysis yielded a variety of reasons for defects and faults. 关键字：表面热处理；淬火；渗碳；缺陷