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細(xì)晶粒鋼（鋼材）

次瀏覽 | 更新時(shí)間：2023-05-20

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細(xì)晶粒鋼

鋼材

細(xì)晶粒鋼又名本質(zhì)細(xì)晶粒鋼，是金屬材料通過一些熱處理方法細(xì)化晶粒使其本質(zhì)晶粒度達(dá)到5至8級，從而提高其機(jī)械性能的鋼材。本質(zhì)晶粒度是指鋼在一定條件下奧氏體晶粒長大的傾向，在930±10℃保溫3～8h后測定奧氏體晶粒。

基本信息

中文名	細(xì)晶粒鋼
外文名	Fine grained steel
別名	本質(zhì)細(xì)晶粒鋼
特點(diǎn)	晶粒長大的傾向大大減少
細(xì)化方法	縮短變形后停留時(shí)間等
對比	粗晶粒鋼

收起

簡介

不同成分的鋼在加熱時(shí)，奧氏體晶粒長大的傾向是不同的。一種是鋼的奧氏體晶粒隨溫度的升高會迅速長大，這種鋼稱為本質(zhì)粗晶粒鋼；另一種鋼的奧氏體晶粒則不易長大，只有加熱到較高溫度(930～950℃)時(shí)才急劇長大，這樣的鋼稱為本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。鋼的本質(zhì)晶粒示意圖見下圖：

鋼的本質(zhì)晶粒示意圖

晶粒度標(biāo)準(zhǔn)等級分為8級，1級最大，8級最小。奧氏體晶粒在100倍顯微鏡下，其大小與標(biāo)準(zhǔn)的晶粒度進(jìn)行對比，凡度晶粒為1~5級的定為本質(zhì)粗晶粒鋼，5~8級的定為本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。此外，還有超細(xì)晶粒鋼。鋼的奧氏體晶粒大小是在一定加熱條件下形成的，稱為奧氏體實(shí)際晶粒度，它的大小對冷卻轉(zhuǎn)變后鋼的性能有明顯的影響，奧氏體晶粒越細(xì)小，則淬火后的晶粒也越細(xì)，力學(xué)性能也越好，特別是對沖擊韌度有明顯的提高。因此，鋼在淬火加熱時(shí)，為得到細(xì)小而均勻的奧氏體晶粒，首先要選用本質(zhì)細(xì)晶粒鋼；其次，加熱溫度必須控制，不能過高。

細(xì)化晶粒的方法

1、縮短變形后停留時(shí)間，加快軋后冷卻速率，抑制晶粒長大；

2、在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)軋制，細(xì)化母相奧氏體，相變后獲得細(xì)小鐵素體晶粒；

3、使母相奧氏體在加工硬化未得到回復(fù)狀態(tài)下發(fā)生鐵素體相變；

4、利用奧氏體晶粒內(nèi)部均勻分布的析出物作為相變形核質(zhì)點(diǎn)，細(xì)化晶粒。

上述方法所對應(yīng)的工藝措施有兩個(gè)方面：一是低溫、大壓下變形，這是獲得細(xì)晶鐵素體最有效的方法；二是軋后一段時(shí)間迅速進(jìn)入快速冷卻，這是易于實(shí)現(xiàn)的技術(shù)途徑。

應(yīng)用

當(dāng)鋼中加入合金元素；鉻、鉬、鈦、鎢、釩等，將使晶粒長大的傾向大大減少，即降低鋼的過熱敏感性。但本質(zhì)細(xì)晶粒鋼，當(dāng)加熱到所謂組織晶粒長大的合金元素及其碳化物一旦溶于奧氏體的溫度時(shí)，一般在950℃以上，并且常時(shí)間保溫，其晶粒便開始急劇長大。

細(xì)晶粒鋼用于石油化工、煤轉(zhuǎn)化、核電、汽輪機(jī)缸體、火電等使用條件苛刻、腐蝕介質(zhì)復(fù)雜的大型設(shè)備，如：水洗塔、第二變換爐、焦炭塔、脫硫槽、轉(zhuǎn)化氣余熱鍋爐、甲烷化爐、反應(yīng)器、再生器、加氫反應(yīng)器、甲烷化加熱器、轉(zhuǎn)化氣蒸汽發(fā)生器。

相關(guān)研究

鑒于我國鋼鐵材料發(fā)展正處于由以建筑用鋼為主向以機(jī)械制造用鋼為主的發(fā)展趨勢，因而我國鋼鐵材料近期在品種規(guī)格方面的主要工作是解決扁平材、管材和特殊鋼材生產(chǎn)中的關(guān)鍵技術(shù)難題。

在鋼鐵材料基礎(chǔ)理論研究和工藝技術(shù)裝備發(fā)展的基礎(chǔ)上，為了滿足不斷增長的需要，新型鋼鐵材料層出不窮。在碳素結(jié)構(gòu)鋼中出現(xiàn)了細(xì)晶粒鋼和超細(xì)晶粒鋼；在高強(qiáng)度低合金鋼中出現(xiàn)了高強(qiáng)度低屈強(qiáng)比建筑用鋼、雙相鋼、超深沖IF鋼、高強(qiáng)度IF鋼、TRIP鋼、抗硫化氫管線鋼、耐候鋼等；在合金結(jié)構(gòu)鋼中出現(xiàn)了微合金非調(diào)質(zhì)鋼、耐延遲斷裂螺栓鋼、長壽命齒輪鋼等；在超高強(qiáng)度鋼中出現(xiàn)了高強(qiáng)度和高韌性的馬氏體時(shí)效鋼、低合金超高強(qiáng)度鋼等；在不銹鋼中出現(xiàn)了耐苛刻介質(zhì)腐蝕不銹鋼、鐵素體時(shí)效不銹鋼、馬氏體時(shí)效不銹鋼、形狀記憶不銹鋼、超級深沖不銹鋼、超級易切削不銹鋼等；在軸承鋼中出現(xiàn)了超高潔凈度高碳鉻軸承鋼、控制淬透性軸承鋼等；在工模具鋼類型中有不變形模具鋼、易切削模具鋼、防振模具鋼、少偏析或無偏析高速鋼等。

研制開發(fā)具有高性能的新型鋼鐵材料，從而替代技術(shù)性能較差的老鋼鐵材料的過程，實(shí)際上也就是傳統(tǒng)材產(chǎn)業(yè)得以持續(xù)生存而不斷發(fā)展的過程。新型鋼鐵材料的不斷涌現(xiàn)一方面得益于相關(guān)基礎(chǔ)理論的發(fā)展，如微合金化理論的發(fā)展導(dǎo)致了近半個(gè)世紀(jì)數(shù)百個(gè)微合金鋼新鋼種的開發(fā)和生產(chǎn)應(yīng)用，而晶粒細(xì)化理論和形變誘導(dǎo)相變理論的發(fā)展導(dǎo)致了近年來超細(xì)晶鋼的迅速發(fā)展；另一方面也得益于新工藝技術(shù)的發(fā)如鋼中加氮技術(shù)的發(fā)展導(dǎo)致了高氮不銹鋼的開發(fā)，鋼中加鈣技術(shù)的發(fā)展導(dǎo)致了展，鈣處理鋼的開發(fā)，而超低碳鋼生產(chǎn)控制技術(shù)則直接推動了IF鋼、超低碳貝氏體鋼的發(fā)展。目前，全世界大量生產(chǎn)應(yīng)用的鋼種大致為3000多種，其中一半以上是近20年來新研制開發(fā)的。

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