回火对钢管低温脆性的影响及改善方法

回火是指将淬火后或正火后的钢管加热到临界温度A c1以下的某一温度，并保温一定时间，再以适宜的速度冷却到室温的一种热处理工艺。回火的目的是消除钢管淬火或正火过程中产生的残余应力，防止变形和开裂；增加钢的塑性和韧性。回火过程中，会发生以下几种变化：碳偏聚导致晶格缺陷、碳化物沉淀、残余奥氏体转变、马氏体回复和再结晶。回火时，随着回火温度的升高，马氏体将转变成回火马氏体、屈氏体及索氏体。

回火分低温回火（加热温度为150～250℃）、中温回火（350～500℃）和高温回火（500～650℃）。制定回火工艺时要特别注意钢管的回火脆性，包括低温回火脆性和高温回火脆性。

（1）低温回火脆性

钢在250～400℃回火时发生的回火脆性叫低温回火脆性。钢管已经发生了低温回火脆性之后，不能用重新加热的方法予以消除。因此，又将低温回火脆性称为不可逆回火脆性。钢管淬火后在250～400℃回火时，渗碳体在原奥氏体晶界或在马氏体界面上析出，形成薄壳状碳化物是导致发生低温回火脆性的原因。合金元素Mn、Cr会加剧脆化倾向，钢中加入Mo或者降低P、Sb、Sn等杂质元素含量，可以改善低温回火脆性，加入Si可以扩大发生脆化的温度范围，使钢管的回火温度提高到300～320℃。

（2）高温回火脆性

钢管在450～550℃之间回火，或在600℃以上温度回火，并在450～550℃缓慢冷却所发生的脆性叫高温回火脆性。高温回火脆性的发生与保温时间无关，而与冷却速度有关。如果将钢管重新加热到600℃以上温度后快速冷却，则可减轻或避免其脆性。因此，高温回火脆性又叫做可逆回火脆性。(www.xing528.com)

影响钢管高温回火脆性的因素主要有3个：

一是化学成分。已经证明，钢中P、Sn、Sb、As、S、B等杂质元素在500～550℃温度，会向原奥氏体晶界偏聚，产生高温回火脆性；Ni、Mn等合金元素可以和P、Sb等杂质元素发生晶界协同偏聚，Cr元素会促进这种协同偏聚，导致晶界的断裂强度降低，而产生高温回火脆性。抑制高温回火脆性的元素有Mo、W、V、Ti，这些元素的加入量有一最佳值，超过最佳值后抑制效果会变差，稀土元素也有类似的作用。

二是热处理工艺。高温回火脆化的过程，是一个受扩散控制且发生于晶界并使晶界弱化的可逆过程；因此，回火的温度和时间都会对钢管的脆性产生影响。回火温度在550℃左右，钢管的脆化速度最快；回火温度低于550℃时，脆化温度越低，脆化的速度越慢，但能达到的脆化程度越大；回火温度高于550℃时，随着等温温度的升高，脆化速度变慢，能达到的脆化程度也降低。当温度一定时，随着回火等温时间的延长，脆性不断增加。

三是组织。一旦发生高温回火脆性，钢管在回火前的原始组织以马氏体的回火脆性最为严重，贝氏体次之，珠光体最轻；而原奥氏体晶粒越细，高温回火脆性越轻。