什么是回火？人孔等管道設(shè)備回火處理要求

　　將人孔等管道設(shè)備的材料加熱到AC1以下某個(gè)溫度，保溫后自然冷卻下來的熱處理工藝過程叫回火。

　　應(yīng)該說，在人孔等管道設(shè)備的材料中如果沒有不穩(wěn)定的晶格畸變，或者沒有不穩(wěn)定的低溫組織，那么金屬的回火熱處理是沒有什么意義的。但很多產(chǎn)品在變形加工完成或焊接之后，可能會存在不穩(wěn)定的晶格畸變問題，而晶格畸變的存在在金屬內(nèi)將產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，這個(gè)內(nèi)應(yīng)力會導(dǎo)致材料機(jī)械性能(主要是塑性和韌性)和 性能的下降，嚴(yán)重時(shí)會直接導(dǎo)致金屬材料的開裂或延遲開裂。此時(shí)對金屬材料進(jìn)行回火熱處理，可消除其內(nèi)應(yīng)力，從而使材料的性能得到改善和恢復(fù)。

　　另一方面，金屬材料經(jīng)過正火或淬火后，會得到不穩(wěn)定的馬氏體和少量的過冷奧氏體組織。馬氏體的存在使材料的硬度和強(qiáng)度升高，但卻使其塑性和韌性大幅度下降。過冷奧氏體的存在會使產(chǎn)品的形狀和尺寸不穩(wěn)定，甚至長時(shí)間常溫靜置都會使它發(fā)生轉(zhuǎn)變。過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變過程又常伴隨著體積的變化，從而引起產(chǎn)品的尺寸和形狀變化。此時(shí)對材料進(jìn)行回火熱處理，可以使不穩(wěn)定的馬氏體組織和過冷奧氏體組織發(fā)生轉(zhuǎn)變，從而成為穩(wěn)定的其它組織。

　　一般情況下，人孔等管道設(shè)備的正火后得到的組織中主要是鐵素體和珠光體，而馬氏體和過冷奧氏體的量很少，有時(shí)可以忽略不計(jì)，此時(shí)對正火后的材料進(jìn)行回火熱處理是沒有意義的，故工程上應(yīng)用的某些低碳鋼，經(jīng)正火后不再進(jìn)行熱處理的道理正在于此。而對淬硬性或淬透性較強(qiáng)的材料，正火后組織中得到馬氏體和過冷奧氏體的量比較多，以致不能再忽略不計(jì)，有些材料甚至正火后得到的組織 是淬火組織，故此時(shí) 需要象淬火一樣，正火后再進(jìn)行回火。為了論述方便，這里僅以淬火組織進(jìn)行回火處理的轉(zhuǎn)變過程進(jìn)行介紹，而正火后的回火則視材料不同而比照處理。

　　淬火組織在回火過程中將發(fā)生下列四個(gè)階段的轉(zhuǎn)變：

　　1、 階段轉(zhuǎn)變：它是發(fā)生在80℃~200℃溫度區(qū)間的轉(zhuǎn)變。當(dāng)加熱到該溫度區(qū)間時(shí)，淬火組織中的馬氏體將部分分解，并生成與它共格的ε碳化物(Fe2.4C)，使馬氏體的過飽和碳含量降低，得到的組織為回火馬氏體組織。而在溫度低于80℃時(shí)，由于碳原子沒有得到遷移所需的足夠能量，故沒有轉(zhuǎn)變發(fā)生。

　　由于人孔等管道設(shè)備此時(shí)的ε碳化物極為細(xì)小，又與馬氏體共格，故其基本組織仍為過飽和的固溶體組織。此時(shí)材料的機(jī)械性能沒有發(fā)生太多的變化，僅僅是降低了淬火組織應(yīng)力和材料的脆性。 階段轉(zhuǎn)變過程又稱低溫回火。低溫回火常用在刀具和量具的調(diào)質(zhì)處理中。

　　2、第二階段轉(zhuǎn)變：它是發(fā)生在200℃~300℃溫度區(qū)間內(nèi)的轉(zhuǎn)變。當(dāng)溫度加熱到該溫度區(qū)間時(shí)，材料中的殘余過冷奧氏體開始轉(zhuǎn)變，生成回火貝氏體。因?yàn)樵撾A段的馬氏體轉(zhuǎn)變?nèi)圆幻黠@，因此殘余過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變成了影響材料性能變化的突出因素，人孔等管道設(shè)備 終得到的回火馬氏體+回貝氏體組織導(dǎo)致了材料脆性的明顯增加，行業(yè)中又常稱材料的這類脆性為 類回火脆性。這類回火脆性在工程上是毫無意義的，而且也不能通過其它處理方式將它消除，故工程上常避免在該溫度區(qū)間內(nèi)進(jìn)行回火。

　　3、第三階段轉(zhuǎn)變：它是發(fā)生在350℃~500℃溫度區(qū)間的轉(zhuǎn)變。當(dāng)加熱到該溫度區(qū)間時(shí)，過飽和的碳原子相繼從α-Fe固溶體內(nèi)析出生成滲碳體，而且 次轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的ε碳化物也逐漸變?yōu)闈B碳體(Fe3C)，從而得到回火屈氏體組織。此時(shí)材料的內(nèi)應(yīng)力大大減少，人孔等管道設(shè)備其硬度和脆性也 降低。但由于此時(shí)的滲碳體尚未長大，而是以細(xì)小的顆粒存在于鐵素體之間，故材料仍保持較高的強(qiáng)度和較好的韌性。這一轉(zhuǎn)變過程稱為中溫回火。中溫回火常用在彈簧的調(diào)質(zhì)處理中。

　　4、第四階段轉(zhuǎn)變：它是發(fā)生在500℃~650℃溫度區(qū)間的轉(zhuǎn)變。當(dāng)加熱到該溫度區(qū)間時(shí)，第三次轉(zhuǎn)變過程中的粒狀滲碳體開始發(fā)生聚合，使得原來的α-Fe固溶體和滲碳體發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶，從而形成回火索氏體組織。此時(shí)淬火馬氏體產(chǎn)生的固溶強(qiáng)化作用和晶格畸變強(qiáng)化作用已完全消失，材料得到了優(yōu)良的綜合機(jī)械性能。這一過程稱為高溫回火。高溫回火是工程中 常用的一種回火。

　　需要指出的是：對于含Cr、Mo、Si等元素的合金鋼，當(dāng)長時(shí)間在500℃~650℃溫度區(qū)間停留時(shí)，人孔等管道設(shè)備會出現(xiàn)回火脆化現(xiàn)象，行業(yè)內(nèi)常稱之為第二類回火脆性。第二類回火脆性產(chǎn)生的主要原因是材料中低熔點(diǎn)的雜質(zhì)元素銻、磷、錫、砷在晶界偏聚所致。這類回火脆性可以通過加熱到高溫回火溫度，然后急冷而加以消除。