PCrNi3MoVA耐磨板回火脆性的相关问题

  对高强度厚壁火炮身管材料研究表明,无论PCrNi3MoVA耐磨板还是PCrNi4MoV耐磨板、PCrNi4WMoV耐磨板都遇到了回火脆性这一技术问题。关于低合金钢的可逆性回火脆性现象早已引起人们的重视,并做了大量的研究工作。有些冶金工作者对回火脆性研究多采用阶梯冷却和等温脆性法,测定回火脆性钢的FATT。用SEM观察其断口断裂形态,并用AES观察晶界上析出杂质元素和合金元素浓度来研究钢的回火脆性。其研究结果表明,FATT温度越高,ΔFATT温度增量越大,钢的回火脆性断裂形态均呈沿晶断裂,其晶界上析出杂质元素。

  引起回火脆性的主要因素是以杂质存在的P、Sb、Sn、As等作为合金元素使用的Si、Mn等脆化元素及增加脆化杂质脆化作用的元素Ni、Cr、C等向原始奥氏体晶界可逆偏析引起的。在产生回火脆性的过程中,合金元素和脆化杂质元素向奥氏体晶界析出不是一个孤立行为,而是互相影响、相互制约的,是并存的行为。有的冶金工作者指出,奥氏体晶粒尺寸、显微组织也是控制钢的回火脆性的主要元素。

  鉴于上述研究结果,如何使PCrNi3MoVA耐磨板在Rp≥1029MPa(105kg/mm2)情况下,其回火脆性倾向减少到最低程度,其各项性能指标均达到1029MPa强度等级,这是当前研究的主要课题。为了进一步提高该钢的韧性,减少其回火脆性倾向,认为在PCrNi3MoVA耐磨板化学成分规定范围内,必须对某些元素进行合理的调整,在冶炼过程中加以严格控制。就实际情况看,对杂质元素Sb、Sn、As从技术管理角度尚无良好的控制措施,但对P、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、C等诸元素还是完全可以进行合理的调整并加以严格控制的,并通过热处理实现细化钢的晶粒、获得满意的显微组织。为此对PCrNi3MoVA耐磨板提出以下几点看法。

  首先,奥氏体晶粒度对回火脆性倾向有一定影响。在不同状态下回火脆性敏感性低的纯净钢,随着奥氏体晶粒尺寸的增加,脆性转变温度稍有提高。而含有杂质元素P的钢在不纯净状态下,随着奥氏体尺寸增大,脆性转变温度急剧增加。这表明晶粒粗大将导致更严重的回火脆性,但这种影响只在回火脆性敏感性大的钢材中表现出来。为了减轻该钢的回火倾向,必须在调质过程中采用快速加热、高温正火、低温淬火,使其晶粒均匀细化。

  其次,显微组织对回火脆性敏感性有一定影响。当耐磨板获得M或M+B时,回火脆性敏感性小,反之则增大。均匀的低温贝氏体组织特别是P含量高时,回火脆性增大。为此必须在上述成分调整的基础上,在耐磨板淬火过程中降低水温,增加水冷时间,使炮身管式部位获得大量马氏体组织,这也是减轻回火脆性的主要措施。