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深冷處理之鑄鋼件的雙相區熱處理
近年來，用于低溫下的鑄鋼件日益增多，其中不少是低溫下的承壓件，這類鑄件大都對低溫沖擊韌度有嚴格的要求。

    在對鑄鋼件的種種要求中，對很多鑄鋼廠來講，最難的達標的就是沖擊韌度。通常為提高沖擊韌度而采取的措施不外以下幾種：

    ◆ 降低含碳量；

    ◆ 適當提高錳、碳比(Mn/c)；

    ◆ 加入合金元素，如Ni,Cr,Mo等；

    ◆ 降低含硫量；

    ◆ 減少鋼中的硫比物夾雜，改善硫化物夾雜的形態；

    ◆ 采用爐外精煉工藝；

    ◆ 改進熱處理

    上述各項措施中，改進熱處理是應當重視的首選方案，因為：

    ◆ 不導致鑄造工藝過程的重大調整；

    ◆ 不必添加設備；

    ◆ 生產成本增加很少。深冷處理

    1978年，E. G. Nisbett、R.D.ASP和D. E. Morgan等人發表了對鍛造碳鋼進行雙相區熱處理的研究結果。核電站用的碳鋼鍛件，經雙相區熱處理后，沖擊韌度約提高了兩倍，而抗拉強度只略有下降。

    此后，加拿大的鑄鋼業界和歐洲的一些企業對鑄鋼的雙相區熱處理進行了研究，也得到令人滿意的效果。

    1．什么是雙相區熱處理

    鑄件的雙相區熱處理，是在鑄件原實施的正火或淬火的基礎上，再加以只熱到雙相區的第二次正火或淬火處理。 
    雙相區在A1和A3之間，鋼在此范圍中不完全奧氏體化，組織由α加γ兩相構成，所以稱為雙相區。共析鋼沒有雙相區，所以，這種處理只適用于亞共析鋼。鋼的含碳愈低，其雙相區的范圍也就愈寬。深冷處理

    顯微組織為鐵素體加珠光體的亞共析鋼，加熱到A1以上的溫度，組織中的相變情況大致如下：

    a．剛超過A1（727℃）

    鐵素體基本上保持不變，珠光體逐步轉變為奧氏體。新的奧氏體晶粒在珠光體團的邊界上生核，珠光體中的片狀碳化物粗大化并變成球狀。隨著轉變過程的進行，碳從球狀碳化物向不斷長大的奧氏體中擴散。這樣，就在原有的球光體內形成新的鐵素體晶粒。珠光體發生這種轉變所需的時間，因鋼中合金元素含量和溫度而異，但是，在雙相區內經1小時大約可完成 90%。由珠光體形成的奧氏體，其初始含碳量接近共析成分（即0.77%左右）。深冷處理

    b．加熱到雙相區內較高的溫度

    如將鋼加熱到較高的溫度，則奧氏體區會進一步擴大到原有的鐵素體中，奧氏體的含碳量也會逐步降低到接近鋼的成分。原有的鐵素體中也可能形成一些小而孤立的奧氏體。深冷處理

    鑄鋼件在雙相區保溫后再冷卻時，生成的奧低體又轉變為珠光體和鐵素體。處理的主要效果是晶粒組織細化，因而能改善鋼的韌性。深冷處理

    2．熱處理工藝要點

    重要的鑄鋼件，在進行熱處理之前應進行一次均勻化退火，以消除魏氏組織。均勻化退火的溫度一般在A3以上100-150℃，在此溫度下保溫后爐冷。一般的鑄鋼件，可以不進行這種處理。深冷處理

    除有特殊要求的鑄鋼件外，一般都采用退火、正火或調質等熱處理工藝。

    采用退火處理的鑄鋼件，對力學性能的要求一般都不高，對這類鑄件，不必用雙相區處理。深冷處理

    采用正火或調質處理的鑄鋼件，如要求改善沖擊性能，可進行雙相區處理的試驗研究，以下意見可作為試驗時的參考。

    A．采用正火處理的情況

    碳鋼鑄件和低合鋼鑄件，一般都采用正火或正火、回火處理。正火處理時，加熱溫度應在A3以上30-50℃，保溫時間按鑄件截面厚度確定，一般為每25mm厚度1小時。深冷處理

    進行雙相區熱處理時，將經正火處理的鑄件再次加熱到A1以上，A3以下的某一溫度，保溫后空冷。A3的具體值因鋼的含碳量和合金元素含量而不同，可從熱處理手冊中查到，雙相區處理的具體溫度值值，應由試驗的結果確定，可先在試驗室用試樣作不同的處理，從而選取效果最佳的溫度。深冷處理

    如正火后還需回火，則回火應在雙相區處理之后進行。

    B．采用調質處理的情況

    對力學性能要求高的低合金鋼鑄件，應采用調質處理工藝，調質處理包括淬火和回火兩道工序。深冷處理

    鑄鋼件淬火時，加熱溫度一般在A3以上20-30℃。

    調質鋼進行雙相區熱處理，應在淬火之后進行。處理溫度的選定與前述正火相同，在選定溫度下保溫后也淬火冷卻，淬火介質與第一次淬火相同。深冷處理

    雙相區處理后，再進行回火處理，回火的溫度視要求的硬度而定。深冷處理