1.第二类回火脆性的主要特征及影响因素
在450～600℃之间出现的回火脆性称为第二类回火脆性，也称高温回火脆性。试验表明，出现这种回火脆性时，钢的冲击韧性降低，脆性转折温度升高，但抗拉强度和塑性并不改变，对许多物理性能（如矫顽力、比重、电阻等）也不产生影响。
1）第二类回火脆性的主要特征
第二类回火脆性对回火后的冷却速度敏感。从产生回火脆性的温度缓慢冷却时发生第二类回火脆性，而快速冷却时则可消除或减弱第二类回火脆性。即回火后的冷却速度对第二类回火脆性有很大的影响。
第二类回火脆性是可逆的。将已经处于脆化状态的试样重新回火加热并快速冷却至室温，则可消除脆化，回复到韧化状态，使冲击韧性提高。与此相反，对处于韧化状态的试样，再经脆化处理，又会变成脆化状态，使冲击韧性降低，所以也称第二类回火脆性为“可逆回火脆性”。
处于第二类回火脆性状态的钢，其断口呈晶间断裂，这表明第二类回火脆性与原奥氏体晶界存在某些杂质元素有密切关系。
2）影响第二类回火脆性的因素
（1）化学成分的影响。钢的化学成分是影响第二类回火脆性的最重要的因素，按其作用可分为3类。
第一类：引起第二类回火脆性的杂质元素有P、S、B、Sn、Sb、As等。但当钢中不含Ni、Cr、Mn、Si等合金元素时杂质元素的存在不会引起第二类回火脆性，如一般碳钢就不存在第二类回火脆性。
第二类：促进第二类回火脆性的合金元素有Ni、Cr、Mn、Si、C等。这类元素单独存在时也不会引起第二类回火脆性，必须与杂质元素同时存在时才能引起第二类回火脆性。当杂质元素含量一定时，这类元素含量越多，脆化就越严重。当两种以上元素同时存在时，脆化作用就更大。
第三类：抑制第二类回火脆性的合金元素有Mo、W、V、Ti以及稀土元素La、Nd、Pr等。这类合金元素可以抑制第二类回火脆性的发生，但加入量有一最佳值，超过最佳值后，其抑制效果减弱，如Mo的最佳加入量为0.5%～0.75%。图18-17为Mo含量对0.026%P-0.3%C-3%Ni-1%Cr钢的ΔFATT影响。由图可见，Mo含量超过最佳值后，随Mo含量增加，ΔFATT也增加。W的扼制作用较Mo小，为达到同样扼制效果，W的加入量应为Mo的2～3倍。
图18-17 Mo含量对0.026%P-0.3%C-3%Ni-1%Cr钢ΔFATT的影响（500℃，1 000h）
（2）热处理工艺参数的影响。第二类回火脆性的脆化速度和脆化程度均与回火温度和回火时间密切相关。温度一定时，随回火时间延长，脆化程度增大。在550℃以下，回火温度越低，脆化速度就越慢，但能达到的脆化程度也越大；在550℃以上，随回火温度升高，脆化速度减慢，能达到的脆化程度下降。所以，第二类回火脆性的等温脆化动力学曲线亦呈“C”字形，鼻尖温度为550℃。
如前所述，第二类回火脆性与回火后的冷却速度密切相关。缓慢冷却将使脆性增加，冷却速度越低，脆化程度就越大，如图18-18。而快速冷却则可消除或减轻第二类回火脆性。
图18-18 回火温度及回火后冷速对30Cr MoSi钢冲击韧性的影响
（3）组织因素的影响。与第一类回火脆性不同，不论钢具有何种原始组织，经脆化处理后均可产生第二类回火脆性，但以马氏体组织的回火脆性最为严重，贝氏体组织次之，珠光体组织最小。第二类回火脆性还与奥氏体晶粒度有关；奥氏体晶粒越粗大，则回火脆性敏感性就越大。
2.第二类回火脆性形成机理(www.xing528.com)
根据上述特征来看，第二类回火脆性的脆化过程必然是一个受扩散控制的、发生于晶界的、能使晶界弱化的、与马氏体及残余奥氏体无直接关系的可逆过程。而可逆过程只可能有两种情况，即脆性相沿晶界的析出与回溶以及溶质原子在晶界上的偏聚与消失，因此提出了脆性相析出理论和杂质元素偏聚理论。
1）脆性相析出理论
最初认为，碳化物、氧化物、磷化物等脆性相沿晶界析出引起第二类回火脆性。其理论依据是脆性相在α-Fe中的溶解度随温度降低而减小，在回火后的缓冷过程中脆性相沿晶界析出而引起脆化。温度升高时，脆性相重新回溶而使脆性消失。这一理论可以解释回火脆性的可逆性以及脆化与原始组织无关的现象，但无法解释等温脆化以及化学成分对回火脆性的影响。
2）杂质元素偏聚理论
近年来，随着俄歇谱仪以及电子探针等探测表面极薄层化学成分的新技术的发展，已经证明，钢在呈现第二类回火脆性时，沿原始奥氏体晶界的极薄层内确实偏聚了某些合金元素（如Cr、Ni等）及杂质元素（如Sb、Sn、P等），如图18-19所示，而且回火脆化倾向随杂质元素在原始奥氏体晶界上偏聚程度的增大而增大。处于韧化状态时，未发现有合金元素或杂质元素在原始奥氏体晶界上的偏聚。因此认为，Sb、Sn、P等杂质元素向原始奥氏体晶界的偏聚是产生第二类回火脆性的主要原因。促进第二类回火脆性的合金元素（如Cr、Ni等）与杂质元素的亲和力适中，在回火时其本身也向晶界偏聚，同时将杂质元素带至晶界，引起脆化；抑制第二类回火脆性的合金元素（如Mo等）与杂质元素的亲和力很大，在晶内就形成稳定的化合物而析出，故能起到净化晶界的作用而抑制回火脆性的发生；若合金元素与杂质元素的亲和力不大时，即使其向晶界偏聚，也不能将杂质元素带至晶界，故不会引起脆化。杂质元素晶界偏聚理论能较好地解释回火脆性的可逆性、晶间断裂和粗大晶粒的回火脆性倾向性大等现象。
图18-19 Ni-Cr钢中Sb与Ni在晶界的富集
运用这种“杂质偏聚”导致高温回火脆性的观点，可以较好地解释为什么在600～650℃回火后快冷能避免脆性。偏聚过程是原子定向扩散的过程，当在600℃以上的温度回火时，由于原子热运动的加剧和无规则扩散的加速而减小了偏聚倾向，且快冷时来不及偏聚，结果不出现脆性。实际上，当在600～650℃以上的温度回火时，Sb的偏聚完全消失，P的偏聚可降至很低的水平，随后在水中冷却时基本上不发生偏聚。
可见，偏聚是杂质和合金元素相互作用的结果。可以设想，若杂质原子与合金元素原子的相互吸引力大于杂质原子与铁原子的相互吸引力，杂质和合金元素的偏聚都将增加。例如，P和Ni、P和Cr、Sb和Ni、Sb和Mn及其他“杂质-合金元素”对，它们的偏聚就是相互作用，彼此促进的结果。
若钢中同时含有两个或两个以上这些元素，回火脆性倾向就更加强烈。例如，镍和铬在钢中共同存在时会引起锑的偏聚，超过镍或铬分开作用的总和。这是含有Ni、Cr或Mn的合金钢为什么很容易产生回火脆化的一个重要原因。
但Mo和W可以降低高温回火脆性倾向。钢中加入约0.5%的Mo或约1.0%的W，可以基本上防止高温回火脆性，少量Ti也有减弱高温回火脆性的作用。
3.防止和减轻第二类回火脆性的方法
根据以上所述，可以采取以下措施来防止或减轻第二类回火脆性。
（1）选用高纯度钢，降低钢中杂质元素的含量。
（2）加入能细化奥氏体晶粒的合金元素（如Nb、V、Ti等）以细化奥氏体晶粒，增加晶界面积，降低单位晶界面积杂质元素的含量。
（3）加入适量能抑制第二类回火脆性的合金元素（如Mo、W等）。
（4）避免在450～600℃温度范围内回火，在600℃以上温度回火后应采取快冷。
（5）对亚共析钢采用亚温淬火方法，在淬火加热时，使P等元素溶入残留的α相中，降低P等元素在原奥氏体晶界上的偏聚浓度。
（6）采用形变热处理方法，细化奥氏体晶粒并使晶界呈锯齿状，增大晶界面积，减轻回火时杂质元素向晶界的偏聚。
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
