我們國(guó)家在工業(yè)領(lǐng)域里，鋼的石墨化問題不容小覷。這一問題曾引發(fā)重大事故，使得鋼的沖擊韌性幾乎降至零。這一嚴(yán)重事實(shí)，無疑給我國(guó)帶來了巨大的痛楚。因此，世界各國(guó)都對(duì)此高度重視，并紛紛采取相應(yīng)措施。

鋼石墨化現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)

石墨化現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)始于一起事故后的檢查。在檢查中發(fā)現(xiàn)，斷裂處有大量鏈狀石墨析出，這一發(fā)現(xiàn)使得鋼材的沖擊韌性幾乎降至零。某地的鋼鐵廠因此遭受了嚴(yán)重?fù)p失，許多廢品的出現(xiàn)給企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。這一現(xiàn)象引起了各國(guó)的關(guān)注，并促使他們開始研究和預(yù)防。因此，對(duì)低碳鉬鋼管的石墨化檢驗(yàn)被納入了定期進(jìn)行的規(guī)范之中。

在電力行業(yè)等高溫使用環(huán)境中，低碳鋼和低碳鉬鋼的過熱器管以及主蒸汽管道，在長(zhǎng)期高溫運(yùn)行后，普遍出現(xiàn)了石墨化現(xiàn)象，這一現(xiàn)象引起了人們的關(guān)注，并進(jìn)行了深入研究。

石墨化的原理

石墨化實(shí)際上是一種結(jié)構(gòu)上的轉(zhuǎn)變，通過熱活化的方式，碳原子從無序的層狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)橛行虻氖w結(jié)構(gòu)。以許多大型鋼鐵廠為例，高溫?zé)崽幚恚℉TT）便是幫助原子重新排列和結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的一種常見手段，它在能量供給方面發(fā)揮著重要作用。

在尋求提升石墨化難度較高的炭材料石墨化度的方法中，添加催化劑所實(shí)現(xiàn)的催化石墨化受到了廣泛關(guān)注和研究。每一種石墨化技術(shù)的應(yīng)用，都是科學(xué)家們?yōu)楦钊氲亓私夂蛢?yōu)化鋼鐵性能所付出的努力。

石墨化帶來的危害

石墨化現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致鋼材變得脆弱，這一情況對(duì)建筑和機(jī)械制造等行業(yè)造成了顯著的負(fù)面影響。一些建筑物在使用多年后，鋼材可能出現(xiàn)石墨化，導(dǎo)致其強(qiáng)度減弱、塑性降低。在這種情況下，一旦受到外力沖擊，損害便可能輕易發(fā)生，從而嚴(yán)重威脅到建筑的安全。

尤其是這種沖擊韌性會(huì)顯著下降，在一些地方，原本需要堅(jiān)固的鋼材來承受壓力和執(zhí)行任務(wù)，然而經(jīng)過石墨化處理后，這些鋼材就難以承擔(dān)起這些職責(zé)，這直接威脅到了工程在穩(wěn)定性和安全性方面的表現(xiàn)。

石墨化的發(fā)展進(jìn)程及等級(jí)分類

石墨化過程具有一定的階段性，它始于珠光體球化，最終通過碳化物的分解形成石墨。在實(shí)際操作中，人們依據(jù)石墨的析出量，將石墨化劃分為四個(gè)等級(jí)。例如，在1級(jí)時(shí)，石墨化現(xiàn)象并不顯著；而到了3至3.5級(jí)，鋼中大約有60%的碳轉(zhuǎn)化成了石墨。在某冶金研究中心的檢測(cè)中，這種逐步發(fā)展的過程是清晰可見的。

在700℃的高溫下，這個(gè)合金會(huì)出現(xiàn)一個(gè)特別的現(xiàn)象，那就是已經(jīng)形成的石墨竟然會(huì)與鐵元素結(jié)合，重新形成滲碳體。

影響石墨化的因素

合金中的元素作用顯著，鋁、鎳、硅等元素對(duì)石墨化過程有促進(jìn)作用，其中鋁的作用尤為突出。以某特種鋼材為例，若在其中加入適量的鋁，其石墨化過程便會(huì)顯著提前，甚至加速進(jìn)行。

鉻、鈦、鈮等元素加入后會(huì)產(chǎn)生相反效果，比如在低碳鋼中添加0.3%至0.5%的鉻，就能有效防止石墨化。這一發(fā)現(xiàn)為眾多防止石墨化的方法提供了理論支持。

防止石墨化的措施

在冶煉過程中，我們應(yīng)從脫氧方法入手，力求避免使用那些可能促進(jìn)石墨化的鋁。許多經(jīng)驗(yàn)豐富的冶煉廠已經(jīng)放棄了這種在傳統(tǒng)觀念中相對(duì)經(jīng)濟(jì)的脫氧方法。

退火或回火處理是解決之道，不過這一過程對(duì)氣氛和溫度有特定要求，通常是在2000至3300攝氏度的氬氣或氮?dú)猸h(huán)境中進(jìn)行。采用這些方法，可以不同程度地減少鋼的石墨化趨勢(shì)。

掌握了關(guān)于鋼石墨化的眾多知識(shí)，大家可能會(huì)想，在未來的高溫環(huán)境鋼材研究中，究竟應(yīng)該特別重視石墨化知識(shí)中的哪個(gè)環(huán)節(jié)？期待大家點(diǎn)贊、轉(zhuǎn)發(fā)，并在評(píng)論區(qū)熱烈交流。