鋼中殘余奧氏體為什么導致零件失效及如何影響性能?
淬火后不轉變奧氏體稱為殘余奧氏體(RA)。因此,當鋼沒有淬火到Mf(或馬氏體光潔度)溫度時,就會出現殘余奧氏體;也就是說,溫度沒有低到足以形成100%的馬氏體。

圖殘余奧氏體(白色)與馬氏體混合組織
殘奧如何影響焊縫吸氫
每個樣品通過氣態充入99.9%純氫,用熱脫附分析觀察了氫的捕集和脫附行為。采用熱脫附分析方法,研究了外加塑性應變和降溫對雙相鋼(12vol-%殘余奧氏體)的影響。
殘奧影響鋼的尺寸穩定性?
馬氏體是一種體心四方結構,其體積比它所取代的面心立方奧氏體大。
如果足夠大,這種尺寸變化可能更顯著,在嚴重情況下,甚至導致裂紋萌生。
殘余奧氏體是工具和模具工業中極不理想的組分。殘余奧氏體被認為是導致過早失效的主要原因。
雖然影響模具應用的一些相同的機制也會影響齒輪,但有一些重要差異。齒輪通常由表面硬化鋼制成,具有較高的沖擊強度。
當金屬構件的表面承受反復的循環荷載時,就會發生剝落。裂紋形成并發展,直到表面的一小部分松動,損壞表面并向系統添加碎屑。
殘奧是否影響零件性能?
由于殘余奧氏體存在于其正常溫度范圍之外,它是亞穩的。這意味著當有機會時,它將從奧氏體轉變為馬氏體。此外,伴隨著這種轉變體積變大,并在零部件中引起較大的內應力,通常表現為誘發裂紋。
對于任何給定的應用,機械性能都會受到較高比例殘余奧氏體含量的影響。
西班牙科研人員CarlosGarca-Mateo和FranciscaG.Caballero對具有貝氏體組織的高碳、富硅鋼力學性能進行了試驗,獲得了前所未有的拉伸性能,這在貝氏體鋼中是前所未有的。
研究表明,在奧氏體具有機械穩定性的理想情況,總延伸率為4.6-29%,強度高達2.2GPa。強度主要受細晶鐵素體板條厚度及其位錯密度的控制。
殘奧影響疲勞和沖擊性能?
這里必須指出,殘奧對鋼的疲勞行為的影響很復雜。在高周疲勞和低周疲勞中表現截然相反。增強低周疲勞,不利于高周疲勞。它在二者之間是如何轉變的呢?值得廣大讀者思考和研究。
鋼的沖擊強度隨奧氏體含量的增加而增加。更高的沖擊強度可以提供額外的保護,防止開裂,反過來,有助于防止此類問題,如剝落。
圖殘余奧氏體與性能關系
首先,殘余奧氏體固有的延展性有助于延緩裂紋擴展,因為裂紋形成時尖端會鈍化。
殘奧如何影響鋼的接觸疲勞?
對一個齒輪進行的詳細檢驗,發現在試驗過程中約50%的初始殘余奧氏體轉變為馬氏體。相變是應力或應變誘發和驅動的,僅限于表面10μm厚的薄層。
高性能齒輪經過表面硬化處理,以增加表面層的硬度,從而提高表面接觸疲勞的抗力。
此外,后續熱處理也用于產生回火馬氏體組織和一些殘余奧氏體。齒輪應用中的許多標準熱處理要求殘余奧氏體在15-20%的范圍內。
一般來說,殘余奧氏體對疲勞的影響并不完全清楚。Zaccone等人指出,高含量的殘余奧氏體增加了低至中循環范圍內彎曲疲勞強度,但降低了高循環狀態下的疲勞強度。
認為殘余奧氏體在靠近表面的薄層中由應力誘導轉變為馬氏體是獲得較好的抗點蝕疲勞性能的原因。
[1]CarlosGarca-MateoandFranciscaG.Caballero.TheRoleofRetainedAusteniteonTensilePropertiesofSteelswithBainiticMicrostructures.MaterialsTransactions,Vol.46,No.8(2005)pp.1839to1846.
[3]BYY.D.PARK,I.S.MAROEF,A.LANDAU,ANDD.L.OLSON.RetainedAusteniteasaHydrogenTrapinSteelWelds.Hydrogentrappingisinvestigatedasameansofimprovingresistancetohydrogen-assistedcrackinginHSLAsteels.WELDINGJOURNAL.

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