奧氏體的穩定化

博主:adminadmin 2022-12-20 18:12:01 條評論
摘要:奧氏體向馬氏體轉變的穩定化程度因各種條件變化而異,通常把奧氏體的穩定化分為熱穩定化和機械穩定化。淬火時因緩慢冷卻或在冷卻過程中停留引起奧氏體穩定性提高,而使馬氏體轉變遲滯的現象稱為奧氏體的熱穩定化。▲圖1奧氏體熱穩定化現象(在Ms點以下等溫停留)示意圖研究表明,熱穩定化現象有一個溫度上限,常以Mc表示。在Mc點以上,等溫停留并不產生熱穩定化...

  奧氏體向馬氏體轉變的穩定化程度因各種條件變化而異,通常把奧氏體的穩定化分為熱穩定化和機械穩定化。

  淬火時因緩慢冷卻或在冷卻過程中停留引起奧氏體穩定性提高,而使馬氏體轉變遲滯的現象稱為奧氏體的熱穩定化。

  ▲圖1奧氏體熱穩定化現象(在Ms點以下等溫停留)示意圖

  研究表明,熱穩定化現象有一個溫度上限,常以Mc表示。在Mc點以上,等溫停留并不產生熱穩定化,只有在Mc點以下停留或緩慢冷卻才會引起熱穩定化。對于不同的鋼種,Mc可以低于Ms也可以高于Ms,對于Mc高于Ms的鋼種,則不僅在Ms以下等溫或緩慢冷卻會產生熱穩定化,而且在Ms點以上等溫也會產生熱穩定化現象。

  ▲圖2等溫溫度和已穩定的奧氏體量的關系

  ▲圖3等溫溫度和已穩定化奧氏體量的關系(9CrSi鋼)

  實驗證明,已轉變馬氏體量的多少,對熱穩定化程度也有很大影響。已轉變的馬氏體量愈多、等溫停留時所產生的熱穩定化程度愈大,這說明馬氏體形成時對周圍奧氏體的機械作用促進了熱穩定化程度的發展。熱穩定化程度隨已轉變馬氏體量的增多而增大。而且,馬氏體量愈多,θ值增大愈多。反之,已轉變馬氏體量愈少,熱穩定化程度愈小,對有些鋼甚至小到不易發現的程度。

  ▲圖4馬氏體量對熱穩定化程度的影響(60℃1h)

  等溫停留時間對熱穩定化程度也有明顯的影響。在一定的等溫溫度下,保持的時間越長,則達到的奧氏體穩定化程度越高。由圖5可以看出,等溫溫度越高,達到最大穩定化程度所需的時間越短。可見,熱穩定化動力學過程也是同時與溫度和時間有關的。

  留時間對穩定化的影響

  -0.40%Si-0.21%Ni鋼,

  近年來,在Fe-Ni-C合金中,對奧氏體熱穩定化現象進行了比較系統的研究。等溫溫度和停留時間對穩定化程度影響的典型試驗結果見圖6。

  由圖中可見,在一定的溫度下停留時,隨時間延長,θ值先上升到一個極大值,以后又下降到一個穩定值。由此,可以認為在等溫停留過程中不僅存在穩定化過程,而且還存在反穩定化過程。時間延長,反穩定化過程則趨于占優勢,因而使奧氏體穩定性反而減小了。

  ▲圖7溫度和時間對Fe-27%Ni-0.35%C

  合金奧氏體穩定化程度的影響

  (已轉變馬氏體量為58%)

  歸納起來,Fe-Ni-C合金中熱穩定化的基本規律是:

  2.較高溫度等溫時,穩定化速率大,但最大穩定化程度(θ峰值)小;

  4.等溫停留前存在的馬氏體量較多時,最大穩定化程度(θ峰值)較高。

  按上述模型,若將穩定化奧氏體加熱至一定溫度以上時,由于原子熱運動增強,溶質原子又會擴散離去,而使穩定化作用下降甚至逐漸消失,這就是所謂反穩定化。出現反穩定化的溫度隨鋼和熱處理工藝不同而異。高速鋼中出現反穩定化的溫度,對W18Cr4V為550℃,對W9Cr4V2為500℃。

  穩定化奧氏體經反穩定化處理后,如重新冷卻,隨溫度下降,原子熱運動減弱,溶質原子向界面偏聚傾向又逐漸增大。因此,熱穩定化現象會再次出現。實驗證明,高碳鋼(W18Cr4V,Cr12Mo)的熱穩定化現象確是可逆的。

  二、奧氏體的機械穩定化

  由圖8可見,少量塑性變形對馬氏體轉變有促進作用,大量塑性變形使馬氏體轉變量減少,即產生了機械穩定化現象。

  金馬氏體轉變量的影響

  的馬氏體量M0一未形變奧氏

  圖中Fe-18Cr-12Ni合金的層錯能較低,塑性變形對其奧氏體穩定性的影響較大。塑性變形溫度愈高,對奧氏體穩定性的影響也愈小;變形溫度愈低,形變量愈大,奧氏體的層錯能愈低,則機械穩定化效應愈大。應該指出在M.點以下變形時,未轉變的形變奧氏體的機械穩定化效應與在M.點以上變形的情況相似。

  在馬氏體的爆發轉變中,也有與外加應力相同的效應。由于形成馬氏體而產生的內應力,常常使某些合金出現“自促發”效應。這也是應力促進相變的例子。與此相反,如同在Ma點以上塑性變形一樣,由于相變而引起的奧氏體塑性變形也能夠使相變受到抑制。殘留奧氏體難以轉變成馬氏體除因為熱穩定化作用外,由相變而引起的機械穩定化作用也是一個很重要的原因。