奧氏體等溫轉變產物的組織與性能_蚌埠水基淬火液

發布時間：2012-6-26 9:41:37

在蚌埠熱處理廠家常會遇到鋼的奧氏體轉變問題，蚌埠水基淬火液在鋼奧氏體轉變的過程中，起到至關的作用。高溫轉變一P型轉變在A1-550℃溫度范圍內，奧氏體等溫轉變的產物均為珠光體（F和Fe3C片層狀混合物）。轉變溫度越低即過冷度越大，所得到的蚌埠水基淬火液珠光體越細。根據所形成的珠光體片層間距的大小，分別稱為珠光體、索氏體和托氏體。其中蚌埠水基淬火液珠光體片層較粗，索氏體片層較細，托氏體片層更細，需用電子顯徽鏡才能分辨出它們的層片狀。珠光體的力學性能主要取決于片層間距的大小，片層間距越小，則蚌埠水基淬火液珠光體的塑性變形抗力越大，鋼的強度和硬度越高，韌性越好。中溫轉變一B型轉變在550℃-Ms(230℃)溫度范圍之內將發生貝氏體轉變。蚌埠水基淬火液貝氏體也是F和Fe3C的機械混合物，但由于轉變溫度低，原子活動能力較弱，碳原子擴散不夠充分。過冷奧氏體雖然分解成F和Fe3C的混合物，但鐵素體F中溶解的碳超過了正常的溶解度，轉變后得到的組織為含碳量具有一定過飽和程度的鐵素體F和極分散的滲碳體Fe3C所組成的混合物即蚌埠水基淬火液貝氏體。奧氏體向貝氏體的轉變屬于半擴散型轉變，鐵原子不擴散而碳原子有一定擴散能力。通常把在550～350℃范圍內轉變的產物稱為蚌埠水基淬火液上貝氏體(B上)，上貝氏體呈羽狀，硬度為40-45HRC，塑性很差，沒有實用價值，在熱處理時應避免出現。在350-230℃之間等溫轉變的產物稱為蚌埠水基淬火液下貝氏體（B下），下貝氏體呈黑色竹葉狀，其硬度高，45-55HRC，韌性也比較好。綜上所述，過冷奧氏體在A1以下不同的溫度區域進行等溫轉變，得到的轉變產物及特性均不相同。低溫轉變一M型轉變當蚌埠水基淬火液奧氏體以極大的過冷度，急劇冷卻到Ms線以下，便進入了馬氏體轉變區。蚌埠水基淬火液馬氏體是碳在α-Fe中的過飽和固溶體，是單相亞穩定組織。過飽和碳使α-Fe的體心立方晶格被歪曲成體心正方晶格，發生了很大畸變，產生很強的固溶強化。馬氏體轉變有如下特點： ①過冷奧氏體轉變為馬氏體是一種非擴散型轉變。由于轉變溫度低，原子擴散能力小，在蚌埠水基淬火液馬氏體轉變過程中，鋼中的碳原子已不能擴散，被迫全部保留在鐵的晶格中，僅僅只有鐵的晶格改組，即鐵原子由面心立方晶格向體心立方品格重新排列而未發生碳的擴散和析出。 ②馬氏體的形成速度很快。蚌埠水基淬火液馬氏體轉變是在一定溫度范圍( Ms～Mf)內進行，無孕育期，速度極快。蚌埠水基淬火液馬氏體的數量隨溫度下降而不斷增多，如果冷卻在中途停止，則奧氏體向馬氏體轉變也立即停止。 ③馬氏體轉變不能進行到底。即使過冷到Mf以下的溫度仍有一定量奧氏體存在，這部分未發生馬氏體轉變的奧氏體稱為殘余奧氏A’。蚌埠水基淬火液奧氏體中的碳含量越高，則Ms、Mf越低，A’含量越高。只在碳質量分數少于0.6%時，A'可忽略。為減少殘余蚌埠水基淬火液奧氏體，將淬火后的工件冷卻到室溫以下（-50一-80℃）處理，這種操作稱為冷處理。 ④馬氏體形成時體積膨脹。馬氏體比容（容積／密度）比奧氏體的比容大，轉變時體積將會發生膨脹，在鋼中造成很大的內應力，嚴重時導致開裂。實驗證明，當蚌埠水基淬火液奧氏體中的含碳量高于1.0%的鋼淬火后幾乎只形成呈針狀的蚌埠水基淬火液馬氏體，故針狀馬氏體又稱為高碳馬氏體，其性能是高強度、高硬度，但塑性、韌性很低，脆性大。而蚌埠水基淬火液奧氏體中的含碳量低于0.20%的鋼淬火后幾乎全部形成一束束細條狀的馬氏體，稱之為板條馬氏體或低碳馬氏體，低碳馬氏體具有較高的強韌性。奧氏體中碳的含量介于0.2%～1.0%時，淬火后呈針片狀和板條狀的混合物，蚌埠水基淬火液奧氏體中含碳量越高，淬火組織中針狀馬氏體量越多，板條馬氏體量越少。馬氏體的硬度主要取決于馬氏體中的含碳量，蚌埠水基淬火液馬氏體中由于溶入過多的碳而使α-Fe晶格發生畸變，增加其塑性變形的抗力，故蚌埠水基淬火液馬氏體的含碳量越高，其硬度也越高。但當鋼中含碳量大于0.6%時，淬火鋼的硬度增加很慢，這是因為淬火鋼中存在殘余奧氏體所致。鋼在冷卻時，過冷奧氏體的轉變產物根據其轉變溫度的高低可分為高溫轉變產物珠光體、索氏體、托氏體，中濕轉變產物上貝氏體、下貝氏體，低溫轉變產物馬氏體等幾種。隨著轉變溫度的降低，其轉變產物的硬度增高，而韌性的變化則較為復雜。安徽省：合肥、馬鞍山、安慶、蚌埠、銅陵、阜陽、黃山、淮北、滁洲、淮南、巢湖、六安、池洲、宣城、亳州、宿州。本文參考《金屬工藝基礎與實踐》一書。

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