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    影響奧氏體轉變速度的因素

    2018-12-12   來源:   點擊數:9次 選擇視力保護色: 杏仁黃 秋葉褐 胭脂紅 芥末綠 天藍 雪青 灰 銀河白(默認色)   合適字體大小:
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       中國鋼管信息港特別報道:實踐得知,水淬火鋼的沖擊性能優于退火或正火鋼的沖擊性能,原因在于快冷阻止了滲碳體在晶界形成,并促使鐵素體晶粒變細。
      
      許多鋼材是在熱軋狀態下銷售,軋制條件對沖擊性能有很大影響。較低的終軋溫度會降低沖擊轉變溫度,增大冷卻速度和促使鐵素體晶粒變細,從而提高鋼材韌性。厚板因冷卻速度比薄板慢,鐵素體晶粒比薄板粗大。所以,在同樣的熱處理條件下厚板比薄板更脆性。因此,熱軋后常用正火處理以改善鋼板性能。
      
      熱軋也可生產各向異性鋼和各種混合組織、珠光體帶、夾雜晶界與軋制方向一致的定向韌性鋼。珠光體帶和拉長后的夾雜粗大分散成鱗片狀,對夏比轉變溫度范圍低溫處的缺口韌性有很大影響。
      
      絕大多數合金元素加入低碳鋼,是為了生產在某些環境溫度下的固溶體硬化鋼,提高晶格摩擦應力δi。但目前還不能僅用公式預測較低屈服應力,除非已知晶粒尺寸。雖然屈服應力的決定因素是正火溫度和冷卻速度,然而這種研究方法仍很重要,因為可以通過提高δi預測單個合金元素可降低韌性的范圍。
      
      中國鋼管信息港特別報道:鐵素體鋼的無塑性轉變(NDT)溫度和夏比轉變溫度的回歸分析至今尚無報導,然而這些也僅限于加入單個合金元素對韌性影響的定性討論。以下就幾種合金元素對鋼性能的影響作簡要介紹。
      
      1、加熱溫度的影響
      
      隨著加熱溫度的提高,奧氏體的形核速度、長大速度以及原子擴散能力的增大,使奧氏體的形成速度加大。
      
      2、加熱速度的影響
      
      隨著加熱速度的加大,奧氏體形成過程的各個階段移向更高的溫度范圍,加熱速度越快,珠光體的過熱度越大,轉變的孕育期越短,轉變所需的時間越短。
      
      3、鋼的化學成份的影響
      
      ① 鋼的含碳量的影響
      
      鋼中的含碳量增高,則鐵素體和滲碳體的相界面總量增多,碳的擴散能力增大;同時奧氏體中碳濃度越高,原子的擴散速度越快,則奧氏體的形核幾率越大。
      
      ② 鋼中合金元素的影響
      
      鋼中的合金元素,不會改變鋼加熱時奧氏體化的一般進程,但合金元素對奧氏體的形核、長大、碳化物的溶解,以及奧氏體均勻化則有很大影響。
      
      4、鋼的原始組織的影響
      
      鋼的原始組織越細,碳化物的分散度越大、鐵素體和滲碳體的片間距也越小,相界面越多,奧氏體形成速度越快。
      
      馬氏體可分為板條狀馬氏體和片狀馬氏體,當奧氏體含碳量小于0.20%時,淬火組織馬氏體為板條狀。當奧氏體含碳量大于1.0%時為片狀。
      
      貝氏體具有多種組織形態,根據其金相組織特征,大致可分為粒狀貝氏體、上貝氏體(羽毛狀)和下貝氏體(針狀)。
      
      回火的第一階段(≤250℃):淬火馬氏體的分解;
      
      回火的第二階段(200-300℃):殘余奧氏體的轉變;
      
      回火的第三階段(250-400℃):碳化物類型的轉變;
      
      回火的第四階段(≥400℃):滲碳體的球化、粗化,鐵素體的回復、再結晶。
      
      根據回火溫度和對應的組織變化,可將淬火鋼回火時的組織轉變過程分為四個階段:
      
      1、回火馬氏體——淬火鋼經過150-250℃回火,即形成回火馬氏體組織。
      
      2、回火托氏體——淬火鋼經過350-450℃回火后,即形成回火托氏體組織。
      
      3、回火索氏體——淬火鋼經過500-650℃回火后,即形成回火索氏體。
      
      4、回火珠光體——淬火鋼在650℃-A1溫度范圍內經較長時間回火后,即形成回火珠光體組織。
      
      熱應力——鋼在加熱冷卻時,表面和心部存在很大差異,使零件不同部位的熱脹冷縮不均勻,便產生了內應力。這種由熱脹冷縮不一致而產生的應力稱為熱應力。
      
      組織應力——零件在淬火冷卻時,由于內外溫差的存在,使零件表面與心部發生組織轉變的時間與轉變量有差異,致使內外比體積的變化不同,因而形成內應力。這種因組織轉變所引起的內應力稱為組織應力。
      
      鐵素體-珠光體鋼占鋼總產量的絕大多數。它們通常是含碳量在0.05%~0.20%之間的鐵-碳和為提高屈服強度及韌性而加入的其它少量合金元素的合金。
      
      中國鋼管信息港特別報道:鐵素體-珠光體的顯微組織由BBC鐵(鐵素體)、0.01%C、可溶合金和Fe3C組成。在碳含量很低的碳鋼中,滲碳體顆粒(碳化物)停留在鐵素體晶粒邊界和晶粒之中。但當碳含量高于0.02%時,絕大多數的Fe3C形成具有某些鐵素體的片狀結構,而稱為珠光體,同時趨向于作為“晶粒”和球結(晶界析出物)分散在鐵素體基體中。含碳量在0.10%~0.20%的低碳鋼顯微組織中,珠光體含量占10%~25%。
      
      盡管珠光體顆粒很堅硬,但卻能非常廣泛地分散在鐵素體基體上,并且圍繞鐵素體輕松地變形。通常,鐵素體的晶粒尺寸會隨著珠光體含量的增加而減小。因為珠光體球結的形成和轉化會妨礙鐵素體晶粒長大。因此,珠光體會通過升高d-1/2(d為晶粒平均直徑)而間接升高拉伸屈服應力δy。
      
      從斷裂分析的觀點看,在低碳鋼中有兩種含碳量范圍的鋼,其性能令人關注。一是,含碳量在0.03%以下,碳以珠光體球結的形式存在,對鋼的韌性影響較小;二是,含碳量較高時,以球光體形式直接影響韌性和夏比曲線。中國鋼管信息港特別報道
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