残余奥氏体的转变

通过碳对间质部位的扩散,通过将保留的奥氏体和马氏体界面固定进行保留奥氏体的稳定化。

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一世在这个月的专栏中,我将讨论残余奥氏体的转变及其稳定性。

在上一篇专栏文章中,我回顾了在回火期间发生的维度变化。文中提到的一个主题是残余奥氏体的转变。在柱状图中,残余奥氏体在230°-280°C范围内转变为贝氏体,在400°-600°C范围内转变为马氏体。分解产物(马氏体或贝氏体)取决于回火时间和温度。贝氏体等温相变,而马氏体则在回火温度[1][2]冷却后形成。

当钢加热到奥氏体区域然后淬火时,钢中保留的奥氏体形式。如果淬火温度高于马氏体终止温度,则F ,则不会完成奥氏体向马氏体的转变。换句话说,并不是所有的奥氏体都会转变为马氏体,而一定数量的奥氏体会保留,或被保留。

在许多合金中含有超过约0.3%的碳,MF温度低于室温。记住,从前面的专栏,马氏体的起始温度可以从方程[3]估计:

可以从等式估计马氏体终止温度[4]:

图1[5]显示了一系列不同合金的这种关系。

图1:马氏体开始温度,MS和马氏体终止温度,MF,作为钢中碳含量的函数[5]。

由于在室温下,一部分奥氏体不会转化为马氏体,因此它保持在室温下与马氏体混合。渗碳合金尤其如此,因为碳含量大约为0.9%的碳,马氏体净化温度约为100℃。保留奥氏体的量取决于碳含量,合金含量(镍和锰是强奥氏体稳定剂),淬火温度和随后的热处理[6]。可以通过金相术估计大量的保留奥氏体[7],但对于较少量的保留奥氏体(小于15%),需要其他方法如X射线衍射[8]。

剩余的保留奥氏体可以通过亚零或低温治疗或通过回火转化为马氏体。

残余奥氏体的稳定

硬化后,如果钢在室温或延长的时间内保持在室温或马术温度,则保留的奥氏体变稳定。这意味着在零治疗后更难以转变为马氏体。图2显示了在不同时间段在温度下稳定后存在的保留奥氏体的量。

图2:稳定温度和时间对在Minus-180℃处理后转化为马氏体的保留奥氏体量的影响。淬火时保留的奥氏体为18%。合金是SAE 52100,奥氏体化在
840°C[1]。

图2显示,最初有18%的残余奥氏体。如果在达到20°C的5分钟内进行零下至-180°C的处理,几乎70%的残余奥氏体发生了转化。如果零件被保存50小时(3000分钟),只有30%的残余奥氏体会转变为马氏体。

如果在M附近淬火中断S.温度,发生类似的效果。如果部分在大约m左右S.温度,然后冷却到室温,会有额外的残余奥氏体转变为马氏体。而低温处理后残余奥氏体的数量会增加。残余奥氏体的转变量比直接淬火至室温时要少。

残余奥氏体的数量取决于奥氏体化温度。随着奥氏体化温度的升高,淬火时保留了大量的奥氏体。如图3所示。

图3:在-180°C的零度以下处理后,受奥氏体化温度的影响,残余奥氏体数量在20°C下的稳定时间。SAE 52100钢[1]。

残余奥氏体的稳定被认为是由于钉扎机制。在稳定期间,碳通过扩散重新分布到基体中。间隙碳原子钉住奥氏体/马氏体界面[9]。淬火后随着时间的增加,出现更多的钉扎现象。这需要更大的能量来克服活化能峰,重新启动奥氏体向马氏体转变。零度以下的处理有必要的驱动力来驱动残余奥氏体向马氏体的反应直至完成。

结论

本文探讨了残余奥氏体形成的原因。合金含量,特别是镍和锰,对残余奥氏体的稳定性和马氏体的结束温度MF 。结果表明,对于大多数常见钢,马氏体净化温度低于室温,并且通常在零温度下。通过碳对间质部位的扩散,通过将保留的奥氏体和马氏体界面固定进行保留奥氏体的稳定化。在马氏体净化温度上方增加持续时间增加了驱动奥氏体转化完成所需的驱动力。

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参考文献

  1. 《钢及其热处理》,第2版,伦敦:巴特华斯公司,1984。
  2. B. S. S. LEX,工具钢的扭曲,金属园,哦:ASM,1959。
  3. E. S.罗兰和S. R.莱尔美国科学院,第37卷,第27页,1946年。
  4. W. Steven和A. Haynes,J.钢铁研究所,Vol。183,p。349,1956。
  5. N. Kobasko, M. Aronov, J. Powell和J. Vanas,“钢零件的强化淬火:设备和方法”,第7届IASME / wsas国际会议传热,热工程与环境,莫斯科,俄罗斯,2009。
  6. D. H. Herring,“讨论保留的奥氏体”,工业加热,NO。3月,第14-16,2005。
  7. A. Stormvinter,碳钢的低温奥氏体分解,斯德哥尔摩:瑞典皇家理工学院,2012。
  8. G.Vandervoort和E.P.Manilova,“钢材上的成像阶段提示,”ADV。母娘。过程。,卷。163,pp。32-37,2005。
  9. P. Stratton和C. H. Surberg,“保留奥氏体稳定”,齿轮解决方案,第45-47届,2009年7月。