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        奧氏體晶粒大小及其影響因素

        文章出處:青島豐東熱處理責任編輯:熱處理設備小許查看手機網址
        掃一掃!奧氏體晶粒大小及其影響因素掃一掃!
        人氣:-發表時間:2017-07-01 09:00【

        鋼在加熱后形成的奧氏體組織,特別是奧氏體晶粒大小對冷卻轉變后鋼的組織和性能有著重要的影響。一般說來,奧氏體晶粒越細小,鋼熱處理后的強度越高,塑性越好,沖擊韌度越高。但是奧氏體化溫度過高或在高溫下保持時間過長,將使鋼的奧氏體晶粒長大,顯著降低鋼的沖擊韌度,降低裂紋擴展功和提高脆性轉變溫度。此外,晶粒粗大的鋼件,淬火變形和開裂傾向增大。尤其當晶粒大小不均時,還會顯著降低鋼的結構強度,引起應力集中,易于產生脆性斷裂。因此,在熱處理過程中應當十分注意防止奧氏體晶粒粗化。為了獲得所期望的合適的奧氏體晶粒尺寸,必須弄清奧氏體晶粒度的概念,了解影響奧氏體晶粒大小的各種因素以及控制方法。

        (1)奧氏體晶粒度的概念  奧氏體晶粒度是衡量奧氏體晶粒大小的尺度。奧氏體晶粒大小通常以單位面積內晶粒的數目或以每個晶粒的平均面積與平均直徑來描述。這樣可以建立實際晶粒大小的清晰概念。要測定這樣的數據是很麻煩的,所以實際生產中通常使用晶粒度級別數G來表示金屬材料的平均晶粒度( GB/T 6394-2002)。晶粒度級別數G常采用與標準系列評級圖進行比較的方法確定。它與晶粒尺寸有如下關系:

        N=2G-1

        式中N-放大100倍時645.16mm² (1in²)面積內觀察到的平均晶粒數。

        晶粒度級別數G越大,單位面積內晶粒數越多,則晶粒尺寸越小。通常G<5級為粗晶粒,G≥5級為細晶粒(其中G≥9級為超細晶粒)。晶粒度級別也可以定為半級,例如2. 5級。

        (2)影響奧氏體晶粒大小的因素  奧氏體晶粒長大基本上是一個奧氏體晶界遷移的過程,其實質是原子在晶界附近的擴散過程。所以一切影響原子擴散遷移的因素都會影響奧氏體晶粒的長大。

        1)加熱溫度、保溫時間和加熱速度的影響。加熱溫度越高,保溫時間越長,則奧氏體晶粒越粗大。

        2)原始組織的影響。一般來說,鋼的原始組織越細,碳化物彌散度越大,則奧氏體的起始晶粒越細小。和粗珠光體相比,細珠光體總是易于獲得細小而均勻的奧氏體晶粒。在相同的加熱條件下,與球狀珠光體相比,片狀珠光體在加熱時奧氏體晶粒易于粗化,因為片狀碳化物表面積大,溶解快,奧氏體形成速度也快,奧氏體形成后較早地進入晶粒長大階段。對于原始組織為非平衡組織的鋼,如果采用快速加熱、短時保溫的工藝方法,或者多次快速加熱一冷卻的方法,便可獲得非常細小的實際奧氏體晶粒。

        3)化學成分的影響。在一定的含碳量范圍內,隨著奧氏體中碳含量的增加,碳在奧氏體中的擴散速度及鐵的自擴散速度增大,晶粒長大傾向增大。但當含碳量超過一定量以后,碳能以未溶碳化物的形式存在,奧氏體晶粒長大受到第二相的阻礙作用,反而使奧氏體晶粒長大傾向減小。

        合金元素的影響如下:用鋁脫氧或在鋼中加入適量的Ti、V、Zr、Nb等強碳化物形成元素時,可以減小奧氏體晶粒長大傾向。而Mn、P、C、N等元素溶入奧氏體后削弱了鐵原子結合力,加速鐵原子的擴散,因而促進奧氏體晶粒的長大。

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