奧氏體形成的動力學曲線分析

 用金相法測定的含0.041%Nb和不含鈮的0.14%C-1.62%Mn-0.42%Si鋼的奧氏體形成動力學曲線見圖2-5,試樣經(jīng)740℃鹽浴加熱，保溫不同時間后水淬，用割線法測定Sn(單位體積內鐵素體－鐵素體交界面的面積），用數(shù)點法測定各相的體積分數(shù)V、，將實驗結果經(jīng)過統(tǒng)計分析處理后作圖示于圖2-5.可以看出：

（1) 初始時，奧氏體的體積分數(shù)隨臨界區(qū)加熱保溫時間的增加，非常迅速地增長，10min左右，即達到平臺區(qū)，進一步增加保溫時間，奧氏體體積分數(shù)變化不大。

（2) 奧氏體的體積分數(shù)V在保溫60s時達到15%,珠光體體積分數(shù)隨在臨界區(qū)溫度保溫時間的增加迅速下降（表2-1).但同時測定的鐵素體體積分數(shù)基本沒有變化，這說明奧氏體的初始形成和長大是依靠珠光體的溶解。

（3) 在光學顯微鏡和掃描電鏡的分辨范圍內，達到Sv、v再發(fā)生變化時的“佯平衡條件”所需的時間（即顯微組織不發(fā)生變化的時間）為180s.740℃下奧氏體向鐵素體長大開始時的時間比根據(jù)Specich()等人的奧氏體形成圖的預測更早些。

（4) 含鈮鋼和不含鈮鋼的奧氏體形成動力學曲線相似。掃描電鏡觀察指出：在淬火組織中有馬氏體組織邊圈，這說明在這一臨界區(qū)處理條件下有錳的分配，即不能采用碳擴散控制的佯平衡模型來處理奧氏體長大動力學。

  用膨脹法和金相法測定了各種溫度處理時奧氏體形成動力學曲線。鋼的成分為0.06%C,0.12%C,0.20%C-1.5%Mn,初始顯微組織為鐵素體加珠光體。碳含量為0.12%的鋼的奧氏體形成動力學曲線示于圖2-6。將金相觀察的不同碳含量鋼的奧氏體形成動力學曲線對比與分析得出：

  a. Ac3以上的溫度退火時，奧氏體形成非常迅速，碳越高，全部奧氏體化所需的時間越短。例如含碳0.06%的鋼，需1min多，而0.20%C鋼不到10s,這可能由于在同樣的退火溫度下（900℃),不同碳含量的鋼的過熱程度不同，因而奧氏體形成所需的能量不同；或者由于碳含量不同，珠光體量和珠光體團的平均距離不同，奧氏體形成時碳和合金元素的擴散距離不同而造成的。

  b. 當臨界區(qū)加熱時，隨著碳含量的增加，珠光體完全溶解的時間增加。例如，740℃時，0.06%C鋼中的珠光體完全溶解的時間小于15s,0.12%C鋼為30s,而0.20%C鋼則需要2min.相應的奧氏體的體積分數(shù)分別為8%、15%、30%;碳含量越高，珠光體溶解后奧氏體的長大速率也越快，但達到最終平衡的時間基本相當。在780℃加熱時，3種碳含量的鋼的珠光體溶解速率均小于15s.

  c. 臨界區(qū)加熱時，奧氏體在鐵素體和珠光體交界面上形核，瞬間即可完成，然后珠光體溶解，這一步的速率視溫度和是否有置換固溶元素的擴散而異，然后是奧氏體向鐵素體長大，其速率決定于碳的擴散或錳的重新分配，最后是奧氏體內的合金元素均勻化。