nm360耐磨板淬火發(fā)生幾種轉(zhuǎn)變的效果
nm360耐磨板淬火回火時,隨著回火溫度的升高和回火時間的延長,相應(yīng)地要發(fā)生如下幾種轉(zhuǎn)變。
(1)馬氏體中碳的偏聚 在80℃以下很低的溫度回火時,鐵原子和合金元素難以進行擴散遷移,碳原子也只能作短距離的遷移。板條馬氏體內(nèi)存在大量的位錯,碳原子傾向于偏聚在位錯線附近的間隙位置,降低馬氏體的彈性畸變能。
片狀馬氏體的亞結(jié)構(gòu)主要是孿晶,除少量碳原子向位錯線偏聚外,大量碳原子將向垂直于馬氏體c軸的(100)面富集,形成小片富碳區(qū)。碳原子的偏聚現(xiàn)象不能用金相方法直接觀察到,但可用電阻法或內(nèi)耗法間接證實,因為碳在馬氏體一定晶面上富集造成晶格明顯畸變時,將使電阻率升高。
(2)馬氏體分解 當(dāng)回火溫度超過80℃時,馬氏體開始發(fā)生分解,碳化物從過飽和的α固溶體中析出。馬氏體分解持續(xù)到350℃以上,在高合金nm360耐磨板中甚至可持續(xù)到600℃?;鼗饻囟葘︸R氏體分解起決定作用。馬氏體的含碳量隨回火溫度的變化規(guī)律。馬氏體的含碳量隨回火溫度的升高不斷降低,高碳鋼的馬氏體含碳量降低較快。
回火時間對馬氏體中含碳量的影響較小當(dāng)回火溫度高于150℃后,在一定溫度下,隨回火時間的延長,在開始1~2h內(nèi),過飽和碳從馬氏體中析出很快,然后逐漸減慢,隨后再延長時間,馬氏體中的含碳量變化不大。因此鋼的回火保溫時間常在2h左右?;鼗饻囟仍礁?,回火初期碳含量下降越多,最終馬氏體碳含量越低。
高碳鋼在350℃以下回火時,馬氏體分解后形成的低碳α相和彌散ε碳化物組成的雙相組織稱為回火馬氏體。這種組織較淬火馬氏體容易腐蝕,故在光學(xué)顯微鏡下呈黑色針狀組織(見圖6-33)?;鼗瘃R氏體中α相碳的質(zhì)量分數(shù)為wc=0. 2%~0.3%,ε碳化物具有密排六方晶格。
碳的質(zhì)量分數(shù)wc<0. 2%的板條馬氏體在淬火冷卻時已發(fā)生自回火,析出碳化物,在100~200℃之間回火時,絕大部分碳原子都偏聚到位錯線附近,沒有ε-碳化物析出。
(3)殘留奧氏體的轉(zhuǎn)變 鋼淬火后總是或多或少地存在一些殘留奧氏體。碳的質(zhì)量分數(shù)wc>0.5%的碳素鋼或低合金鋼淬火后,有數(shù)量可觀的殘留奧氏體。高碳鋼淬火后于250~300℃之間回火時,將發(fā)生殘留奧氏體分解。淬火高碳鋼在200~ 300℃回火時,殘留奧氏體分解為α相和ε-FexC組成的機械混合物,也稱為回火馬氏體或下貝氏體。
圖6-32 wc=1.09%的鋼在不同溫度回火時馬氏體中含碳量與回火時間的關(guān)系
(4)碳化物的轉(zhuǎn)變 馬氏體分解及殘留奧氏體轉(zhuǎn)變形成的ε-碳化物是亞穩(wěn)定的過渡相。當(dāng)回火溫度升高至250~400℃時,ε-碳化物則向更穩(wěn)定的碳化物轉(zhuǎn)變。碳素鋼中比ε-碳化物穩(wěn)定的碳化物有兩種:一種是Χ-碳化物,化學(xué)式是Fe3C2,具有單斜晶格;另一種是更穩(wěn)定的θ-碳化物,即為滲碳體(Fe3C)。碳化物的轉(zhuǎn)變主要取決于回火溫度,也與回火時間有關(guān)。隨著回火時間的延長,發(fā)生碳化物轉(zhuǎn)變的溫度降低。
當(dāng)回火溫度升高到400(℃以后,淬火馬氏體完全分解,但α相仍保持針狀外形,先前形成的ε-碳化物和Χ-碳化物此時已經(jīng)消失,全部轉(zhuǎn)變?yōu)榧毩?theta;-碳化物,即滲碳體。這種由針狀α相和細粒狀滲碳體組成的機械混合物叫做回火托氏體。為淬火高碳鋼400℃回火時得到的回火托氏體的金相顯微組織,其滲碳體顆粒已難以分辨。在電子顯微鏡下可以清楚地看出回火托氏體中α相和細粒狀滲碳體。
回火溫度高于200℃時,碳的質(zhì)量分數(shù)wc<0.2%的馬氏體將在碳原子偏聚區(qū)通過分解直接析出θ-碳化物。碳的質(zhì)量分數(shù)wc介于0.2%~0.4%的馬氏體可由ε-碳化物直接轉(zhuǎn)變?yōu)?theta;-碳化物,而不形成Χ-碳化物。
(5)滲碳體的聚集長大和α相再結(jié)晶 當(dāng)回火溫度升高到400℃以上時,滲碳體開始明顯地聚集長大。當(dāng)回火溫度高于600℃時,細粒狀碳化物將迅速聚集并粗化。在碳化物聚集長大的同時,α相的狀態(tài)也在不斷發(fā)生變化。
馬氏體晶粒不呈等軸狀,而是通過切變方式形成,因此和冷塑性變形金屬相似,在回火過程中α相也會發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶。淬火鋼在500~650℃得到的回復(fù)或再結(jié)晶的鐵素體和粗粒狀滲碳體的機械混合物叫做回火索氏體。在光學(xué)顯微鏡下能分辨出顆粒狀滲碳體,在電子顯微鏡下可看到滲碳體顆粒明顯粗化。
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