起始晶粒度
在臨界溫度以上,奧氏體形成剛剛結(jié)束時(shí)的晶粒尺寸,稱(chēng)起始晶粒度。起始晶粒度決定于奧氏體轉(zhuǎn)變的形核率(n)及線(xiàn)生長(zhǎng)速度(c)。每一平方毫米面積內(nèi)奧氏體晶粒的數(shù)目N與n及c的關(guān)系為
由上式可知,若n大而c小,則起始晶粒就細(xì)小。若n小而c大則起始晶粒就粗大。
在一般情況下n及c的數(shù)值決定于原始組織的形態(tài)和彌散程度以及加熱時(shí)的加熱速度等因素。
由于在珠光體中存在著大量奧氏體形核部位,n極大。故奧氏體的起始晶??偸潜容^細(xì)小的。如果加熱速度快,則轉(zhuǎn)變被推向高溫,奧氏體起始晶粒將更加細(xì)化。這是因?yàn)?,隨著加熱速度的增大和轉(zhuǎn)變溫度的升高,雖然形核n和c都增大,但n比c增加的幅度更大。表1—6示出鋼在加熱時(shí),奧氏體的n與c數(shù)值與加熱溫度的關(guān)系,由表1—6中的數(shù)據(jù)可知。相變溫度從740℃提高到800℃時(shí)n增大280倍而c僅增加40倍。
表1—6 奧氏體形核(n)和線(xiàn)生長(zhǎng)速度(c)與溫度的關(guān)系
溫度/℃ | 740 | 750 | 760 | 780 | 800 |
形核率(n)(個(gè)/毫米3?秒) | 2280 | — | 11000 | 51500 | 61600 |
線(xiàn)生長(zhǎng)速度(c)(毫米/秒) | 0.001 | 0.004 | 0.01 | 0.026 | 0.041 |
應(yīng)當(dāng)指出,奧氏體起始晶粒隨加熱速度的增大而細(xì)化的現(xiàn)象,只是在加熱速度不太大時(shí)比較明顯。當(dāng)加熱速度很大時(shí)起始晶粒不再隨之細(xì)化(見(jiàn)表1—7)
表1—7 加熱速度對(duì)起始奧氏體晶粒大小的影響
加熱方法 | 加熱速度℃/秒 | 加熱溫度(淬火后鐵 素體消失的溫度) | 起始奧氏體晶粒的平均面積μm2 |
爐內(nèi)加熱 | 0.03℃ | 825℃ | 60 |
2℃ | 825℃ | 40 | |
8℃ | 830℃ | 30 | |
感應(yīng)加熱 | 200℃ | 870℃ | 28 |
1 000℃ | 9 00℃ | 29 |
這可能是由于在快速加熱時(shí),轉(zhuǎn)變被推向高溫(大于800℃),奧氏體的核不僅可以在鐵素體與滲碳體的交界面上形成,而且可以在鐵素體晶粒內(nèi)嵌鑲塊的邊界上形成。鐵素體的含碳量雖然很低,但鐵素內(nèi)碳的分布是不均勻的,碳原子大都集中在嵌鑲塊邊界。實(shí)驗(yàn)測(cè)定嵌鑲塊邊界上的碳濃度或達(dá)0.2—0.3% 。由Fe—Fe3C狀態(tài)圖可知,這樣的地區(qū),對(duì)應(yīng)的奧氏體形成溫度為800~840℃(實(shí)驗(yàn)證明嵌鑲塊邊界的厚度亦遠(yuǎn)大于該溫度下臨界晶核的尺寸)。因此,只要加熱速度足以把轉(zhuǎn)變溫度提高到上述范圍,則奧氏體的核除了在鐵素體與滲碳體的分界面上形成外,還將在鐵素體嵌鑲塊邊界上大量形成,增加了形核率,因而使奧氏體晶粒進(jìn)一步細(xì)化。但是,當(dāng)加熱速度繼續(xù)增大,使轉(zhuǎn)變溫度超過(guò)840℃,因不能繼續(xù)出現(xiàn)新的形核部位,奧氏體晶粒也將不能繼續(xù)細(xì)化。
上述關(guān)于加熱速度的影響,是限制在常用的普通加熱速度范圍之內(nèi)。近幾年來(lái),隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了加熱速度高于1000℃/秒的所謂“超快速加熱淬火法”,如超高頻脈沖加熱,激光加熱或電子束加熱等方法。經(jīng)過(guò)這些方法加熱后以極快的令速淬火,得到的組織極細(xì),甚至在30萬(wàn)倍的電子顯微鏡下觀察,仍看不清楚該種組織的細(xì)節(jié)。
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