高頻加熱馬氏體解析
更新時(shí)間:2019-05-27 瀏覽:
1、氏體:最早人們把馬氏體定義為:碳在α-Fe中的過飽和固溶體,這個(gè)定義僅僅適于鋼中的馬氏體,但是也不完全適用,因?yàn)?,有時(shí)鋼中的馬氏體不含碳,無碳馬氏體,現(xiàn)在比較權(quán)威的說法是:母相無擴(kuò)散性、以慣習(xí)面為不變平面的切變共個(gè)的相變產(chǎn)物為馬氏體。這個(gè)定義適于鋼,也適于其他合金。
2、奧氏體:碳在γ-Fe中的固溶體。注意:馬氏體跟奧氏體化學(xué)成分相同而晶體結(jié)構(gòu)不同。
3、鐵素體:碳在α-Fe中的固溶體。注意:馬氏體是碳在α-Fe中的過飽和固溶體,馬氏體跟鐵素體化學(xué)成分不同而晶體結(jié)構(gòu)相同或類似,也可以說是扭曲了晶格的且遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出溶解度的“鐵素體”。
4、純鐵:純鐵在912度會(huì)發(fā)生奧氏體——鐵素體(冷卻),鐵素體——奧氏體(加熱)的轉(zhuǎn)變。當(dāng)加入碳后,改變了相變點(diǎn)(就跟水里加鹽而改變了水的凝固點(diǎn)一樣),這個(gè)轉(zhuǎn)變由912度降低為最低727度(含碳達(dá)0.77%的時(shí)候),當(dāng)冷卻速度過快的時(shí)候就變成為奧氏體——馬氏體(扭曲的超出溶解度的鐵素體),當(dāng)加熱速度過快的時(shí)候就變成為馬氏體——奧氏體。
從熱力學(xué)分析,相變需要驅(qū)動(dòng)力,而新相形成過程中必然也伴隨著阻力,因此,只有當(dāng)驅(qū)動(dòng)力大于阻力的時(shí)候,相變才有可能發(fā)生。
馬氏體相變的驅(qū)動(dòng)力包括:
1、馬氏體與奧氏體的自由焓差,過冷度越大,焓差越大,轉(zhuǎn)變的驅(qū)動(dòng)力也越大。
2、奧氏體晶體缺陷所提供的能量。注意:碳溶入奧氏體后會(huì)增加奧氏體晶體缺陷的數(shù)量。
馬氏體相變的阻力包括:
1、馬氏體轉(zhuǎn)變形成的界面能。
2、馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)比容變化產(chǎn)生的彈性能
3、馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)克服切變抗力消耗的能量
4、形成馬氏體造成大量的位錯(cuò)和孿晶形成的晶格畸變能。
5、臨近馬氏體的奧氏體所發(fā)生的塑性變形消耗的能量。
由此可見,馬氏體轉(zhuǎn)變需要的能量較多,阻力較大,所以,轉(zhuǎn)變必須在大過冷度下才能夠進(jìn)行。而Ms就是他們的分界線。
奧氏體中的含碳量是影響Ms點(diǎn)的最主要因素,隨著含碳量的增加,Ms、Mf下降,并且Mf 比Ms下降的更快,所以能夠擴(kuò)大馬氏體的轉(zhuǎn)變溫度范圍。注意:隨著奧氏體含碳量的增加,雖然Ms、Mf下降,但是卻擴(kuò)大馬氏體的轉(zhuǎn)變溫度范圍。
馬氏體是變溫轉(zhuǎn)變,Ms以下必須不斷降溫,馬氏體才能夠不斷形成,而且是瞬時(shí)形成,長(zhǎng)大速度極快,只決定于形核率,與長(zhǎng)大速度無關(guān)。
好了,現(xiàn)在談?wù)勀愕膯栴}:
1、“在淬火時(shí),隨著過冷奧氏體含碳量的增加(只在能溶入奧氏體的含碳量范圍內(nèi)考慮),奧氏體固溶強(qiáng)化,抑制了珠光體的形核,C曲線右移,淬透性增大,獲得馬氏體的能力增強(qiáng)”但是并不意味著獲得更多的馬氏體,打個(gè)比方,學(xué)歷高了掙錢的能力增強(qiáng)同樣也不意味著掙到了更多的金錢,這個(gè)是兩碼事,獲得馬氏體的能力增強(qiáng),只是說明具備了獲得更多的馬氏體的條件,是否獲得更多的馬氏體決定于具體的鋼材的熱傳導(dǎo)率、淬火介質(zhì)、冷卻實(shí)際速度和冷卻實(shí)際溫度等要素,即達(dá)到Ms~Mf之間的那個(gè)具體溫度,所以,熱處理里面會(huì)出現(xiàn)個(gè)與熱處理格格不入的冷處理工藝來,目的就是獲得更多的馬氏體,如果能夠通過控制奧氏體含碳量就能夠達(dá)到這個(gè)目的就不用這么費(fèi)勁的搞冷處理了。
2、“但是,奧氏體固溶強(qiáng)化后,不是同樣增加了馬氏體切變的阻力,使Ms下降,即獲得更少的馬氏體嗎?”
是的,奧氏體含碳量高了增加了馬氏體切變的阻力,使Ms下降沒有錯(cuò),但是碳溶入奧氏體后也會(huì)增加奧氏體晶體缺陷的數(shù)量,提高了馬氏體轉(zhuǎn)變的驅(qū)動(dòng)力,卻促使馬氏體轉(zhuǎn)變量的增加,最后結(jié)果也不一定就是“獲得更少的馬氏體”,關(guān)鍵看看那個(gè)因素占主導(dǎo)作用,考慮問題要全面,這樣才能夠得出正確的結(jié)論。