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,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30萬倍的電子顯微鏡下觀察,仍看不清楚該種組織的細(xì)節(jié)。
2、實(shí)際晶粒度
在熱處理(或熱加工)的某一具體加熱條件下所得到的奧氏體晶粒的大小稱為實(shí)際晶粒度。
奧氏體轉(zhuǎn)變終了后,若不立即冷卻而在高溫停留,或者繼續(xù)升高加熱溫度,則奧氏體將長(zhǎng)大。因?yàn)樯鲜鲞^程在熱處理時(shí)是不可避免的,所以奧氏體開始冷卻時(shí)的晶粒(實(shí)際晶粒度)總要比起始晶粒大。實(shí)際晶粒度除了與起始晶粒度有關(guān)外,還與鋼在奧氏體狀態(tài)停留的溫度及時(shí)間有關(guān),在快速加熱時(shí),與加熱速度和最終的加熱溫度有關(guān)。當(dāng)加熱溫度相同時(shí),加熱速度越大,實(shí)際奧氏體晶粒越細(xì)小。
奧氏體晶粒的長(zhǎng)大是自發(fā)的,因?yàn)闇p少晶界可以降低表面能。如果不存在陰礙晶粒長(zhǎng)大的因素而又給以足夠的時(shí)間,則從原則上說應(yīng)該能長(zhǎng)成一單晶奧氏體。但是由于存在著一些阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大的因素,所以當(dāng)達(dá)到一定尺寸后就不再長(zhǎng)大了。奧氏體晶粒的長(zhǎng)大是通過大晶粒吞并小晶粒進(jìn)行的。在長(zhǎng)大階段晶粒大小是不均勻的。等到各個(gè)晶粒都趨向同一大小時(shí),晶粒不再長(zhǎng)大。要使晶粒進(jìn)一步長(zhǎng)大,必須提高溫度。實(shí)驗(yàn)證明,加熱溫度越高,晶粒長(zhǎng)大越快,最后得到的晶粒也越粗大。顯然,快速加熱時(shí),雖然起始晶粒較細(xì)小,但如控制不好(加熱溫度過高或保溫時(shí)間過長(zhǎng)),則由于所處的溫度較高,奧氏體極易長(zhǎng)大。
為什么溫度一定時(shí),奧氏體晶粒長(zhǎng)大到一定大小就不再繼續(xù)長(zhǎng)大了呢?為什么有的鋼種奧氏體晶粒容易長(zhǎng)大,而有的不易長(zhǎng)大?對(duì)于這些問題目前一般都用機(jī)械阻礙理論來解釋。認(rèn)為鋼中存在一些難溶的化合物,分布在奧氏體晶界上,阻礙了奧氏體晶粒的長(zhǎng)大。只有當(dāng)溫度進(jìn)一步提高,一部分化合物溶入奧氏體后,奧氏體才能繼續(xù)長(zhǎng)大。長(zhǎng)大到一定程度后以被尚未溶解的化合物所阻礙,不能再長(zhǎng)大。只有再提高溫度才能進(jìn)一步長(zhǎng)大。由于不同鋼的化學(xué)成份及冶煉方法不同,這樣就導(dǎo)致了有的鋼種奧氏體晶粒容易長(zhǎng)大,而另一些鋼種奧氏體晶粒不易長(zhǎng)大。
3、本質(zhì)晶粒度
把鋼材加熱到超過臨界點(diǎn)以上的某一特定溫度,并保溫一定時(shí)間(通常規(guī)定為930℃保溫8小時(shí)),奧氏體所具有晶粒大小稱為奧氏體本質(zhì)晶粒度。之所以選用930℃,是因?yàn)閷?duì)于一般鋼材來講,不論進(jìn)行何種熱處理,如淬火、退火、正火、滲碳等,加熱溫度都在930℃以下。如果在930℃保溫8小時(shí)后,奧氏體晶粒幾乎不長(zhǎng)大,則在熱處理過程中就不會(huì)出現(xiàn)粗大的奧氏體晶粒。本質(zhì)晶粒度即標(biāo)志著上述特定溫度范圍內(nèi),隨著溫度的升高奧氏體晶粒的長(zhǎng)大傾向:奧氏體晶粒顯著長(zhǎng)大的鋼(得到奧氏體晶粒為1—4級(jí)),定為本質(zhì)粗晶粒鋼;奧氏體晶粒長(zhǎng)大不顯著的鋼(得到的奧氏體晶粒度為5—8級(jí)),定為本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。必須指出,本質(zhì)晶粒度只是反映了930℃以下奧氏體晶粒長(zhǎng)大的傾向。超過930℃以后,本質(zhì)細(xì)晶粒鋼的奧氏體實(shí)際晶粒度可能比本質(zhì)粗晶粒鋼的實(shí)際晶粒度還粗(參看圖1—29所示)。
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