1、.1 4.6 馬氏體長大速度和馬氏體長大速度和 奧氏體穩定化奧氏體穩定化 內蒙古科技大學內蒙古科技大學 劉忠昌教授劉忠昌教授 .2 1.馬氏體長大速度 馬氏體長大速率不等，分為：馬氏體長大速率不等，分為： 高速長大的高碳馬氏體，無論變溫、等溫、爆高速長大的高碳馬氏體，無論變溫、等溫、爆 發型相變，馬氏體片的長大速度均為發型相變，馬氏體片的長大速度均為105 cm/s105 cm/s數數 量級，即一片馬氏體可在量級，即一片馬氏體可在1010-7 -7s s內形成； 內形成； 低速長大的低碳型馬氏體，長大速度低速長大的低碳型馬氏體，長大速度100mm/s100mm/s 數量級；數量級； 慢速長大馬

2、氏體，如慢速長大馬氏體，如U-CrU-Cr合金馬氏體，其長大合金馬氏體，其長大 速率僅僅速率僅僅0.5mm/h0.5mm/h； 表面馬氏體，如表面馬氏體，如Fe-28.8NiFe-28.8Ni合金在合金在MsMs點以上，點以上， 長大速率為長大速率為1 11010-2 -2cm/s cm/s； 熱彈性馬氏體，在光學顯微鏡下可觀察到相界熱彈性馬氏體，在光學顯微鏡下可觀察到相界 面的移動。面的移動。 .3 2.奧氏體熱穩定化 1）奧氏體的熱穩定化 定義：淬火時因冷卻速度較慢或在冷卻過程中停留引定義：淬火時因冷卻速度較慢或在冷卻過程中停留引 起奧氏體穩定性提高，而使馬氏體轉變遲滯的現象，起奧氏體穩定

3、性提高，而使馬氏體轉變遲滯的現象， 稱為奧氏體的熱穩定化。稱為奧氏體的熱穩定化。 中斷冷卻對軸承鋼中斷冷卻對軸承鋼 馬氏體轉變的影響馬氏體轉變的影響 .4 2）影響熱穩定化的因素 （1）等溫溫度的影響）等溫溫度的影響 等溫溫度越高，淬火后獲得的馬氏體量等溫溫度越高，淬火后獲得的馬氏體量 越少，這說明奧氏體熱穩定化程度越高。越少，這說明奧氏體熱穩定化程度越高。 圖圖437 等溫溫度等溫溫度 對熱穩定化的影響對熱穩定化的影響 .5 （2）已轉變馬氏體量）已轉變馬氏體量 的影響的影響 已轉變的馬氏體量越多， 熱穩定化程度越大。 圖圖4 438 38 馬氏體轉變量對熱穩定化的影響馬氏體轉變量對熱穩定化

4、的影響 .6 （3）等溫停留時間對熱穩定化程度的影 響 在一定的等溫溫度下，停留的時間越長，則達在一定的等溫溫度下，停留的時間越長，則達 到的奧氏體穩定化程度越高。到的奧氏體穩定化程度越高。 圖圖4 439 39 不同等溫溫度不同等溫溫度 下的停留時間對穩定化下的停留時間對穩定化 的影響的影響 .7 3）熱穩定化機制 3.1 3.1 以往的切變觀點：以往的切變觀點： 等溫停留時，由于等溫停留時，由于C C、N N原子在適當的溫度下原子在適當的溫度下 向點陣缺陷處偏聚向點陣缺陷處偏聚(C(C、N N原子釘扎位錯原子釘扎位錯) )，因，因 而強化了奧氏體，使馬氏體相變的切變阻力而強化了奧氏體，使馬

5、氏體相變的切變阻力 增大所致。增大所致。 由于由于C C、N N原子釘扎位錯，而要求提供附加的原子釘扎位錯，而要求提供附加的 化學驅動力以克服溶質原子的釘扎力，為獲化學驅動力以克服溶質原子的釘扎力，為獲 得這個附加的化學驅動力所需的過冷度，即得這個附加的化學驅動力所需的過冷度，即 為為值。值。 .8 3.2 3.2 新解釋：新解釋： 在等溫停留過程中，變溫馬氏體中的在等溫停留過程中，變溫馬氏體中的 C C、 N N原子擴散進入奧氏體中，降低了尚未轉變原子擴散進入奧氏體中，降低了尚未轉變 的奧氏體的馬氏體點。同時的奧氏體的馬氏體點。同時 C C、N N原子擴散原子擴散 進入奧氏體晶界、相界面、位

6、錯等缺陷處，進入奧氏體晶界、相界面、位錯等缺陷處， 影響了馬氏體的形核過程影響了馬氏體的形核過程。 .9 近年來，淬火（碳）近年來，淬火（碳） 配分）工藝（配分）工藝（ Q-P Q-P ）多有）多有 研究。經研究。經Q-PQ-P工藝處理的鋼工藝處理的鋼 能夠獲得更多的殘余奧氏能夠獲得更多的殘余奧氏 體。體。 該工藝通過先淬火至該工藝通過先淬火至QTQT 溫度（溫度（M MsQTsQTM Mf f），形成），形成 部分變溫馬氏體，在部分變溫馬氏體，在QTQT溫溫 度下停留一段時間，控制度下停留一段時間，控制 碳的配分，即碳原子從先碳的配分，即碳原子從先 形成變溫馬氏體向未轉變形成變溫馬氏體向未轉

7、變 奧氏體中擴散富集，最后奧氏體中擴散富集，最后 淬火至室溫得到主要由馬淬火至室溫得到主要由馬 氏體和富碳的殘余奧氏體氏體和富碳的殘余奧氏體 組成的多相組織。組成的多相組織。 .10 由于碳在馬氏體的固溶度遠小于奧氏體，由于碳在馬氏體的固溶度遠小于奧氏體， 在某溫度配分過程中，碳從新鮮馬氏體向在某溫度配分過程中，碳從新鮮馬氏體向 未轉變奧氏體中擴散，導致未轉變奧氏體未轉變奧氏體中擴散，導致未轉變奧氏體 中的含碳量相對較高。中的含碳量相對較高。 應用掃描電鏡能譜分析，測定出應用掃描電鏡能譜分析，測定出Q-PQ-P組織中組織中 存在碳原子分布不均勻的現象，即殘留奧存在碳原子分布不均勻的現象，即殘留奧 氏體中含碳量較高氏體中含碳量較高 。 該工藝難以在工藝生產中實施。該工藝難以在工藝生產中實施。 .11 4）殘留奧氏體 25Ni-0.3V-0.3C鋼中的 馬氏體和殘留奧氏體 鋼淬火后的殘余奧鋼淬火后的殘余奧 氏體數量，主要取決于氏體數量，主要取決于 奧氏體的化學成分。例奧氏體的化學成分。例 如碳鋼，奧氏體的含碳如碳鋼，奧氏體的含碳 量越高，淬火后殘余奧量越高，淬火后殘余奧 氏體的數量一般越多。氏體的數量一般越多。 奧氏體中低于奧氏體中低于0.40.4 C C（質量