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镍合金材料的过冷奥氏体等温转变曲线图像分析
发表于:2020-01-17 23:42:42

   在熟悉了镍合金材料中的合金元素对珠光体转变、贝氏体转变和马氏体转变的影响以后,现在就可以对镍合金材料过冷奥氏体的分解作一全面的综合分析,下面首先分析合镍合金的过冷奥氏体等温转变曲线。合金元素对等温转变曲线的影响合金元素对等温转变曲线的影响可分为两种情况,一种是当镍合金材料中加入某些合金元素以后,等温转变曲线仍然保持与碳素钢相同的形状,只是位置有所改变,随着含锰量的增加,使等温转变曲线向右移动,鼻尖温度下降,并不改变其形状。具有这种影响规律的合金元素主要是非碳化物形成元素,如镍、锰、硅、铜等。另一种情况是加入某些合金元素以后,不但改变等温转变曲线的位置,而且也改变等温转变曲线的形状,如图所示,随着含铬量的增加,等温转变曲线不仅向右移动,而且分成了两个鼻子,具有这种影响的元素,主要是形成碳化物元素,如铬、铝、钨、钒等。根据合金元素对等温转变曲线的不同影响,可分为两大类,归纳到图中,以助理解。


    镍合金材料等温转变曲线的类型  目前常用的各种镍合金,由于化学成分变化极大,等温转变曲线的形状也十分不同,归纳起来大致可以分为如图所示的五种类型:第一类等温转变曲线具有两个“鼻子”,这种等温转变曲线,应该说是最基本的一种形式。在常用的镍合金材料中最常见到,例如铬钢,铬硅钢,铬锰钢,铬镍钢,铬锰硅钢以及高速钢等的等温转变曲线都属于此类。在这类等温转变曲线中合金奥氏体的含碳量不同,将使珠光体区和贝氏体区域的奥氏体分解速度发生改变。通常当含碳量很低时,最大转变速度在中温转变温度范围内出现,即等温转变曲线中的珠光体区的位置右移较大,而贝氏体区域相对左移了;当奥氏体的含碳量较高时,最大转变速度则在高温转变温度范围内,即等温转变曲线中的贝氏体区的位置右移较大,而珠光体区相对左移了。第二类等温转变曲线只有一个“鼻子”,这实际上是第一类等温转变曲线的一个特例。由于珠光体最大转变速度与贝氏体最大转变速度的温度区域相距很近,相互重合成了一个“鼻子”。这是形状上最简单的等温转变曲线。碳素钢、锰钢、镍钢和硅钢等均属于此类。第三类等温转变曲线是在含碳量相对低而合金元素较高的镍合金中出现的。因为只出现贝氏体转变,不出现珠光体转变,当然这种镍合金不能退火软化。例如18Cr2N14WA和18Cr2N14MoA钢就具有此种类型的等温转变曲线。第四类等温转变曲线与第三类相反,它没有贝氏体转变,只有珠光体转变。这主要是一些含碳量较高的镍合金钢可能出现这种形式的等温转变曲线。第五类等温转变曲线看不到贝氏体转变与珠光体转变。这在一些高合金钢中才有可能出现。在大量合金元素存在的条件下Ms点也降至室温以下,这种镍合金过冷到室温,具有奥氏体组织。例如高锰耐磨钢Mn13即属于此种类型的钢。


    镍合金材料的连续冷却转变曲线近年来,合金钢的连续冷却转变曲线,受到了很大重视,在这方面也进行了大量试验研究工作,取得了很大进展。这是由于它更符合实际情况,是制定连续冷却热处理.尤其是大截面零件热处理工艺的依据。镍合金材料连续冷却转变曲线与碳素钢连续冷却转变曲线相比,前者有明显的贝氏体转变区,而后者则不明显甚至没有。同一镍合金材料的连续冷却转变曲线与其等温转变曲线相比,前者的图形移向右下方。这就是说,与等温转变相比,过冷奥氏体在连续冷却过程中,孕育期比较长,转变温度也比较低。同时,连续冷却时,在高温或中温范围内发生的转变,对马氏体转变温度的影响也充分反映了出来,因此,连续冷却转变曲线,可以定性和定量的显示出不同冷却速度下所获得的显微组织和机械性能,这对制定热处理工艺是十分重要的。不过,测定镍合金连续冷却转变曲线是比较复杂的,就目前积累的资料还不够充分的情况下,利用等温转变曲线,来近似地估计过冷奥氏体连续冷却转变的情况还是可以的。图中绘出了50CrV钢的等温转变曲线和连续冷却转变曲线,可以看出,这种图形基本是相近的,可见用等温转变图估计连续冷却时的转变情况是可行的。另外等温转变图的测定比较简便,它又是制定等温退火、等温淬火、分级淬火等热处理工艺的重要依据,故等温转变曲线的应用也是比较广泛的。