奧氏體合金鋼

奧氏體合金鋼馬氏體

它的溶碳能力較高，最高可達2%。奧氏體是鐵碳合金的高溫相。鋼在高溫時所形成的奧氏體，過冷到727℃以下時變成不穩(wěn)定的過冷奧氏體。如以極大的冷卻速度過冷到230℃以下，這時奧氏體中的碳原子已無擴散的可能，奧氏體將直接轉(zhuǎn)變成一種含碳過飽和的α固溶體，稱為馬氏體。

奧氏體合金鋼鐵素體

由于含碳量過飽和，引起馬氏體強度和硬度提高、塑性降低，脆性增大。不銹鋼的耐蝕性主要來源于鉻。實驗證明，只有含鉻量超過12%時鋼的耐蝕性能才會大大提高，因此，不銹鋼中的含鉻量一般均不低于12%。由于含鉻量的提高，對鋼的組織也有很大影響，當鉻含量高而碳含量很少時，鉻會使鐵碳平衡，圖上的Υ相區(qū)縮小，甚至消失，這種不銹鋼為鐵素體.2100433B

組成鐵碳合金的鐵具有兩種晶格結(jié)構(gòu)：910℃以下為具有體心立方晶格結(jié)構(gòu)的α——鐵，910℃以上為具有面心立方晶格結(jié)構(gòu)的Υ——鐵。如果碳原子擠到鐵的晶格中去，而又不破壞鐵所具有的晶格結(jié)構(gòu)，這樣的物質(zhì)稱為固溶體。碳溶解到α——鐵中形成的固溶體稱鐵素體，它的溶碳能力極低，最大溶解度不超過0.02%。而碳溶解到Υ——鐵中形成的固溶體則稱奧氏體。

奧氏體

奧氏體是碳溶解在γ－Fe中的間隙固溶體，。它仍保持γ－Fe的面心立方晶格。其溶碳能力較大，在時溶碳為ωc=0.77%,1148℃時可溶碳2.11%。奧氏體是在大于727℃高溫下才能穩(wěn)定存在的組織。奧氏體塑性好，是絕大多數(shù)鋼種在高溫下進行壓力加工時所要求的組織。奧氏體是沒有磁性的。2100433B

高鉻鑄鐵鑄態(tài)基體組織通常不是單一組織，含有奧氏體、珠光體，厚大緩冷鑄件中還存在一些二次碳化物以及少量其他非固溶相。為了達到硬化目的，淬火第一個步驟就是將鑄件加熱超過A_C3，保溫一定時問后，使鑄態(tài)基體組織轉(zhuǎn)變成為單一的奧氏體組織。這一過程稱為奧氏體化。

鑄態(tài)基體組織對奧氏體化過程有一定影響。因為不同相組分在奧氏體化溫度下的轉(zhuǎn)變和元素溶解情況是不相同的。例如層狀珠光體的碳擴散距離短，易于分解，在奧氏體化過程中能較快達到固溶體的成分平衡。珠光體基體高鉻鑄鐵能在較短加熱時間內(nèi)獲得均勻的奧氏體組織，因此規(guī)定高鉻鑄鐵件淬火前實行預珠光體化處理是有益的。

高鉻鑄鐵件加熱到A_C1度后，基體局部組織開始發(fā)生點陣改組，出現(xiàn)α→γ轉(zhuǎn)變。隨溫度增高，γ轉(zhuǎn)變量逐漸增加。理論上鑄件溫度達到A_C3，轉(zhuǎn)變應該停止。但是，實際測定結(jié)果表明，鑄件加熱到稍高于A_C3溫度進行奧氏體化，α→γ轉(zhuǎn)變的速度比較緩慢，即使保溫時間很長，也難以使基體全部成為單一奧氏體組織。此外生成的奧氏體組織化學成分很不均勻，并且含有許多未溶碳化物以及其他熔點較高的雜質(zhì)。已發(fā)現(xiàn)細小的碳化物常常成片彌散分布。這些不純物不但影響過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變，而且也會使轉(zhuǎn)變產(chǎn)物組織均勻性顯著下降，最終導致鑄件力學性能降低。

加熱溫度超過A_C320～30℃，α→γ轉(zhuǎn)變才開始逐漸趨于停止。高鉻鑄鐵通常采用的奧氏體化溫度超過A_C370～120℃以上。這樣的溫度既是為了奧氏體組織充分均勻化，也是進行脫穩(wěn)處理的需要。

確定某一鑄件的奧氏體化溫度，需要知道該鑄件的A_C3溫度。但是高鉻鑄鐵含有多種合金元素，直接影響A_C3溫度，難以寫出各元素質(zhì)量分數(shù)對A_C1和A_C3溫度綜合影響的表達式。

碳在奧氏體中的溶解度隨奧氏體化溫度提高而增加，適當提高奧氏體化溫度會使淬火后馬氏體的硬度上升。但是過度提高溫度將產(chǎn)生相反效果。例如奧氏體化溫度超過100℃以后，由于二次碳化物重新溶入奧氏體，使奧氏體含碳量增多、組織穩(wěn)定性提高，淬火后鑄件中殘余奧氏體在基體中的體積分數(shù)可能超過70%。因此，高鉻鑄鐵件奧氏體化溫度不應超過980～1000℃。

鑄件在爐內(nèi)加熱到預定的奧氏體化溫度后開始計算奧氏體化保溫時問。此時間過程包括：鑄件整體達到奧氏體化溫度所需時問、成分均勻化及二次碳化物析出所需時間。

奧氏體化所需時間中，成分均勻化所需時問比較長，鉻、碳含量較高時需要的時間更長。其次是鑄件結(jié)構(gòu)所決定的鑄件整體加熱到奧氏體化溫度所需時問。在爐內(nèi)升溫過程

中，鑄件的實際溫度總是滯后于爐子的測定溫度，而且鑄件的模數(shù)越高，滯后越顯著。鑄件表面溫度向內(nèi)部傳導，是滯后的重要原因。據(jù)測定，二次碳化物析出時間并不長，一般高鉻鑄鐵件整體達到奧氏體化溫度后，20min即可結(jié)束析出過程。這可能與鑄件加熱過程中已有二次碳化物析出有關(guān)。

鑄件具體的奧氏體化保溫時間，可以這樣計算：厚度25mm的鑄件基本保溫時間為2h，厚度每增加25mm保溫時間增加1h?；蚋鶕?jù)鑄件最大模數(shù)計算保溫時間，1cm模數(shù)鑄件保溫時間2h，每增加1cm模數(shù)，增加0.5h。即：保溫時間=2h 0.5h/1cm模數(shù).

如果加熱前鑄件的基體組織為珠光體，保溫時間可適當減少。

其顯微組織為奧氏體。它是在高鉻不銹鋼中添加適當?shù)逆嚕ㄦ嚨馁|(zhì)量分數(shù)為8%~25%）而形成的，具在奧氏體組織的不銹鋼。奧氏體型不銹鋼以Cr18Ni19鐵基合金為基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上隨著不同的用途，發(fā)展成圖1-2所示的鉻鎳奧氏體不銹鋼系列。

奧氏體-鐵素體型不銹鋼

其顯微組織為奧氏體加鐵素體。鐵素體的體積分數(shù)小于10%的不銹鋼，是在奧氏體鋼基礎(chǔ)上發(fā)展的鋼種。