奥氏体高合金钢

奥氏体

奥氏体是碳溶解在γ－Fe中的间隙固溶体，。它仍保持γ－Fe的面心立方晶格。其溶碳能力较大，在时溶碳为ωc=0.77%,1148℃时可溶碳2.11%。奥氏体是在大于727℃高温下才能稳定存在的组织。奥氏体塑性好，是绝大多数钢种在高温下进行压力加工时所要求的组织。奥氏体是没有磁性的。2100433B

高铬铸铁铸态基体组织通常不是单一组织，含有奥氏体、珠光体，厚大缓冷铸件中还存在一些二次碳化物以及少量其他非固溶相。为了达到硬化目的，淬火第一个步骤就是将铸件加热超过A_C3，保温一定时问后，使铸态基体组织转变成为单一的奥氏体组织。这一过程称为奥氏体化。

铸态基体组织对奥氏体化过程有一定影响。因为不同相组分在奥氏体化温度下的转变和元素溶解情况是不相同的。例如层状珠光体的碳扩散距离短，易于分解，在奥氏体化过程中能较快达到固溶体的成分平衡。珠光体基体高铬铸铁能在较短加热时间内获得均匀的奥氏体组织，因此规定高铬铸铁件淬火前实行预珠光体化处理是有益的。

高铬铸铁件加热到A_C1度后，基体局部组织开始发生点阵改组，出现α→γ转变。随温度增高，γ转变量逐渐增加。理论上铸件温度达到A_C3，转变应该停止。但是，实际测定结果表明，铸件加热到稍高于A_C3温度进行奥氏体化，α→γ转变的速度比较缓慢，即使保温时间很长，也难以使基体全部成为单一奥氏体组织。此外生成的奥氏体组织化学成分很不均匀，并且含有许多未溶碳化物以及其他熔点较高的杂质。已发现细小的碳化物常常成片弥散分布。这些不纯物不但影响过冷奥氏体的转变，而且也会使转变产物组织均匀性显著下降，最终导致铸件力学性能降低。

加热温度超过A_C320～30℃，α→γ转变才开始逐渐趋于停止。高铬铸铁通常采用的奥氏体化温度超过A_C370～120℃以上。这样的温度既是为了奥氏体组织充分均匀化，也是进行脱稳处理的需要。

确定某一铸件的奥氏体化温度，需要知道该铸件的A_C3温度。但是高铬铸铁含有多种合金元素，直接影响A_C3温度，难以写出各元素质量分数对A_C1和A_C3温度综合影响的表达式。

碳在奥氏体中的溶解度随奥氏体化温度提高而增加，适当提高奥氏体化温度会使淬火后马氏体的硬度上升。但是过度提高温度将产生相反效果。例如奥氏体化温度超过100℃以后，由于二次碳化物重新溶入奥氏体，使奥氏体含碳量增多、组织稳定性提高，淬火后铸件中残余奥氏体在基体中的体积分数可能超过70%。因此，高铬铸铁件奥氏体化温度不应超过980～1000℃。

铸件在炉内加热到预定的奥氏体化温度后开始计算奥氏体化保温时问。此时间过程包括：铸件整体达到奥氏体化温度所需时问、成分均匀化及二次碳化物析出所需时间。

奥氏体化所需时间中，成分均匀化所需时问比较长，铬、碳含量较高时需要的时间更长。其次是铸件结构所决定的铸件整体加热到奥氏体化温度所需时问。在炉内升温过程

中，铸件的实际温度总是滞后于炉子的测定温度，而且铸件的模数越高，滞后越显著。铸件表面温度向内部传导，是滞后的重要原因。据测定，二次碳化物析出时间并不长，一般高铬铸铁件整体达到奥氏体化温度后，20min即可结束析出过程。这可能与铸件加热过程中已有二次碳化物析出有关。

铸件具体的奥氏体化保温时间，可以这样计算：厚度25mm的铸件基本保温时间为2h，厚度每增加25mm保温时间增加1h。或根据铸件最大模数计算保温时间，1cm模数铸件保温时间2h，每增加1cm模数，增加0.5h。即：保温时间=2h 0.5h/1cm模数.

如果加热前铸件的基体组织为珠光体，保温时间可适当减少。

采用 CO₂ 连续波工业激光器在高碳高合金钢表面进行了激光熔凝处理试验，比较了激光处理前后高碳高合金钢的抗弯强度和耐磨性，采用电子显微镜观察了断口特征、断口处和磨面处熔凝层的 TEM 形貌，并用 X 射线仪测量了抗弯试验前后激光处理层中奥氏体含量随熔凝层深的变化。

(1)激光熔凝处理后的高碳高合金钢的抗弯性能和耐磨性显著提高。

(2)激光处理区的断口特征是：以韧窝为主 少量准解理 ,而未处理区的的断口特征是:韧窝 解理 。

(3)抗弯试验和磨损试验过程中，奥氏体内出现了大量的层错和位错团，并且熔凝层中的奥氏体含量大幅度降低，产生了奥氏体应变诱发马氏体转变现象。

(4)晶粒细化，一定量的奥氏体的存在是使激光熔凝处理的高碳高合金钢的抗弯强度和耐磨性提高的主要原因。2100433B