热处理对高温形变材料组织的影响

2023-06-24 理论教育版权反馈

【摘要】：高温形变淬火、回火后，马氏体位错密度显著增加，位错结构也发生变化。形变淬火钢的高强度就是高位错密度的反映，而马氏体组织的细化主要表现在塑性方面的改善。从图6-16中可看出，在T12和50CrNi4Mo钢形变淬火后的残留奥氏体量与形变量的关系中存在一个极大值。这可以在T12钢形变淬火后残留奥氏体晶体点常数随形变量的增加而逐步减少的事实中得到证实。

1.马氏体形态与精细结构

高温形变淬火能显著细化马氏体组织，在这方面和低温形变淬火相似，随着形变量的增大，马氏体组织不断细化。但是，只有当形变奥氏体在初始再结晶时晶粒高度细化，在淬火后才能获得细而短的马氏体针。形变奥氏体在初始再结晶时，又会发生位错密度的严重降低，以致明显减弱形变强化效果。

高温形变淬火、回火后，马氏体位错密度显著增加，位错结构也发生变化。形变淬火钢的高强度就是高位错密度的反映，而马氏体组织的细化主要表现在塑性方面的改善。

2.奥氏体组织结构

奥氏体在高温形变过程中的晶粒多边化具有普遍性。此现象对高温淬火钢的强度、韧性和强化效果稳定性都有正面作用。多边化过程是晶粒内部嵌镶块间小角边界上的位错攀移形成墙的结果。

在高温形变过程中，奥氏体晶粒被拉长，有时还在900～1100℃、20%～30%形变量条件下形成锯齿状晶界。后者有阻碍滑移向相邻晶粒内扩展的作用，从而也是提高强度、改善塑性、抑制回火脆性以及阻碍蠕变断裂的有利因素。

3.残留奥氏体

形变淬火钢中的残留奥氏体受两个因素制约。一是碳化物自奥氏体中析出，使奥氏体的碳含量和合金元素含量减少，Ms升高，奥氏体—马氏体转变的形核率提高，从而使残留奥氏体减少；二是形变奥氏体中有大量位错、压应力、细化的嵌镶块结构，造成马氏体转变形核的困难，使形变淬火后的残留奥氏体增多。因此，高温形变淬火钢中的奥氏体量增多或减少与形变量和形变温度有关。

从图6-16中可看出，在T12和50CrNi4Mo钢形变淬火后的残留奥氏体量与形变量的关系中存在一个极大值。这是因为在形变量小时，奥氏体析出的碳化物少，本身却受到高度强化，使马氏体转变受阻，残留奥氏体逐步增加，而在较大形变量时，由于动态回复或动态再结晶过程，使奥氏体的强化减弱，碳化物析出起到主要作用。奥氏体中碳化物和合金元素的明显减少，使Ms升高，残留奥氏体不断降低。

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图6-16　T12和50CrNi4Mo钢900℃形变淬火(未回火)后的残留奥氏体量与形变量的关系

(a)T12钢；(b)50CrNi4Mo钢

4.碳化物析出

钢在高温形变时，在高的压应力作用下，碳在奥氏体中的溶解度会明显下降，导致形变中碳化物的析出。这可以在T12钢形变淬火后残留奥氏体晶体点常数随形变量的增加而逐步减少的事实中得到证实。有试验表明，55CrMnSiVA钢的马氏体碳含量随形变量增加而先减后增。先减是由于奥氏体中的碳化物析出起主导作用，后增是因为奥氏体的再结晶过程主导，碳化物析出减少的结果。而形变温度由950℃降到850℃时，由于再结晶过程受阻，马氏体碳含量随形变量增加而持续下降。

热处理对高温形变材料组织的影响

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