马氏体回火过程中组织转变量预测的实验研究(3)

马氏体回火过程中组织转变量预测的实验研究

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属

学

报2 4 0 6 0 8 0 0

3卷 9- 0 . - 2

膨胀曲线，从图中可以看出，在升温过程中，某几个温度区，膨胀量明显地小于正常的热膨胀，明在这些温度区说间内必伴有组织转变 .为了便于分析组织转变规律，减去

织转变；曲线段靠近 b点是回火马氏体转变后期； d点附近是回火屈氏体转变后期 .在原始膨胀曲线上，分别取这 3个点附近一定温度区间内的膨胀曲线斜率作为各自 温度区间段的线热膨胀系数，把得到的各热膨胀系数拟再合成温度的函数 .同时考虑到已减去的参考热膨胀量，可以得到如下的函数作为马氏体回火过程中不同阶段产物的线热膨胀系数计算公式 .=

1 19 0 0的参考热膨胀量 (,, . 5 X1 1 0℃)得到如图 3 b所示的膨胀曲线 .根据前面的原理，以看出：图中曲线 a 可在 -

b cd和 d e对应的温度区间都明显发生了组织转变.,— _根据已有的研究结果 L, - 5 a b对应于马氏体中析出碳化物 J

以及过饱和铁素体碳含量和正方度下降过程，产物称为回 火马氏体 ( M M b c对应于碳化物形成然后逐渐转 -变为渗碳体过程，通常和 cd阶段渗碳体的聚集长大与—

10 09 X 1一+ 1 1 0 8 X 1 .51 0 . 3 7 0— 0—

87 3 8×1 - 2 . 8 1 0 10

() 2

球化过程合称为回火屈氏体转变 ( M T, ) .d点温度以 上，主要是渗碳体的聚集球化与长大、铁素体的回复与再

根据上述函数可以计算出马氏体回火加热过程中的热膨胀量.已知热膨胀量后，利用图 1曲线方法，就可

结晶过程，产物称为回火索氏体 ( S) T, .

以计算出各个相变反应段对应的组织膨胀量了.由于已经忽略了不同回火组织在热膨胀系数方面的差异，各种转变的完全转

变膨胀量已分别成为常数，据此可以非常方便地计算出各种回火转变的转变量 .

图 4所示是马氏体以 60℃/ n的速度加热到各回 0 mi火温度过程中的直径变化比率曲线，图中各线均已减去了 1 1 9 1 - 0的热膨胀量 .以看到，样计算得到的相 . 5￣ 05 1可这对膨胀量，在不同试样之间虽然有一定的分散度，都表明但马氏体即使在如此快速加热条件下也能发生组织转变 .40 . 20 00

4回火转变量预测模型的建立4 1马氏体回火过程 . 上述实验结果表明，氏体即使在快速加热过程中也马能发生各种组织转变，只有充分考虑加热过程中的转变

量，才能对等温转变过程做出正确的解释.如果在此情况下使用建立在等温膨胀曲线实验结果基础上的 J h sn ono- Me lAva公式来描述其组织转变动力学，不仅需要 h— rmi大工作量的实验，且在数据处理方面也存在几乎无法克而服的困难 .为此，建立一种更加方便、准确的转变量预测模型是非常必要的. 回火参数可以综合反映温度和时间对回火进程的影响，果马氏体回火过程中的各种转变量都能统一表达成如回火参数的函数，无论在实验测试方面还是在实用方面则都具有非常方便的优点 .

图 4马氏体加热至不同回火温度的相对膨胀曲线Fi 4 Re a i ee an i u ve fm a e ie durn a i g g. l tv xp son c r so t nst i g he tn

4 2回火参数及其计算方法 .较为常用的回火参数有两个：参数 P和 J回火 .参数 P由 Holmo l o n和 Jf a e等人在 1 4 9 5年给出

t iee t e eigtmprtrsa 0 odf rn mpr t n e eaue t 0℃/ n 6 mi

P= T(+lT X1- C g ) 0 3同时，该图中也可以看到，同试样的组织转变温从不

() 3

度区间是相当一致的 (特别是回火屈氏体转变阶段)这表，明其组织转变进程相差很小，膨胀量方面的分散性主要而是由线热膨胀系数、完全转变膨胀量的波动造成的.

式中，

是绝对温度， K;是材料常数； 7是时间， C _

h该参数应用广

泛， .但对于变温回火过程，不具有直接的可加性 .鉴于此，日本学者 Io e提出了回火参数 A,. nu[7 6】

3 2马氏体回火过程中线热膨胀系数的确定 .为了获得准确的组织转变膨胀量，进一步计算出各并种组织的转变量，必须先确定出各种组织在不同温度下的 线热膨胀系数 . 在加热过程中，膨胀量是热膨胀和组织膨胀共同作用的结果，以不能确定整个加热过程中的线热膨胀系数 .所 般认为，温度的影响大而组织的影响小 L.文中对马 4 J

其基本原理是，回火是一个受扩散控制的过程，假设在温度时，时间 7内的固相反应量为 X, _则根据 A h nu h e is方程，有

x=A丁x e

)

() 4

参数即为固相反应量 X的常用对数=

lx=l丁一 g g

+lA g

() 5

一

氏体回火加热过程也统一采用了一个随温度变化的线热膨胀系数 .从图 3可以看出，低于 a点温度尚未发生组

式中， 7是时间， h Q为激活能， Jmo;为气体常 _;/ lR数，已知 R .1/mo ;是绝对温度，K;g=83 ( l J K) lA为

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