不銹鋼復(fù)合板中的相變

1.4.1合金鋼的加熱奧氏體化

合金鋼加熱時的轉(zhuǎn)變包括奧氏體相的形成，碳化物和鐵素體的溶解，奧氏體相中合金元 素的均勻化，溶質(zhì)元素的晶界平衡偏聚，奧氏體晶粒餃大。

1.4.1.1磷（氮）化物在奧氏體中的溶解規(guī)律

碳（氮）化物的溶解影響到熱處理工藝的制定，也決定了鋼在熱處理后的組織與性能。 圖1. 7所示為各種碳化物和氮化物在奧氏體中的溶解度與加熱溫度的關(guān)系6其主要的規(guī)律可 歸納如下。

① 碳（氮）化物的穩(wěn)定性越好，在鋼中的溶解度越小，Cr、Mo. V的碳化物具有較大 的溶解度，Ti、Nb、Zi■等強碳化物形成元素的碳化物有比較小的溶解度&

② 隨著溫度的下降，各種碳化物的溶解度都會降低。當(dāng)鋼中合金元素童比較多時，在 高溫形成了高飽和度的奧氏體，在冷卻過程中有比較大的析出趨勢.如果冷卻速度相對較 慢，則在冷卻時會發(fā)生碳化物的析出9

③ 奧氏體中存在比較弱的碳化物形成元素，則會降低奧氏體中的碳活度ac,從而促進了穩(wěn)定性較好的碳化物的溶解。例如，鋼中含有 較多的Mn和一定量的V,由于Mn元素的存 在，使VC的溶解溫度從1100X；降低至900C。 而非碳化物形成元素是提髙奧氏體中的碳活度 ac的，它起了阻礙碳化物溶解的作用。

④碳化物穩(wěn)定性相對較差的碳化物在加熱 奧氏體化過程中先溶解，穩(wěn)定性相對較好的碳化 物后溶解。一般情況下，Mtu Cr的碳化物先溶 解，Ti、V的碳化物后溶解。如MC型碳化物的 溶解溫度一般要大于1100?11S0TC，而砧7<^、 M23CS型碳化物的溶解溫度相對較低，大于 9501C。

不銹鋼復(fù)合板

必須強調(diào)指出的是，這些碳化物形成元素的 影響僅發(fā)生在下列情況，即它們處于奧氏體固溶 體中，而不是存在于碳化物等其他的相中a 1.11.2合金元素對奧氏體形成的影響

在一般的加熱速度下，高于Ael溫度，奧氏 圖I.7碳（氯> 化物在奧氏體中的溶 體是通過碳化物溶解及a—Y擴散多型性轉(zhuǎn)變形

成的。奧氏體量的增長依賴于碳化物的溶解、碳 和鐵原子的擴散。合金元素對碳化物的穩(wěn)定性及碳在奧氏體中擴散的影響，直接控制著奧氏 體的形成速度。

強碳化物形成元素組成的穩(wěn)定碳化物，如TiC、NbC、vc等只有在高溫下才溶于奧氏 體.另外，碳化物形成元素可提髙碳在奧氏體中的擴散激活能，對奧氏體形成有一定阻礙作 用。非碳化物形成元素鎳和鈷可降低碳的擴散激活能，對奧氏體形成有一定的加速作用。

當(dāng)奧氏體轉(zhuǎn)變剛完成時，奧氏體中的各元素成分是不均勻的。所以，一般情況下鋼的奧 氏體化過程還有一個合金元素和碳的均勻化過程。不但需要碳原于的擴散，還需要合金元素 的擴散均勻.由于合金元素的擴散相對較慢，因此合金鋼的淬火加熱過程可以提髙淬火溫度 或延長保溫時間來達(dá)到成分均勻化，這是提髙合金鋼淬透性的有效方法&

1.4,1.3合金元素對奧氏體晶粒長大的影晌

控制奧氏體的晶粒度對改善合金鋼的強韌性至關(guān)重要。鋼中奧氏體晶粒長大的驅(qū)動力是 系統(tǒng)界面能的降低6奧氏體晶粒長大問題，也就是鋼的過熱敏感性，理論上，晶界呈12滬 的面夾角是比較穩(wěn)定的。鋼在加熱奧氏體化剛結(jié)朿時，晶粒形態(tài)是不穩(wěn)定的，系統(tǒng)的能童比較 髙。為了降低系統(tǒng)的能量，晶粒會長大，這是個自發(fā)過程4晶界移動是依靠晶界原于的擴 散，凡能影響這兩者的因素，都會改變晶粒長大的進程s主要的因素有界面能、晶界處鐵的 自擴散、第二相質(zhì)點等，晶粒長大的理論有機械阻礙論、界面能理論、鐵的自擴散理論等。 不同情況下奧氏體晶粒長大的主要原因是不同的。因此，合金元素的作用也是比較復(fù)雜的， 其作用的機理也是不同的a歸納如下&

①Ti、Nb、V等強碳化物形成元素阻止奧氏體晶粒長大的作用顯著，W、Mo元素的 作用中等，如果有未溶碳化物存在，這些元素起了機械阻礙奧氏體晶粒校大的作用；如果沒 有碳化物存在，則溶解在奧氏體中的這些元素降低了鐵的自擴散系數(shù)DF_因為這些元素提 18