魏氏组织成因分析及解决方法

风来疏竹

钢在热处理过程中会出现魏氏组织，请大家就魏氏组织的成因、魏氏组织对材料性能的影响以及避免魏氏组织产生的热处理措施等方面展开讨论。

[ 本帖最后由 风来疏竹 于 2009-7-17 10:15 编辑 ]

jrqshr

魏氏组织是一种非常脆的组织，该组织的冲击韧性非常低，对于材料来说，该组织是非常差的，所以对于得到魏氏组织的材料来说，其寿命一定不会很高的，可以说得到魏氏组织的材料是不合格的！

风来疏竹

什么原因产生的魏氏组织？

问学

一般与温度有关，有过热现象。只能是正火来消除。

江湖一狼

呵呵 这个原因有很多等温正火的时候温度过低  保温时间不足等

老热工

魏氏组织是过冷奥氏体的高温转变组织.在它形成时必须有先析出相的大量析出及共析成分奥氏体内部的扩散配合。也就是说在Ar3(Arcm)与Ar1温度之间冷却太慢。如果在奥氏体组织内存在碳浓度起伏，这种魏氏体组织就容易形成。铸钢件中就易出现魏氏组织，锻件在缓冷时也易出现魏氏组织。
魏氏组织由于其组织出现一般都伴随着原奥氏体晶粒粗大。因此，其机械性能（强度、韧性、耐磨性）极差。

风来疏竹

说的有道理。在观察铸钢和低合金钢显微组织时发现内部的魏氏组织有时呈锯齿状，有时呈羽毛状（成排分布），它们大多分布在原奥氏体晶界上；有时呈三角形分布，它们大多分布在原奥氏体晶内，不知道是什么原因？

[ 本帖最后由 所以因为 于 2009-7-16 14:29 编辑 ]

天字一号

请问魏氏体容易在什么钢种中产生呢？

风来疏竹

在ZG230-450铸态下的金相检验中经常发现，有些低合金钢中也发现有魏氏体产生。在这些钢的热处理过程中也容易产生。现在的问题是：
1、如何对铸态下的魏氏体进行适当热处理使之消除？
2、怎样控制热处理工艺，使之不发生魏氏体转变？

老热工

个人认为：魏氏组织有时呈锯齿状，有时呈羽毛状（成排分布），其实质可能是一致的，即树枝状存在,(只是金相截面不同而已)。大多分布在原奥氏体晶界上，这符合扩散型相变的的特征。有时呈三角形分布，它们大多分布在原奥氏体晶内，它其实应当还从晶界上长大的，只是你只看到了它的上枝（在原奥氏体晶内）而没有看到它的根（在原奥氏体晶界上）而已。

[ 本帖最后由 老热工 于 2009-7-16 15:32 编辑 ]

风来疏竹

有的资料描述：魏氏组织的形态与奥氏体冷却速度有关。冷却速度慢时，魏氏组织呈三角形，冷却速度快时魏氏组织呈羽毛状分布。不知与10楼分析是否一致？

老热工

铸钢在冷却凝固时一般是先冷却快（模腔温度较低）后冷却较慢（模腔温度上升散热变差）的特点。而低碳钢（如ZG230-450）在早期会先结晶出大量（大块）的碳含量较低的高温铁素体，在发生包晶反应时，由于冷却较快，包晶反应不完全，在随后冷却时，就形成碳浓度起状较大的不均匀奥氏体晶粒。这样碳浓度起状较大的不均匀奥氏体晶粒在随后慢冷时，就会在碳浓度低的晶界析出先共析铁素体，继而再长大变长，形成魏氏体组织。而碳含量较高的钢，在早期结晶出碳含量较低的高温铁素体较少（较小），在发生包晶反应时，包晶反应容易反应完全，在随后冷却时，形成碳浓度起状较大的不均匀奥氏体晶粒可能性减小。这样在随后慢冷时，就不易出现魏氏体组织。在碳含量较高的钢（0.53%C以上)中在早期凝固时就不存在出现碳浓度起状较大的不均匀奥氏体晶粒现象。
知道了魏氏体的形成因素和条件，热处理工艺只要改变这些因素和条件就可以有效地使之消除。
1、对铸态下的魏氏体组织进行完全奥氏体均匀化。提高加热温度可以快速进行奥氏体化并保温一定时间。
2、加快过冷奥氏体的冷却速度（尤其是Ar3(Arcm)~（Ar1－100℃）温度之间冷却速度），使魏氏体（长距离）扩散转变的条件不能满足，才能使之不发生魏氏体转变。这些方法有正火、等温正火、等温淬火、淬火（调质）等。

老热工

应该是有这方面的因素。魏氏组织的形态与奥氏体冷却速度有关。冷却速度慢时，魏氏组织呈三角形即粗大，冷却速度快时魏氏组织呈羽毛状分布即细小。这与珠光体的片间距大小与温度、时间有关一样道理。

nell

看看教科书魏氏组织是一种针状组织，其他形态的非魏氏组织

NEWAGE

一、定义  
   组织组分之一呈片状或针状沿母相特定晶面析出的显微组织
二、常见的魏氏组织
   亚共析钢为魏氏组织铁素体，过共析钢为魏氏组织渗碳体
三、形成机理
    魏氏组织铁素体和渗碳体均为先析出相。当过冷奥氏体由于冷却速度较快，转变温度较低时，先析出相在晶界形核后，铁原子的扩散变得困难，非共格界面不容易迁移，共格界面的迁移成为主导。因此先析出相的晶核长大将通过共格界面向与其有位向关系的奥氏体晶粒内部长大，同时，为减少弹性能，先析出相将呈针、片状沿奥氏体某一晶面向晶粒内伸长。
四、组织特征
    1、由晶界向晶内生长，呈片状或针状；
    2、针片之间相互平行或互成60°、90°夹角；
    3、相互平行的针片之间距离较大，针片之间的组织为珠光体类组织；
    4、魏氏组织以切变共格方式形成，会在抛光表面产生浮凸。
五、影响魏氏组织形成的因素
     1、冷却速度   冷却速度过快和过慢都会抑制魏氏组织的形成
     2、奥氏体晶粒大小   粗大的奥氏体晶粒将促进魏氏组织的形成，因此，避免过热将可有效抑制制魏氏组织的形成
     3、化学成分   亚共析钢碳含量为0.2%~0.4%时，较易形成魏氏铁素体
六、魏氏组织对材料力学性能的影响
       魏氏组织的出现将降低材料的塑性和韧性，增加材料的脆性。

风来疏竹

在GB/T13299《钢的显微组织评定方法》中对魏氏组织的评定作了如下6个等级划分，前提条件是珠光体钢过热后出现的魏氏组织，魏氏组织级别评定原则是：根据析出的针状铁素体数量、形状以及由铁素体网确定的奥氏体晶粒的大小进行评级。
对于碳含量在0.15-0.30%之间的钢种，其各个级别的魏氏组织的特征描述如下：
0级：均匀的铁素体和珠光体组织，无魏氏组织特征；
1级：铁素体组织中有呈现不规则的块状铁素体出现；
2级：呈现个别针状组织区；
3级：由铁素体网向晶内生长，分布于晶粒内部的细针状魏氏组织；
4级：明显的魏氏组织；
5级：粗大针状及厚网状的非常明显的魏氏组织。
国家标准都规定了各个级别的魏氏组织形貌特征，看来，对于珠光体型钢种，其魏氏组织的形成也是很普遍的了，现在有两点疑惑：
1、要想通过热处理方法彻底消除已形成的魏氏组织还是有一定的难度，是这样的吗？
2、不同级别的魏氏组织对力学性能的影响在标准中没有规定说明，是不是可以认为标准在根本上并没有对魏氏组织对材料性能的影响作出定性图表或是定量数据的评价？

[ 本帖最后由 风来疏竹 于 2009-7-17 10:08 编辑 ]

pgqin

老热工的分析深入浅出，真是受教了！

风来疏竹

GB/T13299《钢的显微组织评定方法》中对碳含量在0.31-0.50%之间的钢种各个级别的魏氏组织的特征描述是这样的：
0级：均匀的铁素体和珠光体组织，无魏氏组织特征；
1级：铁素体组织中出现碎块状及沿晶界铁素体网的少量分叉；
2级：出现由晶界铁素体网向晶内生长的针状组织；
3级：大量晶内细针状及由晶界铁素体网向晶内生长的针状魏氏组织；
4级：大量的由晶界铁素体网向晶内生长的长针状的明显的魏氏组织；
5级：粗大针状及厚网状的非常明显的魏氏组织。

我心依燃

对一般低、中碳钢来说，不论奥氏体晶粒粗细，只要冷却速度或者等温温度适宜应该都会有魏氏组织出现的可能。当然，奥氏体晶粒粗大时，出现这种组织所对应的钢的碳含量范围要宽些，而且在较慢的冷速下就能形成。
魏氏组织会引起钢的强度、韧性和塑性的降低。
消除魏氏组织常用的办法一般采用退火或正火；程度严重的工件可采用二次正火（较高温度+较低温度）。一般出现魏氏组织的工件还要进行最终热处理，如淬火+回火，所以也能通过后续热处理把魏氏组织消除掉。

风来疏竹

“1、对铸态下的魏氏体组织进行完全奥氏体均匀化。提高加热温度可以快速进行奥氏体化并保温一定时间。”
铸态下由于奥氏体晶粒粗大而导致魏氏组织的形成。为了消除粗大的魏氏组织，在进行完全奥氏体均匀化的过程中，如何来控制其奥氏体晶粒大小？比如ZG230-450铸造时出现的粗大魏氏组织的情况。

[ 本帖最后由 风来疏竹 于 2009-7-17 12:55 编辑 ]