(加分讨论)非平衡组织加热转变及实际应用问题

横笛吹雨

1、一般的热处理加热大都以平衡态组织加热，其转变机理也为大家所熟识。而以非平衡态组织加热的转变机理在82年上大学时的课程中只是提出了一些有争议的观点，尚无定论。不知现在的研究进展如何？
2、之所以提出这个问题是因为实际生产中经常会碰到以非平衡组织加热的问题，如淬火回火件的返修、二次淬火工艺的应用等。

[ 本帖最后由 wangqinghua196 于 2008-6-12 18:47 编辑 ]

shenghuoyiyi

非平衡组织加热一般都有组织遗传的现象，要避免遗传加热速度不能过快也不能过慢

横笛吹雨

1、近年来的非平衡组织加热的相变机理研究有没有发现什么新资料？
2、避免组织遗传的关键是控制加热速度，防止针形A形成，而获得球形A。然而这只是定性分析，一般说法只是应该采用较快（或中等）的加热速度，有没有定量的加热速度数据（尤其是常用钢材的）？

shenghuoyiyi

不过这方面的数据很少，大多是一些期刊的实验论文
如http://www.rclbbs.com/viewthread.php?tid=19449&extra=page%3D1

横笛吹雨

谢谢提供资料，但这是一篇比较粗糙的文章，缺乏有说服力的工艺数据和分析，所以有点牵强附会。只是“双重淬火”提法有点循环热处理的的意思，但也只是通过多次加热和冷却破坏新旧相之间的位向关系，从而使过热组织得到纠正，实在没有多少新意。或许他们再增加两次高温回火也能解决问题。

横笛吹雨

该话题的提出源起于Stigershu先生“关于加快加热速度”的讨论题目（在本版块）和我单位现行的20Cr渗碳产品二次淬火工艺的应用。在此不妨先引用Stigershu先生的发起词：“低碳合金钢渗碳产品，重新加热淬火过程中，在700左右一直到AC1点温度过程中，在产品心部有游离铁素体析出，如果该过程中停留时间过长则铁素体成大块状，这对产品质量有较坏的影响。如何加快该温度区域处工件的加热速度呢？.....”当然还有Stigershu先生的一些试验数据。我有两个问题：
    1、二次加热时的组织起点是非平衡态的M,在加热到两相区的过程中组织转变过程是怎样的？
    2、如何实现到两相区时的F一要晶粒小，二要数量少？
    3、前面两个问题的讨论前提是加热温度不大于材料的Ac3温度。

[ 本帖最后由 WJFU66 于 2008-5-29 01:06 编辑 ]

shenghuoyiyi

1.对于低碳合金钢，在用及缓慢的速度加热时，相当于进行了调质，但是在析出碳化物后，F仍然具有板条形态，不会发生再结晶。在板条F间有碳化物的地方将会形成针状A，随着温度的提高，最后A长大合并形成颗粒状A，形成组织遗传。
在快速加热时（没有回火），将会一残余A为核形成A晶粒并张大，由于在原A晶粒内取向相同，于是会合并长大成原A晶粒。（在回火后减少残A，回火减少组织遗传）
以中速加热时（是相对的，材料不同，也就不相同），在原A晶界会形成颗粒A，与原来的A取向不同，可以阻止遗传。
2.通过中温度回火后只会形成针状A，会阻止板条F的的合并张大，应该可以获得比较小的晶粒。
但好象会与数量少相矛盾。
不管怎么样，还是经验重要，实际中怎么操作好就怎么操作了

[ 本帖最后由 dzkyx1314 于 2008-12-4 21:43 编辑 ]

横笛吹雨

1、“在快速加热时（没有回火），将会以残余A为核形成A晶粒并张大”中的残余A不应有的，前提是非平衡组织加热，当然是全M(先不管B等)。
2、"通过中温度回火后只会形成针状A"怎么理解？

[ 本帖最后由 WJFU66 于 2008-5-29 18:41 编辑 ]

shenghuoyiyi

如果没有残余A时，快速加热不易出现组织遗传，但完全没有残余A的情况是很少的。
中温充分回火后进行再加热则一般只在板条F间形成针状A

横笛吹雨

1、辜存您的有残A观点，但“如果没有残余A时，快速加热不易出现组织遗传”与非平衡组织快速加热易造成组织遗传矛盾。即使没有残A，以快（或慢）速加热时在M板条间会形成针形A，这种针形A与原始板条M间保持严格的位向关系，即使合并长大成球形（或颗粒状）A也会造成组织遗传。
2、经中温充分回火后的组织应不算非平衡组织了吧？

[ 本帖最后由 WJFU66 于 2008-5-30 14:41 编辑 ]

横笛吹雨

哈，这种讨论太学究气了，也累。还是你说的对，“不管怎么样，还是经验重要，实际中怎么操作好就怎么操作了”，但问题是现在理论上不成熟，而经验上也存有不足，尚需大家努力。愿更多同仁参加讨论，别只咱们两个人较劲。尽管观点上有些不一致，但还是感谢你对这一讨论当然也是对我的支持！

[ 本帖最后由 WJFU66 于 2008-5-30 12:36 编辑 ]

横笛吹雨

对低碳合金钢渗碳产品，为什么渗碳缓冷组织加热超过原材料Ac3温度表面M不超级，而以非平衡态组织加热超过原材料Ac3温度表面M就会超级呢？是组织遗传原因吗？但是在Ac1-Ac3加热就没有组织遗传？请大家讨论一下

横笛吹雨

哪位有关于非平衡组织加热的加热速度方面的试验数据？能与12＃楼的问题联系起来吗？

横笛吹雨

最近几天在坛内翻检以前的老帖子，其中涉及非平衡组织的主要有以下几篇：
      http://www.rclbbs.com/viewthread.php?tid=4949
      http://www.rclbbs.com/viewthread.php?tid=7609
      http://www.rclbbs.com/viewthread.php?tid=10717
      http://www.rclbbs.com/viewthread.php?tid=5002
      其它还有一些，恕不一一录出，感兴趣者在站内搜索“非平衡组织”可得。

      阅读过程中有以下几点想法：
      1、关于“非平衡组织”的概念问题，为便于讨论有必要在此澄清一下。所谓平衡应是指符合Fe-Fe3C相图转变规律。而（室温）平衡组织则是指材料充分A化后以极其缓慢的速度冷却下来得到的珠光体类型的组织（退火组织是最典型的平衡组织）。实际生产中冷却速度都较快（退火除外），转变规律不再符合Fe-Fe3C相图，而是要按照CCT曲线确定其转变产物，所得到马氏体、贝氏体以及魏氏体等组织则称为非平衡组织。
      2、以上几个链接中涉及的非平衡组织多侧重于产品返修，有的侧重于表面硬度，有的侧重于心部组织，并且大多偏于现象描述甚至只是推测，而鲜有理论阐述或数据分析验证。
      3、总之，仅就非平衡组织加热的实际应用来说，目前主要有两方面：一是产品返修，二是渗淬件的二次淬火。
      不知大家有什么看法？同时希望能多提供实际应用的实例。

[ 本帖最后由 WJFU66 于 2008-6-12 18:57 编辑 ]

wangqinghua196

对于这个问题，我认为大家列举事例，以及使用效果就可以了！过细的理论探讨对我们会员来说似乎耗费大家时间！
我提议：加分讨论！

横笛吹雨

在下面链接http://www.rclbbs.com/viewthread ... mp;page=1#pid121029中，有人提到一个逆变奥氏体概念----
“逆变奥氏体是某些钢在As温度以上回火后由马氏体转变而形成的。
弥散分布的奥氏体可以不降低强度的情况下，改善钢的塑性和焊接性能。”
        而在吉林工学院刘云旭主编的《热处理原理》（81年版）中有关于M转变的一个特点即可逆性------指某些铁合金A冷却转变为M，而重新加热时M可以直接转变为A，这称之为逆转变。逆转变开始点为As(比Ms高)，逆转变终了点为Af。逆转变发生的条件是以极快的速度加热，但有人以3000度/秒的速度试验，尚未完全证实逆转变的存在。
        不知这方面的研究进展如何？况且那么高的加热速度与实际生产差距太大（不知激光淬火是否能实现？），聊备感兴趣者查阅研究。

横笛吹雨

在诸多讨论渗碳预处理组织的讨论中，有两种观点：第一种观点认为毫无必要，在渗碳温度下任何组织都会最终达到完全奥氏体化；第二种观点除了考虑渗前组织会对零件变形有影响外，我特别注意到的是，如果渗前组织中有贝氏体、魏氏体等非平衡组织会导致渗碳直淬后的组织出现混晶、粗晶现象。那么，抛开变形因素，渗前的非平衡组织到底对渗后组织及后续的淬火有什么影响呢？不管哪种观点，我希望看到能作为论据的实例或令人信服的理论分析。
      假如允许指名邀请有关专家作答的话，我想邀请参加过类似讨论的天天小非专家、霜月工程师及陆丰前辈首先作答。如果有违什么规则的话，请版主删除。

chenyi

马氏体转变具有可逆性，据报道，0.8%C钢以5000度/s的速度加热时，可以在590-600度发生逆转变
资料来源：西北工业大学出版社，《刚的热处理》，胡光立，谢希文编著

霜月

齿轮锻坯预先热处理组织中有贝氏体、魏氏体等非平衡组织会导致渗碳直淬后的组织出现混晶、粗晶现象，这是近年来处理20CrMnMo、22CrMoH等钢生产的齿轮，经过反复摸索、验证后得到的经验，只可惜未作过理论分析。

NEWAGE

西安交通大学王笑天教授主编的《金属材料学》里有关于奥氏体形成的相变机制的一些论述。认为：
加热时奥氏体的形成可以按两种相互竞争的相变机制进行，即晶体学无序机制和有序机制。当按无序机制形成奥氏体时，α→γ转变伴随着重结晶，即γ相新晶粒的形成相对于原始α相来说，改变了大小和取向。当按有序机制过渡为奥氏体时，则不伴随着重结晶，由于奥氏体切变式的转变引起的相强化，促进了一次再结晶发生，这样，重结晶要在较高的温度下进行。
决定重结晶机制的主要因素是原始组织的类型以及它们之间精确的晶体学有序性，原始无序的组织（铁素体+碳化物）仅发生无序的重结晶机制。原始有序的组织（马氏体、贝氏体和魏氏组织铁素体）两种重结晶机制都可能观察到，但这要取决于钢的合金化和加热速度。

对粗晶有序组织加热高于Ac3，可能导致形成的奥氏体晶粒与钢的原始晶粒具有相同的形状、大小和取向。这种现象，称为钢的组织遗传性。特定的合金钢和在一定的重复加热速度下，将出现这种现象。合金化和加热速度对出现组织遗传的影响如下表所列：（“+”表示出现组织遗传；“-”表示不出现）

	快速加热	中速加热	缓慢加热
高合金钢	+	+	+
合金钢	+	-	+
低合金钢和碳钢	-	-	-

附件图片是原始无序组织及有序组织的钢加热和冷却时的重结晶示意图。