马氏体测量新方法在BS950钢中的应用研究(2)
参考文献 25
1 绪论
1.1国内外低合金高强度钢的发展概况1.1.1 低合金高强度钢的发展概况[1]
低合金高强度钢是一类可焊接的低碳工程结构用钢。其含碳量通常小于0.25％，比普通碳素结构钢有较高的屈服点σs或屈服强度 σ0.2(30～80kgf/mm2)和屈强比σs/σb(0.65～0.95),较好的冷热加工成型性,良好的焊接性,较低的冷脆倾向、缺口和时效敏感性，以及有较好的抗大气、海水等腐蚀能力。其合金元素含量较低,一般在2.5％以下，在热轧状态或经简单的热处理(非调质状态)后使用；因此这类钢能大量生产、广泛使用。各发达工业国家的低合金高强度钢产量约占钢产量的10％（见合金钢）。
1.1.2 低合金高强度钢在我国的发展概况1.1.3 低合金高强度钢在国外的发展1.3低合金钢加工及热处理技术的发展
1.3.1奥氏体化1.3.2马氏体淬回火
1.4 低合金高强度钢热处理相结构变化
淬火前中碳钢的室温组织是珠光体，珠光体组织为体心立方的铁素体相与复杂斜方的渗碳体相的混合物。淬火过程中珠光体转变为体心正方的马氏体，室温组织是马氏体以及少量残余奥氏体。奥氏体为面心立方结构。
冷处理过程中残余奥氏体转变为体心正方的马氏体。
回火过程中，随着温度的升高，马氏体中的碳原子析出，最终转变为体心立方的铁素体以及碳化物。
1.5 低合金高强度钢热处理尺寸变化
钢铁试样在加热和冷却时，试样的长度除了受正常的热胀冷缩的影响外，还与相变过程有关，即其长度变化是由两部分组成：ΔL=ΔL热+ΔL相，为试样由于热胀冷缩引起的长度变化；为试样由于相变体积效应引起的长度变化；为试样加热或冷却时以上两种叠加结果引起的长度总变化。当不发生相变时，ΔL相=0，所以ΔL =ΔL热。钢中各相的比容关系为：奥氏体＜铁素体＜珠光体＜贝氏体＜马氏体，也就是马氏体体积最大，所以当发生相变时会伴随着试样体积的膨胀与收缩。由于试样在相变过程中体积的变化在总体上可认为是各向同性的。
淬火过程中珠光体转变为马氏体，珠光体中铁素体中的碳在727℃时具有最大溶解度0.0218%，而马氏体为碳溶解在铁素体中的过饱和固溶体，溶解的多余的碳会将铁素体“撑大”，“撑大”的度就是正方度。所以马氏体的体积大，密度小，钢铁试样完全淬火时将导致试样体积膨胀，尺寸变大，密度减小。冷处理过程中奥氏体转变为马氏体，马氏体的比容比奥氏体的大，试样的体积将增大，尺寸变大，密度增大。回火过程中，过饱和状态的马氏体随着回火温度的升高，原子活动能力增强，碳原子从马氏体中析出。在没有残余奥氏体的情况下，由于马氏体中碳含量的下降，将使点阵常数c下降，a升高，即正方度c/a下降[1]，试样体积收缩，尺寸变小，密度增大。
马氏体的体积比铁素体大3%左右，高碳钢从马氏体转变为铁素体尺寸要减小1%左右。
1.6 目前对低合金高强度钢马氏体含量的测量方法介绍
1.6.1光学显微镜法
在铸态下,组织中的奥氏体量较多,并呈块状,因而经侵蚀后可通过光学显微镜对奥氏体进行定量分析。但经热处理后,由于奥氏体与白色马氏体往往伴生在一起，在普通的光学显微镜明场下观察，往往难以区分奥氏体和马氏体的轮廓，因此两者难以区分，使对残余奥氏体的定量分析产生了困难[4]。对残余奥氏体钢或双相钢，由于高温下的亚稳组织残余奥氏体可以保留到室温，因此可以在金相显微镜中进行观察，因而能够大致给残余奥氏体定量；高铬铸铁铸态下，残余奥氏体的量较多，浸蚀后在金相上也是大块可见的，因而也可通过光学显微镜给残余奥氏体定量[2]；但高铬铸铁在热处理后，残留的残余奥氏体并不是以块状的形式，而是在已转变的马氏体组织的空隙间，或以厚度10~20 nm的薄膜形式存在于马氏体之间，由于与M结合紧密，即使残余奥氏体量达40%，在金相上也是不可见的。