钢中的魏氏组织
魏氏组织形成原因的及如何解决

魏氏组织的形成原因及如何解决魏氏体的起因我们认为:一是锻造的加热温度过高;二是冷却速度过快所致;在亚共析钢或过共析钢中,由高温以较快的速度冷却时,先共析的铁素体或渗碳体从奥氏体晶界上沿着奥氏体的一定晶面向晶内生长,呈针状析出。
在光学显微镜下可以观察到从奥氏体晶界上生长出来的铁素体或渗碳体近似平行,呈羽毛状或三角形,其间存在着珠光体的组织。
这种组织称为魏氏组织。
实际生产中遇到的魏氏组织大多是铁素体魏氏组织.魏氏组织常伴随着奥氏体晶粒粗大而出现,魏氏体的危害:1.在最终热处理会有增大变形的倾向;2.使钢的力学性能尤其是塑性和冲击韧性显著降低,同时使脆性转折温度升高。
魏氏组织容易出现在过热钢中,因此,奥氏体晶粒越粗大,越容易出现魏氏组织。
钢由高温较快地冷却下来往往容易出现魏氏组织,慢冷则不易出现。
钢中的魏氏组织一般可通过细化晶粒的正火、退火以及锻造等方法加以消除,程度严重的可采用二次正火方法加以消除。
带状组织产生,低碳钢在低温锻造时候会形成带状组织,一般通过正火可以消除。
魏氏体产生,锻造时候,热处理的时候过热组织,缓慢冷却产生。
一般可以通过高温退火或多次正火消除!这两种组织会引起强度降低,对低温冲击更敏感,会明显降低低温冲击值!魏氏体组织是含碳0.6%的碳钢或低合金钢在奥氏体晶粒体较粗和冷速适中的条件下,先共析出铁素体呈片状或粗大羽毛状,与原奥氏体呈一定的位向关系的组织。
过共析钢魏氏体组织中的渗碳体呈针状或杆状出现于原奥氏体晶粒内部。
热锻造中的魏氏组织是怎么产生的?后续的热处理工序怎么去消除它?锻造后比较高的温度淬火,也就是直接放入水中冷却就会形成魏氏体。
锻后正火就可以消除。
淬火操作不会造就魏氏体。
回复5#含碳量<0.5%时,先共析铁素体常分为:轴状、网状及针状三类奥氏体晶粒较细,冷速较快,多呈轴状;奥氏体晶粒较粗,冷速较慢,多呈网;奥氏体晶粒粗大,冷速较适中,多呈针状。
所以魏氏组织是在奥氏体晶粒粗大的前提下,空冷时在适中的冷速下析出片状、针状铁素体形成的。
魏氏组织形成原因的及如何解决

魏氏组织的形成原因及如何解决魏氏体的起因我们认为:一是锻造的加热温度过高;二是冷却速度过快所致;在亚共析钢或过共析钢中,由高温以较快的速度冷却时,先共析的铁素体或渗碳体从奥氏体晶界上沿着奥氏体的一定晶面向晶内生长,呈针状析出。
在光学显微镜下可以观察到从奥氏体晶界上生长出来的铁素体或渗碳体近似平行,呈羽毛状或三角形,其间存在着珠光体的组织。
这种组织称为魏氏组织。
实际生产中遇到的魏氏组织大多是铁素体魏氏组织.魏氏组织常伴随着奥氏体晶粒粗大而出现,魏氏体的危害:1.在最终热处理会有增大变形的倾向;2.使钢的力学性能尤其是塑性和冲击韧性显著降低,同时使脆性转折温度升高。
魏氏组织容易出现在过热钢中,因此,奥氏体晶粒越粗大,越容易出现魏氏组织。
钢由高温较快地冷却下来往往容易出现魏氏组织,慢冷则不易出现。
钢中的魏氏组织一般可通过细化晶粒的正火、退火以及锻造等方法加以消除,程度严重的可采用二次正火方法加以消除。
带状组织产生,低碳钢在低温锻造时候会形成带状组织,一般通过正火可以消除。
魏氏体产生,锻造时候,热处理的时候过热组织,缓慢冷却产生。
一般可以通过高温退火或多次正火消除!这两种组织会引起强度降低,对低温冲击更敏感,会明显降低低温冲击值!魏氏体组织是含碳0.6%的碳钢或低合金钢在奥氏体晶粒体较粗和冷速适中的条件下,先共析出铁素体呈片状或粗大羽毛状,与原奥氏体呈一定的位向关系的组织。
过共析钢魏氏体组织中的渗碳体呈针状或杆状出现于原奥氏体晶粒内部。
热锻造中的魏氏组织是怎么产生的?后续的热处理工序怎么去消除它?锻造后比较高的温度淬火,也就是直接放入水中冷却就会形成魏氏体。
锻后正火就可以消除。
淬火操作不会造就魏氏体。
回复5#含碳量<0.5%时,先共析铁素体常分为:轴状、网状及针状三类奥氏体晶粒较细,冷速较快,多呈轴状;奥氏体晶粒较粗,冷速较慢,多呈网;奥氏体晶粒粗大,冷速较适中,多呈针状。
所以魏氏组织是在奥氏体晶粒粗大的前提下,空冷时在适中的冷速下析出片状、针状铁素体形成的。
魏氏组织和贝氏体组织

魏氏组织和贝氏体组织一、魏氏组织1、魏氏体组织定义:魏氏组织是针状铁素体或渗碳体呈方向性地分布在珠光体基体上的显微组织。
2、魏氏体组织产生原因:过热的中碳钢或低碳钢在较快的冷却速度下容易产生魏氏组织。
3、魏氏体组织特点:在亚共析钢中常见的魏氏组织呈羽毛状,有呈等边三角形的,有铁素体相互垂直的,也有混合型的魏氏组织。
4、魏氏体组织特点及对性能的影响过共析钢,在一定冷却条件下,渗碳体沿奥氏体一定晶面析出,也能形成魏氏组织。
魏氏组织的存在如果伴随晶粒粗大,则使钢的力学性能下降,尤以冲击性能下降为甚。
二、贝氏体1、贝氏体相变的特点贝氏体相变有碳的扩散,但是无合金元素的扩散,相变的领先相为铁素体(过饱和的碳),贝氏体实质为过饱和的铁素体+渗碳体(光镜下有的不能分辨,有的可分辨,存在于铁素体片条间)+残余奥氏体,转变不能完全进行,继续转变会产生马氏体和残余奥氏体。
贝氏体一般在晶界形核向晶内长大,一般不穿过晶粒。
2、上贝氏体上贝氏体一般形成温度550-350,形状为羽毛状,平行板条状分布(位向夹角较小,有效晶粒度较大,韧性较差就是此原因),板条间分布有不连续的碳化物,冲击韧性较差。
上贝氏体分为无碳化物贝氏体、粒状贝氏体和羽毛状贝氏体(经典贝氏体)三类。
第一类:无碳化物贝氏体,一般在低碳低合金钢中出现,其中贝氏体(过饱和碳的铁素体)以片条平行排列(间距较宽),碳化物存在于片条间(光镜下不能分辨),另外片条间还存在残奥或过冷产物(光镜可辨)。
第二类:粒状贝氏体,残余奥氏体(粒状或长条状=“岛状”)分布于铁素体基体上(过饱和碳的铁素体)。
第三类:羽毛状经典贝氏体,板条状铁素体(过饱和碳的铁素体)间存在光镜下不宜分辨的碳化物。
经典贝氏体呈典型羽毛状形态。
3、下贝氏体下贝氏体形成温度为350度以下(贝氏体形成温度越低,其碳的过饱和度也越大),形状为透镜片状,片状之间存在细小的碳化物,冲击韧性较好。
三、魏氏组织和贝氏体组织1、相同点:形态上魏氏组织和上贝氏体均为羽毛状,且均为铁素体。
魏氏组织形成原因的及如何解决

魏氏组织的形成原因及如何解决魏氏体的起因我们认为:一是锻造的加热温度过高;二是冷却速度过快所致;在亚共析钢或过共析钢中,由高温以较快的速度冷却时,先共析的铁素体或渗碳体从奥氏体晶界上沿着奥氏体的一定晶面向晶内生长,呈针状析出。
在光学显微镜下可以观察到从奥氏体晶界上生长出来的铁素体或渗碳体近似平行,呈羽毛状或三角形,其间存在着珠光体的组织。
这种组织称为魏氏组织。
实际生产中遇到的魏氏组织大多是铁素体魏氏组织.魏氏组织常伴随着奥氏体晶粒粗大而出现,魏氏体的危害:1.在最终热处理会有增大变形的倾向;2.使钢的力学性能尤其是塑性和冲击韧性显著降低,同时使脆性转折温度升高。
魏氏组织容易出现在过热钢中,因此,奥氏体晶粒越粗大,越容易出现魏氏组织。
钢由高温较快地冷却下来往往容易出现魏氏组织,慢冷则不易出现。
钢中的魏氏组织一般可通过细化晶粒的正火、退火以及锻造等方法加以消除,程度严重的可采用二次正火方法加以消除。
带状组织产生,低碳钢在低温锻造时候会形成带状组织,一般通过正火可以消除。
魏氏体产生,锻造时候,热处理的时候过热组织,缓慢冷却产生。
一般可以通过高温退火或多次正火消除!这两种组织会引起强度降低,对低温冲击更敏感,会明显降低低温冲击值!魏氏体组织是含碳0.6%的碳钢或低合金钢在奥氏体晶粒体较粗和冷速适中的条件下,先共析出铁素体呈片状或粗大羽毛状,与原奥氏体呈一定的位向关系的组织。
过共析钢魏氏体组织中的渗碳体呈针状或杆状出现于原奥氏体晶粒内部。
热锻造中的魏氏组织是怎么产生的?后续的热处理工序怎么去消除它?锻造后比较高的温度淬火,也就是直接放入水中冷却就会形成魏氏体。
锻后正火就可以消除。
淬火操作不会造就魏氏体。
回复5#含碳量<0.5%时,先共析铁素体常分为:轴状、网状及针状三类奥氏体晶粒较细,冷速较快,多呈轴状;奥氏体晶粒较粗,冷速较慢,多呈网;奥氏体晶粒粗大,冷速较适中,多呈针状。
所以魏氏组织是在奥氏体晶粒粗大的前提下,空冷时在适中的冷速下析出片状、针状铁素体形成的。
魏氏组织

魏氏组织 (Widmannstatten structure)固溶体发生分解时第二相沿母相的一定晶面析出的常呈三角形、正方形或十字形分布的晶型。
因是德国人魏德曼施泰登(A.J.Widmannstatten)首先在陨铁中发现的,故命名为组织,亦称魏氏体。
此类组织在钢和有色金属材料中都有发现。
它是一种先共析转变组织。
钢的魏氏组织分亚共析钢中的魏氏组织和过共析钢中的魏氏组织两种;前者称铁素体魏氏组织,后者称渗碳体魏氏组织。
一般认为,钢中魏氏组织的存在会降低力学性能,显著降低钢的塑性和冲击韧性。
为了防止在热轧条件下的钢材形成魏氏组织,可以采用控制轧制工艺和控制冷却等措施。
当形成魏氏组织后,一般采用完全退火或正火加以消除。
●铁素体魏氏组织在亚共析钢中,当奥氏体以快冷速度通过A r3~A r1温度区时,铁素体不仅沿奥氏体晶界析出、生长,而且还形成许多铁素体片插向奥氏体晶粒内部,铁素体片之间的奥氏体最后转变为珠光体。
这些分布在原奥氏体晶粒内部呈片状(显微镜下呈针状)先共析铁素体被称为铁素体魏氏组织。
它属于低碳亚共析钢中无碳化物贝氏体型转变产物,具有贝氏体铁素体的一些特点,其金相形貌有与贝氏体铁素体相似之处,形成针状铁素体。
亚共析钢魏氏组织的形成有以下特点:(1)符合形核与核长大的相变规律;(2)铁素体魏氏组织与原始相奥氏体之间有一定取向关系,即(110)γ∥(110)α,(110)γ∥[111]α;(3)铁素体新相沿奥氏体母相的一定惯习面{111}γ析出;(4)魏氏组织的铁素体长大是以切变方式进行的;(5)在高温下形成,转变时碳和合金元素均有扩散能力,扩散充分,形成不含碳的片状或针状铁素体。
●渗碳体魏氏组织在过共析钢中当碳含量、奥氏体晶粒度和冷却条件合适时会产生含有先共析渗碳体的魏氏组织。
渗碳体以针状或扁片状、条状出现在奥氏体晶粒内部。
渗碳体与原始奥氏体之间的取向关系是(311)γ∥(001)Fe3C,[112]γ∥(100)Fe3C,渗碳体在奥氏体中的惯习面是{227}γ。
魏氏体组织

请教什么是魏氏体,先谢了。
首先,大家都知道:钢材进行热加工和热处理,如果加热温度控制不当,加热不均会使材料超温,导致材料机械性能恶化。
根据超温的程度和时间长短,钢材会发生脱碳,过热和过烧现象。
当高温加热后,在第一阶段加热,在此阶段加热后冷却,当冷至Ar3温度,A析出F,至Ar1,奥氏体发生共析反应转变为P。
如在Ar3至Ar1冷却较快,会析出F的魏氏体组织。
降低钢的冲击性能,会使钢的机械性能恶化。
在焊接冶金过程中,由于受热温度和很高,使奥氏体晶粒发生严重的长大现象,冷却后得到晶粒粗大的地热组织,故称为过热区。
此区的塑性差,韧性低,硬度高。
其组织为粗大的铁素体和珠光体。
在有的情况下,如气焊导热条件较差时,甚至可获得魏氏体组织。
.粗大组织的遗传:有粗大马氏体、贝氏体、魏氏体组织的钢件重新奥氏化时,以慢速加热到常规的淬火温度,甚至再低一些,其奥氏体晶粒仍然是粗大的,这种现象称为组织遗传性。
要消除粗大组织的遗传性,可采用中间退火或多次高温回火处理。
To sawyer:你在回复上面的帖子是说了这么句话“如在Ar3至Ar1冷却较快,会析出F的魏氏体组织。
降低钢的冲击性能,会使钢的机械性能恶化。
”是不是用错了啊?是冷却速度过慢而引起魏氏组织的吧?望回复含碳w(C)低于0。
6%的碳钢或低合金钢,在奥氏体晶粒较粗和冷速适合的条件下,先析出铁素体呈片状或粗大羽毛状,与原奥氏体有一定位向关系学习中……魏氏组织工业上将先共析的片(针)状铁素体或片(针)状碳化物加珠光体组织称魏氏组织,用W表示。
前者称α-Fe魏氏组织,后者称碳化物魏氏组织:亚共析钢(1)一次魏氏组织F:从奥氏体中直接析出片状(截面呈针状)分布的F称一次魏氏组织F。
(2)二次魏氏组织F:从原奥氏体晶界上首先析出网状F,再从网状F上长出的片状F称二次魏氏组织F。
两者往往连在一起组成一个整体,人为分为两种是它们的形成机制不同。
钢中常见的是二次魏氏组织F。
亚共析钢魏氏组织F单个是片(针)状的,整体分布形态为(1)羽毛状;(2)三角状;(1)两者混合型的。
魏氏组织
魏氏组织是一种过热引起的缺陷组织。由于其粗大的铁素体或渗碳体对基体的分割作用,它使钢的强度降低而脆性上升,故比较重要的零件一般不允许有魏氏组织存在。经过铸造、锻造、焊接的中、低碳钢,晶粒往往粗大,空冷时易出现魏氏组织,缓冷时则不易形成。钢中一旦形成魏氏组织,一般可通过退火和正火加以消除。
魏氏组织的成因分析
魏氏组织的成因分析、防治措施及解决办法:(1)亚(过)共析钢在锻造、轧制、热处理时,如果加热温度过高、形成了粗晶奥氏体,同时冷却速度又较快,这时,除了使铁素体(F)或渗碳体(Fe3C)除沿晶界析出外,还有一部分铁素体(渗碳体)从晶界伸向晶粒内部,或在晶粒内部独自呈针、片状析出。所以,工业生产中将具有片(针)状铁素体或渗碳体加珠光体(P)组织的组织形态成为魏氏组织(W),前者为铁素体魏氏组织,后者则称为渗碳体魏氏组织。
其实,在其它合金系中,如亚共析铝青铜中,白亮而粗大的针状α相也具有魏氏组织形态,细的黑白相间的组织为(α+γ2)的共析体。
魏氏组织:影响材料的断面收缩率和冲击功,特别是冲击功下降得厉害!
魏氏组织:常伴随晶粒粗大!形成与化学成分,温度和冷却速度有关!
20g冷拔高压锅炉钢管中魏氏组织的生成及消除
20g冷拔高压锅炉钢管中魏氏组织的生成及消除20g冷拔高压锅炉钢管是一种常用于制造高压锅炉的材料,具有优良的耐压性能和可靠的使用寿命。
然而,由于制造过程中的各种因素,这种钢管中可能会产生魏氏组织。
本文将对20g冷拔高压锅炉钢管中魏氏组织的生成及消除进行全面评估,并探讨其对钢管性能的影响,以及相应的预防和处理措施。
1. 什么是魏氏组织?魏氏组织是一种由奥氏体与铁素体间共晶组织构成的组织,在冷加工过程中容易生成。
魏氏组织的存在会引起钢材的高温脆性、低韧性和应力腐蚀裂纹的产生,对钢管的使用安全性产生负面影响。
2. 20g冷拔高压锅炉钢管中魏氏组织的生成原因在20g冷拔高压锅炉钢管的制造过程中,魏氏组织的生成主要与以下因素有关:- 原料质量:原材料中的夹杂物、非金属夹杂物和合金元素的含量会对魏氏组织的生成产生影响。
杂质和含量过高的合金元素会导致奥氏体的稳定性下降,容易形成魏氏组织。
- 冷加工过程:冷加工过程中的冷变形会引起晶界活动,使钢材内部的奥氏体晶界扩散,形成魏氏组织。
- 热处理工艺:热处理工艺中的过热和过冷可以促进魏氏组织的生成。
特别是在火焰加热和高温快冷的条件下,魏氏组织的生成更加容易。
3. 魏氏组织对20g冷拔高压锅炉钢管性能的影响魏氏组织对20g冷拔高压锅炉钢管的性能有不可忽视的影响,主要体现在以下几个方面:- 高温脆性:含有魏氏组织的钢管在高温下容易发生脆断,降低了钢管的抗拉强度和韧性。
- 低韧性:魏氏组织的存在会导致钢管的韧性降低,容易在使用中产生断裂等问题,严重影响了钢管的使用寿命。
- 应力腐蚀裂纹:钢管中的魏氏组织在存在应力的情况下容易产生应力腐蚀裂纹,对钢管的使用安全性构成潜在威胁。
4. 20g冷拔高压锅炉钢管中魏氏组织的消除方法为了消除20g冷拔高压锅炉钢管中的魏氏组织,以下方法可供参考:- 优化原材料:采用优质的原材料,降低夹杂物、非金属夹杂物和合金元素的含量,可以有效减少魏氏组织的生成。
魏氏组织
魏氏组织魏氏组织是指在焊接的过热区内,由于奥氏体晶粒长得非常粗大,这种粗大的奥氏体在较快的冷却速度下会形成一种特殊的过热组织,其组织特征为在一个粗大的奥氏体晶粒内会形成许多平行的铁素体(渗碳体)针片,在铁素体针片之间的剩余奥氏体最后转变为珠光体,这种过热组织称为铁素体(渗碳体)魏氏组织。
简单说来,就是在奥氏体晶粒较粗大,冷却速度适宜时,钢中的先共析相以针片状形态与片状珠光体混合存在的复相组织。
魏氏组织不仅晶粒粗大,而且由于大量铁素体针片形成的脆弱面,使金属的的柔韧性急速下降,这是不易淬火钢焊接接头变脆的一个主要原因。
理论产生片状的共格沉淀相通常是在基体的一定晶面析出(叫沉淀的惯析面),以维持共格,因为在晶体内晶面成几组方向不同地平行排列,所以沉淀相也就是几组平行排列,成为魏氏组织。
过热的中碳钢或低碳钢在较快的冷却速度下容易产生魏氏组织。
特点在亚共析钢中常见的魏氏组织呈羽毛状,有呈等边三角形的,有铁素体相互垂直的,也有混合型的魏氏组织。
特点影响过共析钢,在一定冷却条件下,渗碳体沿奥氏体一定晶面析出,也能形成魏氏组织。
魏氏组织的存在如果伴随晶粒粗大,则使钢的力学性能下降,尤以冲击性能下降为甚。
首先,大家都知道:钢材进行热加工和热处理,如果加热温度控制不当,加热不均会使材料超温,导致材料机械性能恶化。
根据超温的程度和时间长短,钢材会发生脱碳,过热和过烧现象。
当高温加热后,在第一阶段加热,在此阶段加热后冷却,当冷至Ar3温度,A析出F,至Ar1,奥氏体发生共析反应转变为P。
如在Ar3至Ar1冷却较快,会析出F的魏氏体组织。
降低钢的冲击性能,会使钢的机械性能恶化。
在焊接冶金过程中,由于受热温度和很高,使奥氏体晶粒发生严重的长大现象,冷却后得到晶粒粗大的地热组织,故称为过热区。
此区的塑性差,韧性低,硬度高。
其组织为粗大的铁素体和珠光体。
在有的情况下,如气焊导热条件较差时,甚至可获得魏氏体组织。
.粗大组织的遗传:有粗大马氏体、贝氏体、魏氏体组织的钢件重新奥氏化时,以慢速加热到常规的淬火温度,甚至再低一些,其奥氏体晶粒仍然是粗大的,这种现象称为组织遗传性。
铁素体魏氏组织和渗碳体魏氏组织
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钢中的魏氏组织
作者:王红俐
来源:《科技视界》2015年第24期
【摘要】本文利用高温金相研究16Mn钢中魏氏组织针状铁素体表面浮凸与组织的对应关系,证实了魏氏组织中平行针状和交叉针状铁素体具有不同的转变机制。
其中,交叉针状铁素体组织在转变过程中没有表面浮凸,平行针状铁素体有明显的表面浮凸。
分析表明,交叉针状铁素体的转变以台阶机制形成,而平行针状铁素体在转变初始阶段以切变机制形成。
结果进一步证实了这种观点的正确性
【关键词】魏氏组织;交叉针状铁素体;平行针状铁素体;浮凸;形成机制
0 前言
钢中的魏氏组织分两类:铁素体型魏氏组织和渗碳体型魏氏组织。
本文所研究的是亚共析钢(16Mn)中的魏氏组织,即铁素体型魏氏组织。
魏氏组织由Widmanstātter最先在Fe-Ni陨石中发现,是按一定几何形状分布的针状组织。
通常所说的魏氏组织钢中先共析的铁素体或渗碳体不仅沿奥氏体晶界析出,而且在奥氏体晶粒内部以一定的位向关系呈片状(在显微镜下呈针状态),而研究较多的是先共析片状铁素体即魏氏组织铁素体。
通常认为魏氏组织是一种过热组织,降低钢的机械性能,因此常用正火方法予以消除。
但后来的研究表明,魏氏组织并不是过热的标志。
姚枚、范莹隆等证实了它可分为交叉针状和平行针状两类,并发现形成以交叉针状铁素体为主的魏氏组织时,钢材的抗冷脆性好。
范莹隆等已研究了亚共析钢中魏氏组织铁素体的形貌,探讨其形成机制,以达到指导生产实践的目的。
本文就是在上述结论的基础上进一步证实了魏氏组织的F形态可分为交叉和平行两种形状,连续观察磨光试样在形成魏氏组织时的浮凸,并通过浮凸与组织对应比较获得魏氏组织形成机制的有关组织。
1 试验材料及方法
本试验采用16Mn钢,其化学成分见表1
表1
为获得两类魏氏组织,采用两种不同温度650℃和560℃盐浴等温(盐浴的配比为
31%BaCl2+48%CaCl2+21%NaCl,其熔点为435℃)一定时间后用10%NaCl盐水淬的方法,其
奥氏体化为用管式高温炉加热到1100℃保温10分钟,试样加工成10*15*2mm。
腐蚀剂为4%硝酸酒精溶液。
2 试验结果与分析
2.1 通过盐浴等温试验获得的组织
650℃等温15s试样中,沿奥氏体晶界出现白色的块状铁素体,而在晶粒内部有少部分的杂乱分布针状铁素体,其组织为块状F+交叉针状F+其它产物。
我们可把此块状F看成也为交叉针状F,它们的分布是随机的;
560℃等温15s试样中,可看到沿奥氏体晶界向晶粒内部伸长的平行针状铁素体,在晶粒内部亦有平行块状铁素体的析出。
2.2 用高温金相法获得的组织,可更加清晰地分辨出两类魏氏组织
650℃等温试样中,奥氏体晶界上分布着杂乱的块状F(交叉针状F)在某些地方可以看到少数的呈针状的F,其组织为交叉针状F。
在连续冷却获得的组织中,很明显地可看出其为平行针状F,这些F束与束之间成一定的角度,在同一束内针与针、束与束之间有一些细小组织。
2.3 连续冷却的试样
控制冷却速度,连续冷却可以在试样的表面看到明显的浮凸,在抛光腐蚀后对比观察其显微组织,可以看出对应的三角形,在相当于表面浮凸的地方存在着魏氏组织的α铁,它们平行针状排列,而在沿晶粒间界相当于铁素体的地主,表面则是平坦的,没有浮凸,进一步比较还可发现,两者不能象马氏体那样十分严格地对立。
另外,在试验连续转变过程中发现,魏氏组织的浮凸的形成是十分迅速的,而且在瞬间形成之后没有发现有什么改变。
2.4 650℃等温的试样表面没有浮凸现象,其显微组织为交叉针状铁素体
3 讨论
由以上试验结果我们知道,魏氏组织有交叉针状和平行针状两类,它们的形态及形成时的变化不相同,因此可以推测它们可能是按不同的机制形成的。
戚正风等人认为:先共析铁素体的析出也是一个形核、长大过程,先共析铁素体的核大都是在奥氏体晶界上形成,晶核与一侧的奥氏体晶粒(γ1)存在K-S关系,两者之间为共格界面,但与另一侧的奥氏体晶粒(γ2)无位向关系,两者之间为非共格界面。
晶核形成后,当转变温度较低时,铁原子作长距离扩散变得困难,使非共格界面不易迁移,而共格界面先锋则成
为主要的。
因此,铁素体晶粒将通过共格界面向与其有位向关系的奥氏体晶粒γ1长大,为减少弹性能,铁素体将呈条片状向奥氏体某一晶面{111}向晶粒伸长,此片状铁素体常呈现出彼此平行或互成60°、90°。
图1奥氏体;有时可能由于析出开始时温度较高,最先析出的铁素体沿奥氏体晶界成网状,随后温度降低,再由网状铁素体的一侧以片状向晶粒内长大。
图1b。
a
b
图1 先共析片状铁素体形成示意图
魏氏组织在形成时还将在磨光的表面上产生浮凸现象。
众所周知,马氏体转变时也形成浮凸,现已公认:马氏体转变是通过奥氏体的均匀切变进行的。
奥氏体中已转变为马氏体的部分发生了宏观切变而使点阵发生改组,且带动靠近晶界的还未转变的奥氏体也随之而来发生了弹塑性应变,故在磨光表面出现部分突起、部分凹陷的浮凸现象魏氏组织形成时出现浮凸,因此,柯梭认为魏氏组织铁素体是通过类似马氏体相变的切变机制形成的。
在长大时,它与奥氏体之间以后者的切变而维持两相的共格。
近期的研究表明,魏氏组织所引起的浮凸现象与马氏体相变引起的不同:前者为“∧”形,后者为“N”形。
Hehemann认为通过切变机制可以造成V 型浮凸,之所以不形成N型浮凸可能是由于某种特殊原因导致不对称长大,即切变时只是一侧界面移动,而另一侧办面保持不动。
Aaronson首先提出,魏氏铁素体是通过台阶机制长大的,具有半共格或共格界面时茂片状新相的宽面上存在的位错难以在垂直宽面方向上运动,就只能利用台阶边的扩散长大,使相界面在垂直方向推移,如图2:其中小箭头表示台阶边(非共格晶面)的伸长,大箭头表示宽面方向总的增厚,这增厚是台阶边总伸长的结果。
图2 台阶长大机制示意图
我们研究了16Mn钢中魏氏组织的形貌,证实钢中的魏氏组织确实具有两种形态:交叉针和平行排列针,交叉针比平行针组织具有较好的机械性能。
我们的研究认为:在650℃以为转变的为块状铁素体(F1),650-600℃之间转变的为交叉针状铁素体(F2),600℃以下转变的为平行针状铁素体(F3)。
综上所述:(1)交叉针状铁素体具有高密度的位错,层错能高,台阶机制形成后,使铁素体针独立存在,真正的交叉形式分布,整个组织无方向性,因此细化晶粒,组织均匀性提高,增加裂纹扩展阻力,因此,当形成以交叉针状铁素体为主的组织时,钢的低温韧性最佳,强韧性也提高;(2)平行针状铁素体初始阶段按切变机制形成,因此各铁素体针的空间位向关系基本相同,裂纹通过平行针晶界的扩展没有太大的阻力,“有效”的晶粒尺寸并未细化,钢材低温脆性没有得到改善,有时反而由于针的平行排列,可把其看作长方体,晶粒粗大而使性能恶化。
4 结论
1)钢中魏氏确实可分为交叉针状与平行针状两类,它们有不同的形貌。
2)交叉针随机分布,形成时无浮凸现象,其形成机制为台阶或小平面方式生长。
3)平等针分布有一定规律,有明显的浮凸现象与显微组织对应,但对应不是十分严格。
形成时,大针是按切变机制形成的,随后形成的大针之间的小针是按台阶、扩散型机制形成的,因此,平等针状铁素体的形成是切变+台阶两种机制都存在,初始阶段为切变机制。
5 结束语
本文的全部研究工作是在范莹隆老师的精心指导下完成的,在工作中得到金材实验室石英、陈春桃及其他老师的帮助和大力支持,李爱民、王立新、刘文、黄红格等同志也给予了很多帮助,在此,特表示最诚挚的谢意。
【参考文献】
[1]戚正风.金属热处理原理[M].机械出版社,1989.
[2]柯梭,等[J].金属学报.
[3]徐祖耀.相变原理[M].科学出版社,1988.
[4]姚忠凯,等编译.钢的组织转变译文集[M].机械工业出版社,1985.
[5]姚枚、范莹,隆.金属科学与工艺[J].
[责任编辑:张涛]。