鋼的高溫相變原位觀察

1、圖1 第一個(gè)18NiCrWA鋼試樣表面板條馬氏體形成時(shí)的浮凸照片（×200，明場）從圖1這組照片不僅可見到18NiCrWA鋼試樣的奧氏體在連續(xù)冷卻時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)榘鍡l馬氏體組織的整個(gè)過程，而且還可觀察到許多有趣的現(xiàn)象。其一，板條馬氏體形核地點(diǎn)有幾種情況，一種是沿退火孿晶或沿奧氏體晶界角隅處首先形成馬氏體板條(如照片(b)的1處、(c)、(d)的2, 4處);第二種是以已形成的板條為起點(diǎn)，并以一定角度(60°或120°等)向奧氏體晶粒內(nèi)部形成又一個(gè)板條馬氏體；(c)照片3處是在殘留的晶界處形核，但后續(xù)照片表明它和第二種應(yīng)屬于同一類型。而板條束的形成似乎也有兩種:一種是以先形

2、成的板條為基準(zhǔn)逐步形成彼此平行的板條而構(gòu)成板條束(如該組照片的1, 2, 3, 4等處皆是這樣);另一種是相同晶粒內(nèi)部先形成的板條可觸發(fā)產(chǎn)生另一方向(以60°或120°角)的板條馬氏體，類似編制六方“籃框式”的馬氏體板條束(參見該組照片4處。馬氏體的長大速度都很高，一般看不到它的長大過程，就像蹦出來一樣。但是，板條馬氏體的長大過程是能觀察到的。仔細(xì)分析圖1頭幾張照片可知，從浮凸的形態(tài)可看出板條的縱向比側(cè)向的一長大速率快得多;其次，剛形成的板條馬氏體的兩端比較尖細(xì)，中間較粗，它沿孿晶界或奧氏體晶界伸展速度較快，同時(shí)兩側(cè)增厚，其速率卻慢得多，故呈板條狀。如采用快速攝影機(jī)可拍成電

3、視片，則可看得更清晰和生動(dòng)。觀察表明，18NiCrWA鋼試樣表面上形成的板條馬氏體的增加主要是依靠變溫時(shí)一批批馬氏體的增加，而不是靠馬氏體板條的長大。其次，從圖1照片(a)可看出，由于試樣高溫加熱時(shí)間比較長，奧氏體晶粒雖然是混晶狀態(tài)，但粗大晶粒相當(dāng)多，晶界比較平直，晶界夾角逐漸接近120°。另一方面，板條馬氏體在角隅處或沿奧氏體晶界首先形成，從而逐步改變了原奧氏體晶界的形狀;在晶界處形成的板條邊界處又以60°角向晶粒內(nèi)部形成板條馬氏體(由于板條馬氏體(束)受到慣習(xí)面(111)，及位向關(guān)系應(yīng)遵循的規(guī)律的影響，而彼此構(gòu)成60°、90°及120°角，

4、從而將原來大小、形狀各異的奧氏體晶粒形態(tài)變成了有上述的平面幾何，如圖1中(e)(l)所示。鋼的高溫金相學(xué)_鋼的相變過程原位觀察P151圖2 第二個(gè)18CrNiWA鋼試樣表面板條馬氏體形成時(shí)浮凸照片(×200，明場)圖3 18CrNiWA鋼試樣表面板條馬氏體的形成過程（×200）(奧氏體化溫度1200、保溫10 min后冷到850，再在爐中冷卻，每隔10s記錄一次試樣的溫度，同時(shí)選擇性拍照)從圖8-13系列照片(a)-(l)中還可以清晰地看出越過奧氏體晶界，即馬氏體板條或束限制于每個(gè)奧氏體晶粒內(nèi)部。其次，在許多奧氏體晶粒中出現(xiàn)正三角形、平行四邊形或梯形等幾何形貌，它和第二個(gè)試樣的原位觀察有較大區(qū)別，都與第一批試樣所觀察到的板條馬氏體形成時(shí)的浮凸形貌基本相似?？磥?，如試樣表面和奧氏體晶體的八面體111一致時(shí)，就容易產(chǎn)生正三角形的板條馬氏體。(3)板條馬氏體是否就是回火馬氏體組織?由于低或中碳鋼的Ms點(diǎn)較高(300)，在淬火冷卻過程中，雖然冷卻時(shí)間不長，但所得到的板條馬氏體可發(fā)生部分分解的自回火現(xiàn)象，這樣可降低鋼的脆性，提高鋼的韌性。但這種情況，它并不能簡單地看做回火處理的組織，因?yàn)?，它?50（或300）以下長時(shí)間回火過程中，板