8-高溫金相技術(shù)

1、第九講高溫金相技術(shù)、基本原理、應(yīng)用金相研究一般在室溫下進(jìn)行，但是大多數(shù)金屬和合金隨著溫度的上升或下降有組織的改變，如再結(jié)晶，晶粒長大，第二相的析出以及相變過程都需要在一定溫度范圍內(nèi)連續(xù)觀察材料的金相組織，這種方法叫做高溫金相研究方法。金屬和合金能在真空高溫下顯示組織，主要是由于在加熱和保溫過程中，試樣表面原子的選擇性蒸發(fā)（或升華），或是由于在這個溫度范圍內(nèi)的相變，原始相和形成相比容不同，膨脹系數(shù)不同，結(jié)果在磨面上形成了浮凸或凹溝，借此觀察（或錄像觀察）高溫組織及相變過程。高溫金相在金屬研究中的主要應(yīng)用高溫組織的觀察及高溫的晶粒長大。某些金屬及合金的高溫相極不穩(wěn)定，無法由快速冷卻凍結(jié)”下來，所以

2、對這些金屬高溫組織觀察，只能在高溫下進(jìn)行，例如奧氏體組織，利用高溫顯微鏡不僅可以觀察奧氏體，而且還可以對其聚集再結(jié)晶過程的某些規(guī)律進(jìn)行研究。相變過程觀察，包括加熱時高溫相的形成與冷卻時高溫相向低溫相的轉(zhuǎn)變。直接觀察鋼與鑄鐵在真空高溫加熱時石墨溶解過程。（4）高溫斷裂，高溫蠕變時組織的研究、鋼在加熱與冷卻過程中的相變1、鋼在加熱時的幾個問題鋼在加熱時奧氏體的晶粒度通常測定奧氏體晶粒度是將被測鋼材進(jìn)行氧化或滲碳等方法間接進(jìn)行的。而對于奧氏體形成，在溫度升高時如何長大，以及在某一溫度奧氏體又是怎樣，這一系列問題用普通光學(xué)顯微鏡是無法進(jìn)行觀察的，而用高溫金相顯微鏡則可直接觀察到某一溫度下奧氏體晶粒的大

3、小并能看到奧氏體晶粒長大的過程。但是，用高溫金相測定奧氏體晶粒度，只能是定性的，而不能測定任意溫度和一定保溫時間下的晶粒度，原因是奧氏體晶界的顯露要一定的溫度和時間。奧氏體的晶界遷移奧氏體的晶粒長大是間歇式的或跳躍式的，也就是說，在恒溫下晶粒長大到一定程度即停下來保持一定時間，然后又繼續(xù)長大。顯然小晶粒是奧氏體長大之前的痕跡。這些先前的晶界痕跡在晶粒長大后不能立即消失，仍然需要表面擴(kuò)散使形成的熱蝕溝填平。所以往往在同一視場內(nèi)存在幾次形成的熱蝕溝。表面成分的變化觀察18CrNiW、CrWMn、65Mn等試樣加熱至780度左右表面都可以看到細(xì)小的石墨顆粒。這些石墨是由于在真空加熱時碳的濃聚造成的。

4、石墨的濃聚造成了試樣表面碳含量不均勻。2、鋼在冷卻過程中的相變奧氏體向貝氏體轉(zhuǎn)變奧氏體向貝氏體轉(zhuǎn)變會伴隨有表面浮凸產(chǎn)生。正是由于這個原因我們可以從高溫金相顯微鏡或錄像帶中直接看到貝氏體的生長過程。奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變由于馬氏體相變?yōu)榍凶冃蜗嘧?，因此可以通過相變時產(chǎn)生的表面浮凸對馬氏體的形狀，轉(zhuǎn)變過程及轉(zhuǎn)變特點等問題進(jìn)行研究。低碳馬氏體我們看到的低碳馬氏體是把18CrNiW加熱到1000度保溫10分鐘通冷僦氣連續(xù)冷卻時所獲得的?？梢郧宄乜吹?，低碳馬氏體是由許多成群平行的板條所組成。低碳馬氏體的整個轉(zhuǎn)變過程不是瞬間的，可以清楚地看到一片片地出現(xiàn)。這是和高碳馬氏體爆發(fā)式長大的主要區(qū)別之一。高碳馬氏體

5、從錄像帶看到的18CrNiW(滲碳)，GCr15和CrMn鋼加熱至1000度保溫15分鐘通冷僦氣連續(xù)冷卻至Ms點以下所形成的片狀馬氏體。其特點為：I瞬間形核，爆發(fā)長大當(dāng)試樣冷至Ms點以下時，馬氏體相變是在瞬間形成的，這是可以看到幾乎同時出現(xiàn)貫穿整個奧氏體晶粒的馬氏體片，把奧氏體分割為兩半或由這些馬氏體片組成框架。n分批間歇式轉(zhuǎn)變在爆發(fā)形成第一批馬氏體片后，隨著溫度的降低又會在另一瞬間在這個奧氏體晶粒上爆發(fā)形成第二批馬氏體。由于受第一批形成的馬氏體的阻擋，使第二批形成的馬氏體大小受到限制，依次類推，又會形成第三批，第四批等，直至在奧氏體晶粒內(nèi)幾乎全部轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體為止。m中碳合金鋼中的馬氏體相變我

6、們所觀察的是40CrNiMo、5CrNiMo在加熱到1000度保溫15分鐘，通冷僦氣連續(xù)冷卻時所得到的馬氏體轉(zhuǎn)變過程，隨溫度不同，轉(zhuǎn)變可分為三個階段：首先會看到在奧氏體晶粒上出現(xiàn)板條狀馬氏體，形成貫穿奧氏體晶粒的較寬的馬氏體束。其次是隨著溫度的降低，在形成板條馬氏體的同時會有高碳馬氏體出現(xiàn)。這就是低碳馬氏體和高碳馬氏體共同形成的階段。第三階段是在未轉(zhuǎn)變的奧氏體區(qū)域有高碳馬氏體繼續(xù)形成。三、高溫金相在研究鋼鐵相變時的局限性高溫金相方法可以在加熱時觀察金相組織，因此可用于研究各種高溫組織及相變過程。但是，由于試樣是在真空中或保護(hù)氣氛中加熱，組織也在不斷變化，常溫時所用的組織顯現(xiàn)手段不適于在高溫下應(yīng)

7、用。因而使得許多組織轉(zhuǎn)變過程不能用高溫金相研究。例如鋼鐵材料中的奧氏體分解為珠光體，或者珠光體、鐵素體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體由于在轉(zhuǎn)變過程中體積變化很小，又沒有適當(dāng)?shù)那治g方法，因此在高溫下是不便于觀察的，只是在遠(yuǎn)高于相應(yīng)下才可以看到奧氏體晶界。利用高溫金相最便于觀測的組織是在轉(zhuǎn)變過程中新相和母相之間有較大的體積變化，使試樣表面出現(xiàn)浮凸，例如貝氏體轉(zhuǎn)變，魏氏組織和馬氏體轉(zhuǎn)變等。但是表面一旦形成浮凸后，例如經(jīng)過馬氏體轉(zhuǎn)變，當(dāng)再次加熱時，由于轉(zhuǎn)變是不可逆的，浮凸并不消失。所以馬氏體的回火過程也觀察不到。四、技術(shù)細(xì)節(jié)簡述1、高溫金相顯微鏡的形式和結(jié)構(gòu)概述日本，原蘇聯(lián)，原西德，奧地利等國都有專門的高溫金相顯微鏡。

8、高溫金相顯微鏡一般由顯微鏡，溫臺，加熱系統(tǒng)，真空系統(tǒng)，電器系統(tǒng)，水冷系統(tǒng)以及其它系統(tǒng)附屬裝置等幾個部分組成。顯微鏡系統(tǒng)：高溫顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)和一般金相顯微鏡相同，有以物鏡，目鏡為主要部件的顯微鏡，照明系統(tǒng)，照相系統(tǒng)等。但為了便于觀察采用長焦距物鏡。溫臺：觀察高溫試樣的裝置叫溫臺，是顯微鏡的重要部件。為適應(yīng)高真空和充氣實驗的需要溫臺各部件之間密封性要好。加熱系統(tǒng)：高溫金相顯微鏡對試樣加熱一般有直接加熱和間接加熱兩種。間接加熱時，用鋁帶來做發(fā)熱體，直接加熱就是把試樣本身作為發(fā)熱元件。為使測量溫度能反映試樣的實際溫度，把熱電偶的測溫點焊在試樣觀察面的反面。(4)真空系統(tǒng)：為防止試樣在加熱過程中氧化，一

9、般采用兩種方法，一是把試樣安放在真空條件下加熱。一般講，系統(tǒng)的真空度越高越好，對鋼鐵材料則要求真空度10-410-5mmHg。另一種方法是把試樣放在惰性氣體的條件下加熱，一般使用高純度的僦氣作為保護(hù)氣體，僦氣的壓力能抑制試樣表層合金元素在高溫時的蒸發(fā)現(xiàn)象。加載系統(tǒng)：為觀察研究材料在高溫時形變和斷裂等現(xiàn)象，在高溫顯微鏡上附有加載裝置。（6）電器控制系統(tǒng)和各種輔助裝置：高溫金相顯微鏡電器系統(tǒng)有氤燈，自動暴光等。機(jī)裝置和高速攝影裝置。另外還有機(jī)械泵，擴(kuò)散泵等。2、操作中應(yīng)注意的事項溫度的保持與測量：一般，冷卻水的流量保持恒定；盡量貼近樣品測溫。真空的保持：高真空一加熱一真空降低一斷電停止加熱一真空恢

10、復(fù)一通電加熱一真空保持，直至冷卻。3、應(yīng)用時的技術(shù)要求對樣品的要求：拋光組織顯示的原理：熱蝕法、正交偏振光、氧化膜、表面浮凸熱蝕法：真空高溫下，由于試樣表面與晶（相）界的表面張力欲趨于平衡狀態(tài)，通過表面金屬的擴(kuò)散、蒸發(fā)，在晶（相）界處硬產(chǎn)生熱蝕溝，從而顯示出高溫時的組織。正交偏振光：對于低熔點金屬及合金，當(dāng)試樣表面無熱蝕溝形成時，若高溫相中有非立方晶系的相，則可采用正交偏振光垂直照明；非立方晶系的相反射后形成橢圓偏振光，并且不同取向晶粒的振動面旋轉(zhuǎn)角不同，從而呈現(xiàn)出不同的明暗程度，而屬于立方晶系相將呈現(xiàn)出暗黑的消光現(xiàn)象，這樣便顯示出各個高溫相。氧化膜：人為地短時降低真空高溫臺內(nèi)的真空度，使被加

11、熱的試樣表面發(fā)生氧化并生成一層很?。〝?shù)百埃）的氧化膜，由于各相的氧化膜厚度不同，其光波干涉的結(jié)果便使試樣表面呈現(xiàn)出各種不同的顏色。不過，應(yīng)用此方法時需預(yù)防擴(kuò)散泵油變質(zhì)。表面浮凸：這是利用加熱或冷卻時相變過程在試樣表面產(chǎn)生浮凸的現(xiàn)象顯示組織。對物鏡的特殊要求：長焦距；反射式長焦距透射式物鏡：由于一般物鏡的焦距短，靠近熱試樣時容易損壞，故特地設(shè)計出長焦距透射式物鏡，其工作距離較長，放大倍數(shù)相對于一般透射鏡較高，它的型式依所配顯微鏡而異。反射式物鏡：反射式物鏡比長焦距透射式物鏡的工作距離長，放大倍數(shù)也較反射式物鏡有球面反射式物鏡（圖9-1）和非球面反射式物鏡（圖9-2）兩種。在攝影方面有電視錄像圖9

12、-2非球面反射式物鏡球面反射式物鏡是由兩個玻璃鍍銀球面組合而成，它制造容易，但放大倍數(shù)較低。非球面反射式物鏡是將兩個玻璃或獨塊玻璃的上下面磨制成不同曲率的非球面，并在其反射部位鍍銀而成，雖然它的放大倍數(shù)較高，但因磨制復(fù)雜，故較少應(yīng)用。五、提高性資料65Mn鋼奧氏體晶粒長大與攣晶的動態(tài)觀察蘇德達(dá)（天津大學(xué)300072）采用高真空技術(shù)，防止空氣及其它氣體與被加熱金屬表面發(fā)生作用的各種形式的研究方法稱為高溫金相學(xué)1。常規(guī)的金相研究都是在室溫條件下進(jìn)行的，很難直接獲悉鋼在高溫加熱和冷卻時發(fā)生的各種相變的動態(tài)過程：如奧氏體形成及晶粒長大、攣晶與攣生、魏氏組織、馬氏體及貝氏體等組織的形成等。為了觀察上述相

13、變過程，高溫金相顯微鏡就是不可缺少的工具。同時采用科學(xué)的試驗方法，進(jìn)行大量的試驗研究工作才能實現(xiàn)上述目的。本文只介紹65Mn鋼奧氏體晶粒的變溫和恒溫長大現(xiàn)象，奧氏體退火攣晶的種類和攣生變形規(guī)律。1試驗設(shè)備、材料及研究方法1.1 試驗主要設(shè)備奧地利制造的MeF2型萬能金相顯微鏡是主要試驗設(shè)備，如圖1所示，它由4部分組成:（1）主體為大型臥式金相顯微鏡，其功能比較齊全，如明場、暗場、偏振光和相襯、顯微硬度測定、奧氏體晶粒尺寸測定、高低溫金相分析、投影屏及電視片錄相等；（2）抽真空設(shè)備。機(jī)械泵和擴(kuò)散泵兩級，工作室的真空度達(dá)10-6Torr；（3）高溫加熱裝置可將試樣在真空室中輻射加熱到1600C（鋁

14、片電極）、最高達(dá)1800C（粗片）；（4）冷卻設(shè)備。高溫爐套內(nèi)通循環(huán)水冷卻，降低顯微鏡主體的環(huán)境溫度，還可用惰性氣體（僦）吹冷試樣表面，使其快速冷卻。1.2 試驗材料為65Mn鋼棒，其原始組織為片狀珠光體和少量的先共析鐵素體，夾雜物12級，硬度HB93。將鋼棒制成7mmX10mm試樣，觀察端面尺寸稍小，為5.5mmX1.2mm,距觀察面2.2mm處設(shè)計一個1.5mm盲孔，用來安裝鉗銬熱電偶，計量試樣加熱溫度。1.3 試驗方法主要步聚驟如下：按操作規(guī)程安裝好顯微鏡各部件，先開動機(jī)械泵，使其真空度達(dá)10-2Torr后開擴(kuò)散泵，同時接通循環(huán)水，待真空度達(dá)10-4Torr后隔斷真空加熱爐和真空泵。打開

15、加熱爐蓋，觀察面朝下，將試樣裝入爐中，把熱電偶插入試樣盲孔內(nèi)，接通高溫計；再開啟顯微鏡照明系統(tǒng)，選好視場（或在試樣觀察面事先打一個顯微硬度壓痕作標(biāo)記），然后合上爐蓋及密封蓋，再接通加熱爐和真空泵。圖1MM2型高溫金相顯微鏡當(dāng)真空度達(dá)10-4Torr時，接通加熱爐套內(nèi)的循環(huán)水，按試樣的熱處理工藝規(guī)程進(jìn)行加熱，在不同溫度或不同等溫條件下連續(xù)觀察奧氏體晶粒形成、長大及攣晶等現(xiàn)象，攝取必要的照片。此時，應(yīng)特別注意觀察石英玻璃窗口是否污染，一旦污染發(fā)生，則需及時更換新的石英玻璃片，否則妨礙觀察和攝照。（4）試驗完成后，當(dāng)t羊溫度降至10020c時，隔斷加熱爐和真空泵，關(guān)掉攝照系統(tǒng)及加熱爐的循環(huán)水，按上述

16、相反程序取出試樣，嚴(yán)防空氣及水蒸汽進(jìn)入爐內(nèi)，先關(guān)擴(kuò)散泵，后關(guān)機(jī)械泵，冷卻到30c左右后斷電,這個試驗過程結(jié)束。2試驗結(jié)果及分析2.1奧氏體晶粒長大的動態(tài)觀察及晶粒度測定65Mn鋼試樣在真空度10-4Torr條件下加熱到不同溫度，保持一定時間后攝照可獲得一組照片，如圖2所示。圖2顯示高溫下奧氏體晶粒比較清晰。它是依據(jù)鋼中奧氏體真空加熱條件下的選擇性蒸發(fā)而逐步形成熱蝕溝而顯示其晶界。因為晶界結(jié)構(gòu)比晶粒內(nèi)部復(fù)雜，自由能較高，處于不穩(wěn)定狀態(tài)。高溫時晶界處的蒸發(fā)比晶粒內(nèi)部更為強(qiáng)烈，兩個奧氏體晶粒間的表面張力為了實現(xiàn)與其外表面張力之間的平衡，必然使其外表面張力的夾角縮小，即兩晶粒間界處（棱角處）的原子將通

17、過表面擴(kuò)散而形成熱蝕溝，逐漸顯現(xiàn)出奧氏體晶粒的輪廓。當(dāng)其表面張力越大時，則形成的熱蝕溝越深、保溫時間越長，熱蝕溝將寬化。攣晶界的自由能較低，因而它出現(xiàn)的熱蝕溝顯現(xiàn)更淺，觀察時的反差也較小。試樣的加熱溫度越低時，原子的擴(kuò)散速度按指數(shù)方程降低，故其熱蝕溝形成速度極慢，在800c以下時長時間等溫時也看不到奧氏體晶粒。相反，在高溫加熱時也需一定時間才能顯示出奧氏體晶粒。這是用高溫金相法直接測定奧氏體晶度的一個缺點。為此，£）.中巴依可（Bo宓）k等人在1000c以下加熱時試驗采用通入氧化氣體，只需1s左右時間就能顯示出奧氏體晶粒邊界。圖2真空加熱條件下65Mn鋼試樣在不同溫度.等溫不同時間的

18、奧氏體晶粒長大現(xiàn)象暗場相2小口aMDO（端溫Imin;bB7O1c等溫Imin：e950X：等溫IImin,|1OOOTC等溫配用eI00（1TC等溫30niin;fI0（）00等溫40min由該組暗場相可知，圖2a2d是奧氏體的變溫長大，圖2d、2f是其等溫（均為1000C）長大。加熱溫度到800c時，此時的奧氏體晶粒相當(dāng)微細(xì)（圖2a）,甚至加熱到870c時仍看不到它的明顯長大（圖2b）,但其晶界明顯寬化。當(dāng)加熱溫度達(dá)950C,保溫11min后，此時奧氏體晶粒急劇長大（見圖2c）,這個溫度稱為奧氏體的粗化溫度，用Tg表示。在此溫度以下加熱時奧氏體晶粒為正常、連續(xù)、緩慢地長大，超過此溫度時加熱

19、，奧氏體晶粒長大將是不連續(xù)的異常的快速長大。在Tg附近溫度（1000C）加熱時，延長等溫加熱時間也能看到奧氏體晶粒的長大現(xiàn)象（見圖2d、2e、2f）,它是一個由大晶粒吞并周邊小晶粒的過程。不過其長大趨勢比加熱溫度的影響小得多。從圖2e及2f兩照片中還可看到，在相同溫度下，延長加熱時間，奧氏體晶粒長大不明顯，但熱蝕溝明顯寬化（即奧氏體晶界變粗）。另一方面，奧氏體晶粒在長大（粗化）過程中，彎曲的晶界逐步平直化，晶粒間界的夾角大致變?yōu)?20。，這可從圖2e、2f照片中多處看到。這是一種更加穩(wěn)定的晶粒結(jié)構(gòu)，這樣的晶界比較穩(wěn)定，不易消失。按照C.A.卡爾泰可夫（CaTbi）K方法3計算出各種加熱條件下奧

20、氏體晶粒的平均面積，便可繪制該鋼的奧氏體晶粒的變溫或恒溫長大的動力學(xué)曲線，如圖3所示。jo1r9001KO1100加熱溫度ZT“UI”一群近甘厘1020剎婀等iit時間Jm而變溫氏大動力學(xué)曲線（b）恒溫氏大動力學(xué)曲線圖3銅真空加熱時奧氏體晶粒尺寸和溫度、保溫時間的關(guān)系卡爾泰可夫的計算公式為a=FK106/（0.67n+Z）V2式中：a奧氏體晶粒的平均面積，pm2;Fk一一照片上所畫圓圈的面積，mm2;V式一照片的放大倍數(shù)；n式一被圓周切割到的晶粒數(shù)；Z式一圓周內(nèi)的晶?？倲?shù)。比較圖3a、3b,表明在試驗條件下加熱溫度對奧氏體晶粒尺寸的影響比保持時間的影響大得多。前者呈指數(shù)變化，后者類似拋物線變化

21、。2.265Mn鋼奧氏體中攣生與攣晶攣晶有兩種：一為機(jī)械或形變攣晶；一為退火攣晶。65Mn鋼在真空加熱時觀察到的各種攣晶均是退火攣晶。其形態(tài)有4種：單線攣晶。如圖2c中上部及左下角大晶粒中白色細(xì)線，線端均有臺階，在圖2e、2f中部攣晶更清楚;雙線攣晶。如圖2c中右下角大晶粒中兩條平行的細(xì)線；多線平行攣晶；（4）扭折攣晶等。實驗表明，65Mn鋼真空加熱時，在800870c的奧氏體晶粒仍細(xì)小，未看到其內(nèi)部有攣晶線顯示；當(dāng)加熱到950c以上（Tg附近）時，在大晶粒中逐漸出現(xiàn)攣晶，攣晶線很窄細(xì)，在該溫度下保溫較長時間后，攣晶線變寬（即熱蝕溝寬化）。在攣生過程中遇到未完全消失的奧氏體舊晶界阻礙可誘發(fā)攣生

22、變形，中途遇到夾雜物或碳化物等障礙物而終止或誘發(fā)新的攣生現(xiàn)象，或形成扭折攣晶，或形成半節(jié)（不穿過整個晶粒）攣晶。圖46對“鋼奧氏體后火犁晶報在圖教x”1?。┙?jīng)由空島端如熱i耳用高純鼠”收冷方的室淚陽織的說明，由試杼面浮凸產(chǎn)生的條帶水出了奧氐體品粒小I生的孽生變形圖后攣晶可在塑性變形時形成，亦可在塑性變形后的退火過程中產(chǎn)生。前者是在承受外力作用下產(chǎn)生的，故稱機(jī)械（或變形）攣晶；后者未受外力，僅在加熱過程中，由熱應(yīng)力引發(fā)的攣生變形現(xiàn)象，故稱退火攣晶。金屬學(xué)指出，一個奧氏體晶粒中形成攣生時，一部分原子沿一定晶面同時移動的塑性變形過程，變形部分與未變形部分以攣晶面（111）形成鏡面對稱。攣晶面是共格的

23、，其比晶界能遠(yuǎn)低于一般大角度晶界。在熱膨脹作用下奧氏體八面體是密排面（111）,原子層在（111）面發(fā)生堆垛層錯，沿112方向發(fā)生攣生變形。由于攣晶的形成速度極高，一般難以觀察到它的形成過程。由于各個奧氏體晶粒的尺寸大小及位向等的不同，攣生的發(fā)生有先有后，形成的攣晶帶也有寬窄之別，這種生動的攣生圖像如圖4所示。圖4a是65Mn鋼試樣經(jīng)1100c后再用高純僦氣吹冷到室溫的金相組織，高溫下發(fā)生的一些變化和信息可保留到室溫。由該照片可知，兩個粗大的奧氏體晶粒（在4b圖中標(biāo)為A和B）,其晶界清晰可見，晶界平直化現(xiàn)象相當(dāng)明顯，晶界間的夾角大約120。A和B兩個奧氏體晶粒中都發(fā)生了攣生變形，其中晶粒A的內(nèi)

24、部（左下部）有一個質(zhì)點，誘發(fā)了兩個臺階式攣晶，但形成的攣生帶較窄；而在另一個晶粒B內(nèi)卻形成了攣晶帶較寬的典型的雙線攣晶，圖4b是4a的具體描述，它是依據(jù)4a照片中灰色和白色條帶之間存在規(guī)律性變化和攣晶線的對應(yīng)關(guān)系繪出的。它不僅直接看到攣生變形的鏡面對稱關(guān)系，而且也反應(yīng)了攣生帶內(nèi)外表面層都發(fā)生了微切變效應(yīng)，或相差較小的傾動現(xiàn)象?？傊摰膴W氏體晶粒長大和攣生變形都是一個活生生的動態(tài)過程。3討論與小結(jié)3.1 討論的主要問題高溫金相顯微鏡是一種昂貴的精密儀器設(shè)備，一般企業(yè)難以備齊整套裝置，更為主要的問題是該試驗法本身存在一些較難控制的因素或缺點：一是在高真空和高溫條件下，試樣表面將發(fā)生選擇性蒸發(fā)現(xiàn)象

25、，必然導(dǎo)致鋼表面化學(xué)成分的改變，例如脫碳和石墨化等；二是奧氏體晶粒間界是靠熱蝕溝顯示，熱蝕溝的形成原理是由于表面擴(kuò)散的結(jié)果。由于晶界自由能較高，當(dāng)它與試樣表面自由能平衡時，在表面張力作用下，晶粒與表面相交處的原子受到壓力時將向著減小壓力的方向流動，即晶界處的原子向表面擴(kuò)散，逐步形成熱蝕溝。這是一個擴(kuò)散過程，只有加熱到足夠高的溫度、足夠長的時間才能顯現(xiàn)出明晰的奧氏體晶界。因此，難以測定鋼在任意溫度和時間下的奧氏體晶粒度，測得的結(jié)果也是滯后于它的真實晶粒度。此外，用物鏡觀察安裝在加熱爐內(nèi)的試樣表面，必須通過石英玻璃窗口用長焦距鏡頭才能實現(xiàn)，其放大倍數(shù)不可能太高。上述許多缺點可能是高溫金相技術(shù)在生產(chǎn)

26、、實驗、研究部門難以推廣應(yīng)用的重要原因。高溫金相試驗技術(shù)在不斷改進(jìn)，研究內(nèi)容在不斷拓寬。特別是在研究奧氏體晶粒長大動力學(xué)、晶界遷移、攣晶的形成、石墨的析出以及冷卻過程中如何形成魏氏體、珠光體、馬氏體和貝氏體等方面都能獲取大量的比較直觀、比較連續(xù)、很生動的信息和圖像，還可制成幻燈片或電視片，將金屬內(nèi)發(fā)生的各種相變過程真實地演示出來，對于提高廣大金屬材料生產(chǎn)者和科學(xué)工作者的感知水平有重要作用。3.2 小結(jié)在高真空、高溫下奧氏體晶粒由熱蝕溝顯示的晶粒邊界是比較清晰的，以計算出的奧氏體晶粒的平均面積為縱坐標(biāo)，可以繪出65Mn鋼奧氏體晶粒的變溫和等溫長大動力學(xué)曲線。這些曲線表明：加熱溫度比等溫時間對奧氏體晶粒長大的影響大得多。試驗表明，奧氏體晶粒長大時存在一個粗化溫度（Tg）,低于該溫度加熱時奧氏體晶粒長大是緩慢的；高于該溫度加熱時