合金元素化学成分对车件加工用不锈钢管中奥氏体形成速度的影响

    随着车件用不锈钢管中含碳量增加,渗碳体的数量相应地增加,而铁素体的数量却相对地减少;车件用不锈钢管铁素体和渗碳体的相界面总量增多,从而加速了珠光体向奥氏体的转变。随着奥氏体中含碳量的增加,碳和铁原子的扩散系数将增大,这就有利于车件加工不锈钢管残余渗碳体溶解和铁素体转变为奥氏体,也有利于加速奥氏体均匀化。

    车件加工不锈钢管中加入合金元素,不改变加热时奥氏体的形成过程,但影响奥氏体的形成速度原因是:

    1)车件加工不锈钢管由于合金元素改变了A1A3Ac点的位置,与碳钢相比,如果加热温度相同,其过热度就不一样。降低A1点的元素(如镍、锰等)增加了过热度,将促进奥氏体形核和长大;提高A1点的元素(如铬、钨、钼、硅等),降低了车件加工不锈钢管过热度将减慢奥氏体的形核和长大。

    2)由于合金元素影响碳原子在奥氏体不锈钢管中的扩散系数和残余碳化物的溶解。镍既降低A1,增加过热度,同时又增加碳在奥氏体中的扩散系数,从而加快了奥氏体的形成速度。硅和铝对碳原子在奥氏体中的扩散系数影响不大,由于它们是升高A1,降低过热度的元素,因而它们对奥氏体形成速度还是减慢的。铬、钼、钨、钒、钛等能够形成稳定碳化物的合金元素,它们既升高A1,降低过热度,又显著地降低碳在奥氏体不锈钢管中的扩散系数,从而也就显著地减慢奥氏体的形成速度。上述车件加工用不锈钢管合金元素是按其所形成碳化物的稳定性逐渐增强的次序排列的。其中以钛所形成的碳化物的稳定性最高。所形成的碳化物越稳定,就越难溶解,就愈减慢奥氏体的形成速度。在实际生产中,车件加工不锈钢管厂为了加速稳定碳化物的溶解,经常采取大幅度提高加热温度的措施。如W18Cr4V高速钢的淬火加热温度竟然提高到12701290,超过Acm820840)几百度。

   3)合金钢加热时奥氏体的均匀化包括两个方面,一是碳的均匀化,另一是合金元素的均匀化。由于在退火状态下,车件加工用不锈钢管中的合金元素在各相中的分配是不均匀的。碳化物形成元素主要分配在碳化物中;而非碳化物形成元素主要分配在铁素体中。当珠光体转变为奥氏体时,除了有碳原子的不均匀分布外,还有合金元素原子的不均匀分布。因此在加热和保温时,对车件不锈钢管来说,除了要考虑碳的均匀化外,还得考虑合金元素的均匀化。合金元素在奥氏体中的扩散速度比碳在奥氏体中的扩散速度要慢一千倍,甚至一万倍。例如在1000℃时碳在奥氏体中的扩散系数为1×10--7厘米2/秒,而合金元素在奥氏体中的扩散系数只有1×10 -101×10 -11厘米2/秒。此外,车件不锈钢管奥氏体中碳化物形成元素的存在又会减小碳在奥氏体中的扩散速度。因此,大多数车件加工用不锈钢管的热处理加热温度比同类厚壁不锈钢管为高,保温时间也较长。

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