马氏体、铁素体、奥氏体的区别(铁素体-珠光体钢断裂的原因分析)
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本文导读目录：
马氏体、铁素体、奥氏体的区别
铁素体-珠光体钢断裂的原因分析
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铁素体-珠光体的显微组织由BBC铁（铁素体）、0.01%C、可溶合金和Fe3C组成。
在碳含量很低的碳钢中，渗碳体颗粒（碳化物）停留在铁素体晶粒边界和晶粒之中。
但当碳含量高于0.02%时，绝大多数的Fe3C形成具有某些铁素体的片状结构，而称为珠光体，同时趋向于作为“晶粒”和球结（晶界析出物）分散在铁素体基体中。
含碳量在0.10%～0.20%的低碳钢显微组织中，珠光体含量占10%～25%。
从断裂分析的观点看，在低碳钢中有两种含碳量范围的钢，其性能令人关注。
一是，含碳量在0.03%以下，碳以珠光体球结的形式存在，对钢的韧性影响较小；二是，含碳量较高时，以球光体形式直接影响韧性和夏比曲线。
实践得知，水淬火钢的冲击性能优于退火或正火钢的冲击性能，原因在于快冷阻止了渗碳体在晶界形成，并促使铁素体晶粒变细。
铁素体钢的无塑性转变（NDT）温度和夏比转变温度的回归分析至今尚无报导，然而这些也仅限于加入单个合金元素对韧性影响的定性讨论。
以下就几种合金元素对钢性能的影响作简要介绍。
◆含碳量0.05%钢，空冷或炉冷后有降低晶粒边界渗碳体薄膜形成的趋势。
钢含碳量较高时，锰能显著降低约50%转变温度。
其原因可能是因珠光体量多，而不是渗碳体在边界的分布。
必须注意的是，如果钢的含碳量高于0.15%，高锰含量对正火钢的冲击性能影响起到了决定性作用。
因为钢的高淬透性引起奥氏体转变成脆性的上贝氏体，而不是铁素体或珠光体。
进一步增加镍含量，改善冲击韧性效果则降低。
如果这时含碳量低至正火后无碳化物出现时，镍对转变温度的影响将变得很有限。
在含碳约0.10%的正火钢中加入镍，最大的好处是细化晶粒和降低游离氮含量，但其机理目前尚不清楚。
可能是由于镍作为奥氏体的稳定剂从而降低了奥氏体分解的温度。
钢中加硅是为了脱氧，同时有益于提高冲击性能。
如果钢中同时存在锰和铝，大部分硅在铁素体中溶解，同时通过固溶化硬化作用提高i。
这种作用与加入硅提高冲击性能综合的结果是，在稳定晶粒尺寸的铁-碳合金中按重量百分比加入硅，使50%转变温度升高约44℃。
此外，硅与磷相似，是铁素铁的稳定剂，能促进铁素体晶粒长大。
按重量百分数计，硅加入正火钢中将提高平均能量转换温度约60℃。
钢中的氧会在晶界产生偏析导致铁合金晶间断裂。
钢中氧含量高至0.01%，断裂就会沿着脆化晶粒的晶界产生的连续通道发生。
即使钢中含氧量很低，也会使裂纹在晶界集中成核，然后穿晶扩散。
解决氧脆化问题的方法是，可加入脱氧剂碳、锰、硅、铝和锆，使其和氧结合生成氧化物颗粒，而将氧从晶界去除。
氧化物颗粒也是延迟铁素体生长和提高d-/2的有利物质。
亚共析钢的含碳量在0.3%～0.8%，先共析铁素体是连续相并首先在奥氏体晶界形成。
珠光体在奥氏体晶粒内形成，同时占显微组织的35%～100%。
此外，还有多种聚集组织在每一个奥氏体晶粒内形成，使珠光体成为多晶体。
钢中有大量珠光体时，形变过程中会在低温和/或高应变率时形成微型解理裂纹。
虽然也有某些内部聚集组织断面，但断裂通道最初还是沿着解理面穿行。
所以，在铁素体片之间、相邻聚集组织中的铁素体晶粒内有某些择优取向。
在含碳量为0.10%的低碳钢中加入0.05%钼和硼可优化通常发生在700～850℃奥氏体-铁素体转变，且不影响其后在450℃和675℃时奥氏体-贝氏体转变的动力学条件。
因为转变温度由合金元素含量决定，并间接影响屈服和抗拉强度。
这些钢获得的高强度是以下两种作用的结果：。
这些钢的断口特征在很大程度上取决于抗拉强度和转变温度。
第一，一定的抗拉强度级别，回火下贝氏体的夏比冲击性能远远优于未回火的上贝氏体。
原因是在上贝氏体中，球光体内的解理小平面切割了若干贝氏体晶粒，决定断裂的主要尺寸是奥氏体晶粒尺寸。
在上贝氏体中碳化物位于晶界沿线，并通过降低抗拉强度Rm增加脆性。
在回火的下贝氏体中，碳化物非常均匀地分布的铁素体中，同时通过限制解理裂纹以提高抗拉强度并促进球化珠光体细化。
在下贝氏体中，为获得830MPa或更高的抗拉强度，也可通过降低转变温度提高强度的方法实现。
然而，因为上贝氏体的断口应力取决于奥氏体晶粒尺寸，而此时的碳化物颗粒尺寸已经很大，因此通过回火提高抗拉强度的作用很小。
碳或其它元素加入钢中可延迟奥氏体转变成铁素体和珠光体或贝氏体，同时奥氏体化后如果冷却速度足够快，通过剪切工艺奥氏体会变成马氏体而不需进行原子扩散。
◆因为转变温度很低（200℃或更低），四面体铁素体或针状马氏体非常细。
◆发生马氏体转变要超过一定的温度范围，因为初始生成的马氏体片给以后的奥氏体转变成马氏体增加阻力。
所以，转变后的结构是马氏体和残余奥氏体的混合结构。
1）温度达到约100℃时，马氏体某些过饱和碳沉淀并形成非常细小的-碳化物颗粒，分散于马氏体中而降低碳含量。
3）在第3阶段回火中，大约200℃起取决于碳含量和合金成分。
当回火温度升至共析温度，碳化物沉淀变粗同时Rp0.2降低。
除了消除应力提高冲击韧性之外，回火还有以下两种作用：第一，转变残余奥氏体。
残留奥氏体将在低温约30℃转变成韧性针状下贝氏体。
在较高的温度如600℃，残余奥氏体会转变成脆性的珠光体。
因此，钢在550～600℃进行第一次回火，在300℃进行第二次回火，以避免形成脆性珠光体，称这种回火制度为“二次回火”。
如果回火温度高到超过了临界范围而降低了转变温度，可将材料再加热后在临界范围处理，回火温度才可以再升高。
最重要的微量元素是锑、磷、锡、砷，加上锰和硅都有去脆作用。
如果其它合金元素存在，钼也能降低回火脆性，同时镍和铬也有一定的作用。
因此，不锈钢在氧化气氛中能防止腐蚀并使铬氧化物层得到强化。
属于铁-铬合金，可进行奥氏体化和后序热处理生成马氏体。
镍是奥氏体的强稳定剂，因此，在室温、低于室温或高温状态下，镍含量为8%，铬含量为18%（300型）能使奥氏体相非常稳定。
奥氏体不锈钢类似于铁素体型，不能通过马氏体转变而硬化。
奥氏体不锈系FCC结构，在冷冻温度下都不可能解理断裂。
大型件冷轧80%后，310型不锈钢有极高的屈服强度和缺口敏感性，甚至在温度低至-253℃还具有1.0的缺口敏感性比。
相似的301型不锈钢可用于温度低至183℃的液氧贮存箱。
但在这些温度以下是不稳定的，如发生任何塑性变形，不稳定的奥氏体都会变成脆性的非回火马氏体。
绝大多数奥氏体钢用于防腐环境，被加热至500～900℃温度范围，铬碳化物会沉淀在奥氏体晶界，结果使晶界附近范围内的铬层被完全耗尽。
该部位非常容易受到腐蚀和局部腐蚀，如果存在应力，还可导致晶脆性断裂。
奥氏体不锈钢也常用于高温，如压力容器，防止和满足抗腐蚀和抗蠕变。
某些钢种因为在焊后热处理和高温环境下对热影响区及其附近的裂纹十分敏感。
所以，当焊接再加热时，受高温作用，铌或钛碳化物会在晶粒内和晶界沉淀，导致裂纹产生而影响使用寿命，这必须给予高度重视。
铁素体不锈钢（40页）
0Cr13钢的现场挂片腐蚀试验数据列于表。
表3-200Cr13钢腐蚀试验数据（现场挂片）。
线膨胀系数：20100℃时，10.510-6K-1;。
1Cr17,1Cr17Ti,0Cr17Ti。
表3-221Cr17,1Cr17Ti,0Cr1。
那么以上的内容就是关于马氏体、铁素体、奥氏体的区别的介绍了，铁素体-珠光体钢断裂的原因分析是小编整理汇总而成，希望能给大家带来帮助。
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