奥氏体等温转变曲线探讨

球墨铸铁在以上温度作适当保温后，其组织是奥氏体和石墨。从奥氏体化的温度冷却到以下，奥氏体要经历一系列的转变。奥氏体的转变过程及转变产物和转变时的过冷度、球墨铸铁的化学成分、奥氏体化的温度及保温时间等因素有关。为了掌握奥氏体在不同过冷度下的转变规律，以此作为制定球墨铸铁热处理工艺的依据，就需要对球墨铸铁奥氏体的等温转变作仔细的研究和分析。为此，把一组试样自以上温度急速冷却到以下的不同温度进行恒温保温，在此过程中观察奥氏体随着时间的延续而发生转变的过程。将试验结果用曲线的形式表达出来，就得到了奥氏体的等温转变曲线，因其形状类似S形，故又称为S曲线。测定S曲线一般采用热磁仪和金相分析相配合的方法。下面将绘制S曲线时数据的整理方法作简单的介绍。

如将一批球墨铸铁试样加热到以上，保温后，将其中一组迅速过冷到700℃，用热磁仪和金相法测定在这个温度时过冷奥氏体的转变情况，得到表8-3所列数据。

表8-3　过冷奥氏体的转变时间与转变量的关系

以表8-3数据绘制该成分球墨铸铁在700℃时的奥氏体等温转变动力学曲线（见图8-3）。

从上述试验结果可以看到，当奥氏体过冷到700℃时，它并不立即开始转变，而要经过20s以后才开始转变。这一段时间即称为转变的孕育期。经过孕育期后，逐渐进行转变，转变速度也逐渐增大，反映在转变量—时间曲线上，出现了陡坡。以后，当转变进行到一定程度以后 （约50%），转变的速度又重新减慢。至b点时，转变量已趋近100%，但尚不是真正转变完结。这时，转变速度已经极慢了，b点就被有条件地认为是转变终了点。可见，在实际的时间限度内，总还会残存少量奥氏体。用同样的方法，可测制奥氏体在650℃、600℃、550℃、500℃、……、200℃等不同温度时的等温转变曲线，相应地得到一系列的转变开始点和终了点。将这些点综合在一张 “等温温度—等温转变时间”为坐标的图上，并将所有开始点和终了点分别相连，就得到了在不同过冷度下进行等温转变的“开始”和“终了”曲线。同样地也可划出表示转变到某一程度，如25%、50%、75%、90%的曲线。这样便得到了该成分球墨铸铁的奥氏体等温转变S曲线（见图8-4）。

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图8-3　过冷奥氏体的转变时间和转变量的关系

提高奥氏体化温度、延长保温时间，则奥氏体含碳量增加，晶粒尺寸变大，成分均匀化，这都使奥氏体稳定性提高，即促使转变曲线右移。增加含硅量使转变开始曲线左移，使转变终了曲线右移，并使珠光体转变区域上移。增加含锰量使转变曲线右移，并使珠光体转变区与贝氏体转变区分离，上、下贝氏体转变区明显分离，马氏体转变温度Ms降低。添加钼、铜、镍，使转变曲线明显右移，使珠光体转变区与贝氏体转变区分离，马氏体转变温度Ms下降。奥氏体等温转变产物见表8-4。

图8-4　球墨铸铁奥氏体等温转变曲线

[球墨铸铁成分（质量分数，%）：C3．415，Si2．96，Mn0．78，P0．058，S0．019，Mg0．036，Mo0．17，RxOy0．028； 测试方法：金相法；测试单位：沈阳铸造研究所]A—奥氏体；B—贝氏体；C—渗碳体；F—铁素体；P—珠光体；G—石墨；Ms—马氏体转变起始温度

表8-4　各种温度下奥氏体等温转变产物