如何测定材料的奥氏体等温转变温度和时间？

奥氏体等温转变温度和时间直接影响贝氏体球墨铸铁的力学性能。适宜的奥氏体等温转变温度与时间，可得到最高的塑性与韧度及所期望的高强度。但是，对于每种不同成分的球墨铸铁来说，其奥氏体等温转变过程是不相同的。所以，对于给定成分的球墨铸铁来说，应具体、特定地选择进行奥氏体等温转变的条件。

图11-8　不同等温转变温度下碳在贝氏体中的溶解量

1—奥氏体化温度875℃，保温1h；2—奥氏体化温度925℃，保温1h

对不同条件下贝氏体形核与长大的研究表明，在330～500℃为上贝氏体区，330℃以下至Ms点为下贝氏体区。在贝氏体的形成过程中，转变开始阶段只有针状铁素体析出与生长，并没有碳化物的析出。在转变后期，在针状铁素体之间会析出碳化物，这要取决于奥氏体的稳定程度。

由于合金元素在共晶团边界分别呈正、负偏析的作用结果，在共晶团周边的等温转变比共晶团内部的转变要慢。关于合金元素的微区偏析情况，促进石墨化元素Si、Ni、Cu等富集在共晶团内部，降低了奥氏体中的含碳量，有助于贝氏体的形成。因此，贝氏体 （亦即针状铁素体）是在石墨与奥氏体界面上形核并长大的。(www.xing528.com)

另外，在平衡条件下，上贝氏体铁素体中的碳固溶量很低；但在下贝氏体铁素体的碳固溶量则随温度的降低而增加。由此，在没有析出碳化物的条件下，在进行上贝氏体转变时，更容易得到稳定的奥氏体。图11-8是在不同等温转变温度下，碳在贝氏体铁素体中的溶解量。

虽然在冲击韧度与奥氏体量之间存在着一定的关系，但却不可能仅仅通过测量奥氏体含量来预测冲击韧度或者选择奥氏体等温转变温度与时间。当等温转变温度高于400℃时，就不会得到最高的塑性与韧度，因为此时的热处理工艺范围小。尽管对于特定的化学成分，采用400℃等温转变处理可得到最大的冲击韧度值，但是，要强调指出的是，在一般情况下最佳的等温淬火温度是370～380℃之间。

图11-9　球墨铸铁奥氏体等温淬火工艺过程示意图

关于奥氏体等温转变的时间的确定，最近研究表明，奥氏体等温淬火后其组织转变如图11-9所示。认为球墨铸铁奥氏体等温转变 （E～G）使含碳量增至1．8%～2．2%，这种奥氏体在室温时热力学上是稳定的，力学上也是稳定的，机械加工或使用时受力不会转变为马氏体。这种高碳奥氏体加上针状铁素体的混合组织是奥氏体等温淬火球墨铸铁所期望的组织，即图11-9中的第一阶段反应。如果保温时间不够 （E～F），此时的奥氏体中含碳量仅1．2%～1．6%，这种奥氏体在室温时是稳定的，但力学上不稳定，受力或机械加工时会转变为马氏体。如果铸件在等温盐浴中保温时间再延长（J～K），即产生第二阶段的反应。此时高碳奥氏体将分解为更加稳定的铁素体和碳化物，产生类似于钢中的贝氏体。碳化物的出现对于力学性能非常有害，会降低伸长率和韧度。进一步的研究表明化学成分、合金元素和球化率、石墨球数等因素对这两个阶段反应有影响，从而提示我们在实际生产中应注意的问题。因此，奥氏体等温转变的时间一般在30～60min，这要取决于工艺条件、铸件壁厚及冶金质量等因素。