鋼在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變之魏氏組織
1、魏氏組織的形成
在實(shí)際生產(chǎn)中，ωc＜0.6%的亞共析鋼和ωc＞1.2%的過共析鋼在鑄造、熱軋、鍛造后的空冷，焊縫或熱影響區(qū)空冷，或者當(dāng)溫度過高并以較快速度冷卻時(shí)，先共析鐵素體或先共析滲碳體從奧氏體晶界沿奧氏體一定晶面往晶內(nèi)生長，呈針片狀析出。
2、魏氏組織的微觀形態(tài)
在金相顯微鏡下可以觀察到從奧氏體晶界生長出來的近平行的或其他規(guī)則排列的針狀鐵素體或滲碳體以及其間存在的珠光體組織，這種組織稱為魏氏組織。
3、魏氏組織的形成機(jī)制
魏氏組織中鐵素體是按切變機(jī)制形成的，與貝氏體中鐵素體形成機(jī)制相似，試樣也會(huì)出現(xiàn)浮凸現(xiàn)象。由于鐵素體是在較快冷卻速度下形成的，因此鐵素體只能沿奧氏體某一特定晶面析出，并與母相奧氏體存在晶體學(xué)位向關(guān)系。
這種針狀鐵素體可以從奧氏體中直接析出，也可以沿著奧氏體晶界首先析出網(wǎng)狀鐵素體，然后再從網(wǎng)狀鐵素體平行地向晶內(nèi)長大。當(dāng)魏氏組織中的鐵素體形成時(shí)，鐵素體中的碳擴(kuò)散到兩側(cè)母相奧氏體中，從而使鐵素體針之間的奧氏體碳含量不斷增加，最終轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。按貝氏體轉(zhuǎn)變機(jī)制形成的魏氏組織，其鐵素體實(shí)際上就是無碳貝氏體。
4、 影響因素
魏氏組織的形成與鋼中含碳量、奧氏體晶粒大小及冷卻速度（轉(zhuǎn)變溫度）有關(guān)。只有在較快冷卻速度和一定碳含量范圍內(nèi)才能形成魏氏組織（W區(qū)）。當(dāng)亞共析鋼中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過0.6%時(shí)，由于含碳量高，形成貧碳區(qū)的幾率很小，故魏氏組織難以形成。研究表明，對(duì)于亞共析鋼，當(dāng)奧氏體晶粒較細(xì)小時(shí)，只有含碳量在ωc=0.15%~0.35%的狹窄范圍內(nèi)，冷卻速度較快時(shí)才能形成魏氏組織。
奧氏體晶粒越細(xì)小，越容易形成網(wǎng)狀鐵素體，而不容易形成魏氏組織。奧氏體晶粒越粗大，越容易形成魏氏組織，形成魏氏組織的含碳量的范圍變寬。因此魏氏組織通常伴隨奧氏體粗晶組織出現(xiàn)。
5、魏氏組織的性能
?。?）魏氏組織是一種鋼的過熱組織。它使鋼的力學(xué)性能，特別是沖擊韌度和塑性有顯著降低，并提高鋼的脆性轉(zhuǎn)折溫度，因而使鋼容易發(fā)生脆性斷裂。
?。?）一般研究指出，只有當(dāng)奧氏體晶粒粗化，出現(xiàn)粗大的鐵素體或滲碳體魏氏組織并嚴(yán)重切割基體時(shí)，才使鋼的強(qiáng)度和沖擊韌度顯著降低，而當(dāng)奧氏體晶粒比較細(xì)小時(shí)，即使存在少量針狀的鐵素體魏氏組織，并不顯著影響鋼的力學(xué)性能。這是由于魏氏組織中的鐵素體有較細(xì)的亞結(jié)構(gòu)、較高的位錯(cuò)密度所致。因此所說的魏氏組織降低鋼的力學(xué)性能總是和奧氏體晶粒粗化聯(lián)系在一起。
?。?）當(dāng)鋼或鑄鋼中出現(xiàn)魏氏組織降低其力學(xué)性能時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)考慮是否由于加熱溫度過高，使奧氏體晶粒粗化造成的。
?。?）對(duì)于易出現(xiàn)魏氏組織的鋼材可以通過控制軋制、降低終鍛溫度、控制鍛（扎）后的冷卻速度或者改變熱處理工藝，例如通過細(xì)化晶粒的調(diào)質(zhì)、正火、退火、等溫淬火等工藝來防止或消除魏氏組織。
文章摘自：機(jī)械裝備缺陷與失效分析
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