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碳化物的粒化過程

    片狀碳化物(PL ) —→粒狀碳化物(Carb 粒) 的轉變過程稱之為粒化過程,退火爐是在加熱過程中實現的,按加熱溫度分為兩個階段:

    第一階段是在A1以下溫度的加熱過程中以界面能減少為驅動力 ,借助于碳化 物與α相界面的某些部位界的張力局部不平衡及碳化物內的缺陷,使片狀碳化物破損進而斷開得到短棒狀、角狀、蠕蟲狀等非園形的粒狀碳化物 ,此過程稱為碳化物的 “分斷” 。

    第二階段是在A1以上溫度的加熱過程中借助于PL → γ轉變的相變驅動力,通過碳化物轉變成γ的過程中碳化物尖角、邊棱部位的快速溶解來實現它的進一步粒化和初步球化,減少非粒狀碳化物。

碳化物的球化過程

    此過程退火爐主要是在冷卻過程中,通過奧氏體過冷分解( γ→ α+ Carb 粒)的轉變 ,使粒狀碳化物核心長大并球化。但這種分解不能按正常的共析分解機制(亦稱層片機制)進行,否則又重新形成 PL 組織。要設法抑制分解產物的兩個相相互激發形核及隨后的合作、協調、匹配的長大,使分解的受領相(如α)不受作為領先相的現存碳化物顆粒的引領 ,因而不形成共析體的核心,為區別起見把這種分解稱為異常(非正常)分解。

    在異常分解過程中碳化物和鐵素體( α)兩個相分別單獨形核并各自呈球狀獨立長大或相鄰形核但不合作、協調、匹配長大。球化的加熱奧氏體化時γ晶內的剩余碳化物顆粒是現存的碳化物核心,過冷分解出的碳化物直接就近沉積在剩余碳化物表面上,而且優先沉積在碳化物表面的凹陷處和表面曲率半徑大的部位,從而使剩余碳化物逐漸趨于球狀。

球化形核與長大機制的分析

    文獻指出,退火爐球化退火后組織中粒(球)狀碳化物是由加熱奧氏體化時的剩余碳化物顆長大而成,剩余碳化物顆粒越多,獲得完全(100 %)球化組織越容易,這一研究結果基本解決了球化退火時粒狀碳化物核心的形成問題,為球化的加熱奧氏體化提出了具體要求。但沒有指出如何實現這一要求 ,更沒有說明如何加快球化退火時碳化物核心的長大與球化 ,文獻指出奧氏體化時除要求保留盡可能多的剩余碳化物顆粒外 ,還要獲得具有盡可能大的碳濃度不均勻的奧氏體,它可使過冷γ異常分解速率比均勻奧氏體快6～7倍。