合金鋼加熱，奧氏體化過程包括奧氏體晶核的形成、長大、碳化物的溶解、奧氏體的均勻化和奧氏體晶粒的長大等4個階段。整個奧氏體化過程都與碳的擴散密切相關，合金元素是通過改變碳的擴散速度和相變溫度而對奧氏體化產生影響。
一、合金元素對奧氏體形成速度的影響
合金元素加入鋼中，由于改變了奧氏體的形成溫度和碳在鋼中的擴散速度，因而影響了奧氏體的形成速度。其中Co、Ni能提高碳在奧氏體中的擴散速度，故能增大奧氏體的形成速度；Si、Al、Mn對碳在奧氏體中的擴散速度影響不大，因此它們對奧氏體形成速度幾乎不產生影響；Cr、Mo、W、Ti、V等碳化物形成元素，與碳有較大的親和力，阻礙碳在鋼中的擴散，減慢了奧氏體的形成速度。
二、合金元素對殘余碳化物溶解的影響
奧氏體形成后，合金鋼中還有一部分未溶碳化物存在。各種碳化物的穩(wěn)定性各不相同，因而溶解溫度和溶解速度也不相同。如鉻的碳化物在850℃以上能大量溶解，W， Mo的碳化物在950℃以上才顯著溶解，V、Ti、Nb的碳化物要在1050℃以上才溶解。為了增加奧氏體的合金度，充分發(fā)揮合金元素的作用，必須提高鋼的淬火加熱溫度。有時淬火加熱溫度超過臨界溫度數(shù)十度以致數(shù)百度，如高速鋼 W18Cr4V 的淬火加熱溫度為1280℃~1300℃,比臨界溫度(A?點溫度820℃)高數(shù)百度。
三、合金元素對奧氏體均勻化的影響
由于鐵素體和碳化物中的合金元素含量不同，故奧氏體剛形成時，碳和合金元素在奧氏體中的分布是不均勻的。奧氏體均勻化需要碳和合金元素的擴散；但是，合金元素的擴散速度很慢，即使在1000℃的溫度下，也只有碳原子擴散速度的千分之幾或百分之幾。此外，碳化物形成元素的存在還要降低碳在奧氏體中的擴散速度。因此要使合金鋼的奧氏體均勻化，所需的時間要比碳鋼長得多。
四、合金元素對奧氏體晶粒長大的影響
合金元素對奧氏體晶粒長大的影響可分為4種情況。
(1) 強烈阻止奧氏體晶粒長大
具有這種作用的元素有V、Ti、Nb、Zr、Al等。它們很容易形成穩(wěn)定的碳化物、氮化物和氧化物等，這些化合物機械地阻礙晶粒長大。例如V、Ti、Nb、Zr等元素所形成的碳化物的穩(wěn)定性較高，即使加熱到高溫仍有一部分未溶碳化物處于晶界上，強烈阻止奧氏體晶界的遷移。Al雖然不是碳化物形成元素，但在鋼中能與O，N形成高熔點的Al?O?，AlN質點，分布在晶界上，起著阻止奧氏體晶界遷移的作用。
(2)中等程度阻止奧氏體晶粒長大
具有這種作用的元素有W、Mo、Cr等。由于它們能與碳形成穩(wěn)定的碳化物，其穩(wěn)定型雖然較V、Ti、Nb、Zr等低一些，但仍能機械地阻礙奧氏體晶粒長大，只不過阻礙晶粒長大的作用較V、Ti、Nb、Zr等稍弱。
(3) 能阻止奧氏體晶粒長大
具有這種作用的元素有Si、Co、Ni、Cu等，它們是非碳化物形成元素。關于它們的阻礙晶粒長大的機制，有人認為這類元素加入鋼中能降低晶界的能量，減緩奧氏體長大的速度。
(4)促使奧氏體晶粒長大
具有這種作用的元素有P、Mn、C等。有人認為這些元素能提高晶界能量，增加奧氏體晶粒長大傾向，也有人認為P、Mn、C等溶入奧氏體后，由于使金屬原子間的鍵合力減小，鐵原子的自擴散系數(shù)增加，從而促進晶粒長大。
文章摘自：壓力容器制造
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