大家来讨论讨论这个有趣的脱碳

清淡 · 发表于 2021-4-13 08:39:55

26MnB5850度加热保温，再降温至770度保温后淬火，表面脱碳组织如下：

用该样继续经过850度加热保温，再降温至730度保温后淬火，表面脱碳组织如下：

清淡 · 发表于 2021-4-13 08:40:30

由之前的全脱，变成了部分脱碳，是因为后面加热的扩散造成的？

东方 · 发表于 2021-4-13 10:21:07

结合铁碳相图，全脱和半脱与温度密切相关

Francois · 发表于 2021-4-13 11:01:03

本帖最后由 Francois 于 2021-4-13 11:13 编辑

我认为不完全是再加热扩散造成的。第一次的加热淬火后，表层大约有120um的脱碳层，在第二次850°加热时，如果保温只有30分钟，这个碳原子的长程扩散到表层是很困难的。

第一次淬火后的表层全脱碳，相当于纯铁，在850°加热，表层部分的奥氏体是不完全的，只有一少部分的铁素体转变为奥氏体，其余是未溶，部分转变的奥氏体和未转变的铁素体之间有碳的短程迁移，从铁素体里面扩散到奥氏体，使得奥氏体碳含量升高，超过0.0218 的碳含量即可在随后的淬火后，形成板条马氏体。这就是表层有未溶铁素体和板条的混合组织的原因。
另外，在第一次淬火后，因表层全脱碳，在淬火后形成表层拉应力，再第二次的加热时，在拉应力的作用下，未溶铁素体在高温下发生晶粒吞并，大吃小，凹吃凸，晶粒涨大。

海边日出 · 发表于 2021-4-13 13:31:12

本帖最后由海边日出于 2021-4-13 13:34 编辑

这里先要了解一个规律，钢的脱碳是氧气从钢的表面通过晶界路径向内渗透，高温作用和C结合生成二氧化碳后再从钢内溢出。这个过程中其实还包含在高温下C原子从高浓度向低浓度扩散的过程（内向外）。如果氧气结合碳的能力大于C原子向外扩散的能力时，全脱碳的厚度增大。如果C原子向外扩散的能力大于与氧气结合的能力时原子向外扩散而得到后面的结果。

ffiend · 发表于 2021-4-14 08:14:57

   第二次淬火之后的金相组织，100um表层内看不出明显的C浓度的梯度。工件作为整体，碳从内部向外扩散的话应该像第一次淬火那样，有明显的的C浓度梯度。

   如果是Francois所说是短程扩散引起的，第一次淬火后100um之内的完全脱碳层，第二次淬火从金相上看，C在100um层内是均匀分布的，倒确实感觉是短程扩散。就是这部分板条马氏体含量感觉有点多呢，铁素体里面0.0218%会的C，会形成那么多板条马氏体吗？

aaron01 · 发表于 2021-4-14 09:11:37

有没有原材料的金相照片，这个脱碳是原材料就有的吗

清淡 · 发表于 2021-4-14 12:28:11

aaron01 发表于 2021-4-14 09:11
有没有原材料的金相照片，这个脱碳是原材料就有的吗

这就是加热前的组织状态。

simplence · 发表于 2021-4-14 14:24:45

第一张图：正好解释楼主在另一个帖子说的次表层铁素体晶粒比表层大的原因，除了变形量差别原因之外，另一个原因是由于降温到770℃后次表层会析出铁素体，之后的α/γ界面向内层的γ迁移，表现出晶粒长大的现象，770℃保温时间越长次表层晶粒越大，这种次表层的大晶粒有明显的方向性（沿着碳扩散方向），但是楼主的另一个帖子中次表层的大晶粒没有明显的方向性。
第二张图：从全脱碳的铁素体变成α/γ双相必定是其它地方的碳扩散来导致的，只能是气氛中的碳或心部的碳，这个得根据你加热的环境来判断，只有楼主自己知道啦！不过从表层的界面来看我倾向于是心部扩散来的，惰性气氛保护下加热导致的。

清淡 · 发表于 2021-4-14 15:25:14

simplence 发表于 2021-4-14 14:24
第一张图：正好解释楼主在另一个帖子说的次表层铁素体晶粒比表层大的原因，除了变形量差别原因之外，另一个 ...

两个帖子里方向不一样是因为我拍的边缘，一个沿轧制方向，一个不是沿轧制方向。第二张图和第一张图示同一个炉子加热的，都是无保护气氛下加热的。

aaron01 · 发表于 2021-4-15 17:27:10

看起来原材料并没有严重的脱碳，那么第一次淬火过程是造成脱碳的根本原因了。无气氛保护加热？
这个事有点蹊跷了，如果两次淬火都是一样的在空气里加热奥氏体化，那么没理由会出现第二次改善脱碳情况啊，应该脱碳层更厚才对。
会不会两次看的不是同一个区域呢？

清淡 · 发表于 2021-4-15 19:28:35

aaron01 发表于 2021-4-15 17:27
看起来原材料并没有严重的脱碳，那么第一次淬火过程是造成脱碳的根本原因了。无气氛保护加热？
这个事有点 ...

是同一个样上的，之前切了一点下来做金相，后面把切剩的样又去加热淬火。同一个样上的，应该不会差异很大吧？

清淡 · 发表于 2021-4-15 19:30:39

aaron01 发表于 2021-4-15 17:27
看起来原材料并没有严重的脱碳，那么第一次淬火过程是造成脱碳的根本原因了。无气氛保护加热？
这个事有点 ...

我也是觉得很奇怪。那我最近再做一次这个验证，就用同一个样，切下来做了金相，然后用这个做金相的样继续热处理，这样对比性就更强了，不然怀疑是位置问题造成的。

simplence · 发表于 2021-4-16 12:20:42

清淡发表于 2021-4-14 15:25
两个帖子里方向不一样是因为我拍的边缘，一个沿轧制方向，一个不是沿轧制方向。第二张图和第一张图示同一 ...

哦哦哦，看到了，是我观察不仔细。但刚才看到您另一个关于这个材料先析铁素体的讨论帖，又有点想法。
版主的这三个26MnB5材料的讨论题目可以综合起来：（1）先析铁素体的形态问题：产生的原因是带状组织的Mn偏析，由于Mn偏析导致的各部位相变点温度不一样，平行轧制方向的先析条形铁素体可以佐证这个说法。证明方法：可以通过两相区加热保温后的带状组织金相来证明；
（2）次表层的晶粒长大问题：850℃保温后有脱碳，因此降到770℃次表层为α/γ两相，但是由于Mn偏析，其析出的铁素体为平行于轧制方向的长条形，随着脱碳的继续进行，铁素体向内侧奥氏体生长，平行于轧制方向的部位沿着该铁素体的长度方向长大，最后生长为大长条铁素体，垂直于轧向的部位沿着该铁素体的宽度方向长大，最后生长为大块状铁素体。证明方法：850℃加热保温脱碳直接淬火，最后的金相可证明。
（3）730°保温后的脱碳层问题：外侧的界面位置都有马氏体，它是730℃平衡的奥氏体淬火来的，碳浓度不会低，这个奥氏体要和外部气氛维持平衡，所以直接接触空气加热不可能啊。。。需要版主自己探究一样品制备过程中的其它变量。

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