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魏氏體組織(widmanstatten structure)
魏氏體定義:先共析相沿過飽和母相的特定晶面析出,在母相中呈片狀或針狀特征分布的組織。
焊接熱影響區(qū)中的過熱區(qū),由于奧氏體晶粒長(zhǎng)得非常粗大,這種粗大的奧氏體在較快的冷卻速度下會(huì)形成一種特殊的過熱組織,其組織特征為在一個(gè)粗大的奧氏體晶粒內(nèi)會(huì)形成許多平行的鐵素體(滲碳體)針片,在鐵素體針片之間的剩余奧氏體最后轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w,這種過熱組織稱為鐵素體(滲碳體)魏氏組織。
簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái),就是在奧氏體晶粒較粗大,冷卻速度適宜時(shí),鋼中的先共析相以針片狀形態(tài)與片狀珠光體混合存在的復(fù)相組織。
魏氏組織不僅晶粒粗大,而且由于大量鐵素體針片形成的脆弱面,使金屬的韌性急劇下降,這是不易淬火鋼焊接接頭變脆的一個(gè)主要原因。
理論產(chǎn)生
片狀的共格沉淀相通常是在基體的一定晶面析出(叫沉淀的慣析面),以維持共格,因?yàn)樵诰w內(nèi)晶面成幾組方向不同地平行排列,所以沉淀相也就是幾組平行排列,成為魏氏組織。
過熱的中碳鋼或低碳鋼在較快的冷卻速度下容易產(chǎn)生魏氏組織。
特點(diǎn)
在亞共析鋼中常見的魏氏組織呈羽毛狀,有呈等邊三角形的,有鐵素體相互垂直的,也有混合型的魏氏組織。
特點(diǎn)影響
過共析鋼,在一定冷卻條件下,滲碳體沿奧氏體一定晶面析出,也能形成魏氏組織。魏氏組織的存在如果伴隨晶粒粗大,則使鋼的力學(xué)性能下降,尤以沖擊性能下降為甚。
一、什么是魏氏體組織?
含碳低于0.6%的碳鋼或低合金鋼,在奧氏體晶粒較粗和冷速適中的條件下,先共析鐵素體呈片狀或粗大羽毛狀,與原奧氏體有一定位向關(guān)系,這種組織稱為魏氏體組織。
二、亞共析鍛鋼中魏氏體組織產(chǎn)生的原因
1、亞共析鍛鋼在遠(yuǎn)高于A3溫度長(zhǎng)時(shí)間加熱會(huì)導(dǎo)致實(shí)際晶粒度的粗大,在過熱鋼中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)按切變機(jī)制形成的鐵素體,在高溫碳擴(kuò)散轉(zhuǎn)移條件下,發(fā)生鐵素體--魏氏體組織實(shí)際晶粒度的劇烈粗化,從而形成嚴(yán)重的魏氏體組織。
2、魏氏體組織的形成有時(shí)與加熱溫度關(guān)系不大,而取決于奧氏體化后的冷卻速度。因此,在低合金鋼的鍛造過程中,即使始鍛、終鍛溫度合適,如鍛后冷卻不規(guī)范,也有可能形成魏氏體組織。
3、低合金鋼的鍛造加熱一般在氧化性氣氛中進(jìn)行,如發(fā)生過燒現(xiàn)象,也形成嚴(yán)重的魏氏體組織,過燒組織在隨后的熱處理過程中是無(wú)法修復(fù)的。
三、魏氏體組織鐵素體對(duì)鋼件性能的影響
關(guān)于魏氏體組織鐵素體的作用眾說(shuō)不一。多數(shù)認(rèn)為魏氏體組織鐵素體降低亞共析鋼的塑韌性,尤其降低鋼的沖擊韌度,但也有許多相反的試驗(yàn)結(jié)果和觀點(diǎn),即只要保證鋼的奧氏體晶粒度與其它條件相同,魏氏體組織不僅不降低而且能夠改善鋼的沖擊韌度和塑性。
四、魏氏體組織的遺傳性及消除方法
魏氏體組織的鋼件重新奧氏化時(shí),以慢速加熱到常規(guī)的淬火溫度,甚至再低一些,其奧氏體晶粒仍然是粗大的,這種現(xiàn)象稱為組織遺傳性。要消除魏氏體組織的遺傳性,可采用中間退火或多次高溫回火處理。
五、關(guān)于魏氏體組織的爭(zhēng)論
關(guān)于魏氏體組織的形成機(jī)理、形成動(dòng)力學(xué)、組織性能、組織遺傳、消除方法,在學(xué)界一直存在較多的爭(zhēng)論,因而學(xué)術(shù)文獻(xiàn)較少涉及。多數(shù)認(rèn)為魏氏體組織對(duì)機(jī)械性能是有害的,但對(duì)不同的材料、不同的處理方法、不同的晶粒度,不可一概而論,而應(yīng)通過反復(fù)做機(jī)械性能實(shí)驗(yàn)來(lái)判斷其性能優(yōu)劣。
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