D01:10.13374/i.issn1001-053x.1958.02.007 北京鲷跌工業學院學報 第6期1958年9月 高速钢在回火時奥氏醴的穩定化現象 徐祖耀張萬楨 (金相及热處理教研組) 摘要· 以膨熙及磁性测量方法研究了18高速钢在回火時臭氏體的梯定化规亲。經餮 现、鲤限化作用以后，在冷却遇程中保温，使M'温度降低和在室温時残余真氏靴 量增加（△Y')o稳定化的程度因保温時周的增長而增加，直至速到一定的（△M)最大 数值。穗定化作用在閤始時逃行得極快。在M'以上保温，增高保温温度使糖定化 的初速及（△M')最大和（△Y)值都减小。相反，在M'以下保温，增高保温温 度，使△Y'值增加。文中提出了可能的解释。 高速鋼在回火时的治却过程中所呈现的奥氏体稳定化现象，在以往的工作中只有另的 实驗数据。Cohen和郭本基的早期研究1)中骨指出，高速锅(18一4一1)程560°回火2号 小时后，冷却至205°C停留1小时，使機嶺汾却时其M'温度钓降低10C;停留时間愈八， 貝茵体的形成量也愈多，而M'温度也愈形降低，AnaeB和KOCKHH的实最[2]中也會指出pI8 鋼經加热至700°C,然后在M'温度以下保温3小时后，使微籟冷却时轉变动力学曲線改变 (显示奥氏体的稳定化)。HHKaHopoB〔3]會以脅强驰豫来解釋回火时奥氏体的稳定化现象。 柯俊等〔4]也观察了高速鋼回火时奥氏体的稳定化现象，並以再水催化来取消稳定化作用， 因此認为衢化作用主要是稳定化的可逆过程。本文作者等对高速绷及高鉻钢在回火时奥氏体 的稳定化现象进行了比較群細的覕察，並对此作了基本的桔論〔5]。本女更群尽地覌察了p18 高速鋼經回火后在冷却过程中怒各湿度保湿行一120分鐘后奥氏体的稳定化现象，並分别测 得其稳定化开始时的速度和最大的稳定程度一以M'温度的降低（△M')值和在室温时所 测得的殘余奥氏体被稳定量（△”）来表示，本文的实驗秸果不仅进一步証实了上文的基本 秸論，並对高速铜工具实际热处理中的“无变形回火”提供了参考数据。 赛骏方法及桔果 实驗所用p18高速霸的化学成分为：0.77%C;0.29%Mn;0.07%Si;0.006%S; 0.020%P;0.09%Ni;3.96%Cr;18.6%W和1.16%V。將值徑为9毫米的铜材，經900C 退火及600°C等祖退火后再额机械加工。膨服弑样的直徑为3.6毫米，長度为0毫米；磁 性武样的直徑为3.6毫米，最度为30毫米；尺寸誤差小于0.05毫米。試样酈金相檢查，並无 脫碳现象， 弑样在管式城(10-3毫米Hg其空)中在1280C加热10分簧，速同石英管一併淬入室温 的水中（停留6分鐘）。淬火后立即在空气管式城回火，回火温度为560C,时間1小时。 然后冷至不同温度保温不同时間
北 京 钢 映 工 常 季 院 拳教 第 6 期 1 9 58 年 9 月 离速翻在 一 回火峙典民位的旅定化砚象 徐 祖 耀 眼 葛 植 ( 金相 及 热皮 理教研组) 摘 要 ` 以珍加及磁性 浏 蚤方法研究 了 P1 8 高速姻在 回 火 峙奥 氏艘的穗 定化现 象。 经登 现 、 ` 蛆摧 化作 用 以 后 , 在冷却 通程 中保沮 , 使 M , 沮 度 降低和在 室 沮峙残余奥 氏般 童增 加 (△ 尸) 。 穗 定化的 程 度 因保沮 峙 阴 的 增长 而 增 加 , 直 至速 到一 定的 (△ M ,) 最大 数值 。 穗 定化作 用在 阴始 峙退 行 将扭快 。 在 M ` 以 上保沮 , 增 高保沮温 度 使稼 定化 的初速 及 (△ M ` )最 大和 (△州 ) 值 都减 小 。 相 反 , 在 M ` 以 下保沮 , 增 高保沮 沮 度 , 使△ 尸值增 加 。 文 中提 出 了 可 能的 解释 。 高速铜在 回火时的冷却过程中所呈现的奥氏 体稳定化现象 , 在以往的工作中只 有另星 的 实教数羲 c o h en 和郭本基的早期研究 1[ 〕中曹指 出 , 高速铜 ( 1 8一-4 - 一 ’ - - -一 - - - 一 ’ - 一 - 一 ’ 一 一 ’ 一 ” ` . - - 一 一 ” 、 - 1) 一 握 6 6 0 回火 2零 “ 一 一 一 ” 一 ’ 一 2 小时后 , 冷却至 20 5 “ C停留 工小 时 , 使楼值 冷却时其 M ` 温度的降低 10 “ C ; 停留 时简愈久 , 只茵体的形成量也愈多 , 而 M `温度也 愈形降低 。 A 时eB 和 K oc o H 的实教〔2 〕中也曹指 出1P 8 翎翘加热至 7 0 “ C , 然后在 M ` 温度以 下保温 3 小 时后 , 使撒拔冷却时牌变动 力学 曲腺改变 (显 示奥氏体 的稳定化 ) 。 H肤 a oH p 。 或3 〕曹以肴强缴豫来解释回火时奥氏体 的稳定化现象 。 柯俊等〔4 )也观察了高速细回火时奥氏 体的稳定化现象 , 盆以 再次催化来取清稳定化作用 , 因此豁为催化 作用主耍是稳定化的可逆过程 。 本文作者等对高速细及高璐翻在回火时奥氏体 的称定化现象进行 了此较祥韧的观察 , 兹对此作 了基本的桔 萧〔6〕 。 本文更辞尽地琪察了1P 8 高速铜握回火后在冷却过程中翘各温度保温 6一 12 0 分撞后奥氏体 的稳 定化现象 , 挺分别测 得其稳定化开始时的速度和最大的稳定程度— 以 M r 温度 的降低 (△ M ` ) 值和在室温时所 测得的残余奥氏体被稳定量 (△了 ) 来表示 。 本文 的实敬桔果不 仅进一步征实 了上文的基本 桔希 , 效对 高速铜 工具实际热处理 中的 “ 无 变形 回火 , , 提供了 参考数据 。 贵狡方法及桔果 实段所用 1P 容 高速剑的化学成分为 : 0 . 7 % C ; 。 . 2 9 % M n ; 0 . 07 % S 认 0 . 。佣 % s ; 0 . 呢。 % P ; 0 . 09 % N i ; 3 . 96 形 C r ; 18 . 6 % W和 1 . 16 肠 V 。 牌道视为 9 毫米的翎材 , 理加。 。 C 退火及 初O O C 等温退火 后再趣机械加工 。 膨腹献样的直 视为 .3 6 毫米 , 畏 度为 印 毫米 ; 磁 性拭样的道视 为3 石毫米 , 畏度为 3 0毫米 ; 尺寸 淡差 小于 。 , 0 5 毫米 。 献样趣金相橄查 , 蛋无 脱破现象 。 藏样 在管式嫂 ( 10 一 ” 毫米 H g 其塞夕中在招80 O C 加热 10 分嫂 , 速同石英管一讲淬入 室握 的水 中 (停留 6 分拨 ) 。 淬火 后立即 在室气管式健回火 , 回火温度为 茄。 ” C , 时简 1 小 时 。 然后冷荃不同温度保温不 同时简 。 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1958. 02. 007
-86- 绸院學根 以Leitz膨服仪测定經催化后的M'点，用照相記录。M'温度的誤差为士2C。用磁性 方法在室温时测量殘余奥氏体的稳定量。此武样放在电磁铁雨极間，样品外繞反方向的雨个 線剧（当沒有武样时，冲击电流計的偏轉最为1落米），应用8.7-9安的电流，其磁擒强度 为4250奥斯特。留弑驗，这磷强度值已使样品的磁或应达饱和。以冲击电流計的偏轉测 录共威应电流（表示磁的和值）。测量时都先經碰锻鍊7一12次至冲程稳定。隔轉酸数的誤 差为士0.毫米。以經回火后直接空冷至室温的样品的儡囀值为基谁，分别計算额不同处理 后各武样中的△”值；各武样中被稳定的多余奥氏体量△Y值应为： △y=△y'a 一次回火后弑样中韵含有10-15%殘余奥氏体，因此a值約为85一90%。用△y'随仍能明显 地表示被稳定了的奥氏体量因保温温度及时間变化的情况。△Y'值的腿差范圈約0.5%。 560C回火1小时，直接治至室温的武样的M'值为189C。翘回火后，就样在M'温 度以上：450°，400°，350°，300°皮250C各温度保温5至120分鐵后，其降低的M'值以 △M'表示，如图1所示。 ℃ 60 250 50 40 350 300° ●400° x450 5105 30 60 120 保温肘间分) 圖I在M'以上不同保温温度及保温時間對M'温度降低（△M)的影警 由图1可見，在M'温度以上保温，奥氏体的稳定化作用(M'值的减低)极为显著，稳定 化的程度（△M')因保温时間的增長而增加，一直达到一定的饱和值（△M')最大。M'值 在保温开始阶段降低得极快。保温温度念高，最大稳定量（△M')最大值及5分鐵保温后 稳定化的开始速度（△'/分）都愈小，如图2及3所示。 磁性测是所得的稳定化最（△值）也表示了同样的特性。图4指出：在奥氏体等温 分解以前，在不同温度保温不同时周后被稳定化了的奥氏体量（以△表示，实际上还应
一 8 6 一 翎 院 辛 权 以 L ie t 么膨服仪 测定握催化后的 M ` 点 , 用 照相 韶录 。 M ’ 温度的茨差 为 士 2 “ C 。 用磁性 方法在室温时测量建余奥氏 体的稳定量 。 此就样放在 电磁铁雨极简 , 样品外携 反方 向的雨个 腺圈 ( 当没有 拿七样 时 , 冲 击 电流豁 的偏搏量 为 1 毫米 夕 , 应用8 . 7一 9 安的 电流 , 其磁踢强度 为 业5 0 奥斯坏壕琴试肺 , : 这雄梅强 度植 已使样品 的磁感应达鲍和、 以冲击启续升的偏搏侧 最共 咸 应电`流{ 表示磁命表,俏 ) 。 测 量时都 先趣磁缎截 7一 12 次至冲程稳沦扩 俪搏菠 数的淡 差为 士 。 石毫 米 。 以 粳回 火后 遭接空 冷至室温的 样品的偏搏值为 基准 , 分别 补算 握不同 处理 后各藏样 中的 △尸位 ; 各藏样 中被稳定 的多余奥民体量△尹植应 为: △ ) 一△ 尸 a 一 次 回火 后藏样申豹含有 1 0一 1 5 % 夔余奥氏 体 , 因此 a 值构为8 5一- 9 0 % 。 用△尸植仍能 明显 地 表 示被稳定 了的奥氏 体量因保温温度及时简变化的情况 。 △尸值的羡差 范圃豹0 . 5弘 。 握56 0 “ C 回火 l 小时 , 查接冷至 室温的歉样的 M ` 值为 1 8 9 “ C 。 趣 回火后 , 解样在 M 护 温 度以 上 : 4印 “ , 4面 “ , 3 50 。 , 3 0 “ 及 2动 “ C 各温度保温 5 至12 0 分拨后 , 其降低 的 M ’ 值 以 △ M , 表 示 , 如 图 1 所示 。 2 6少 的卯 ǐ 40 州℃ . 理10 小乃州U 已丫. 肠 J必 。 0 一 `八JC么八UI[ f 歹 户O ,万 , D 吞公 保 温 肘 V)j (勿 夕2 0 圆 1 在 M ` 以 上不 同保 沮 温 度 及保 沮峙 简街 M ` 沮 度 降低 (△ M ` ) 的 影 粤 由图 l 可兑 , 在 M ` . 温度以上保温 , 奥氏体 的稳定化作 用 ( M ` 值的诚低 )极为显著 , 检定 化的程度 ( △ M ` ) 因保温时筒的增畏而增加 , 一直达到一定 的鲍 和值 ( △ M ` ) 最 大 。 M ` 值 在保温开始阶段降低得极快 。 保温温度愈高 , 最大稳定量 (△ M ` )最 大值及握 5 分婉保温后 稳定化的 开始速度 (△ M ` / 分) 都愈小 , 如图 2 及 3 所示 。 趣磁性测量所得的稳定化量 (八对值 ) 也表示 了同样的特性 。 图 4 指出: 在奥氏体等温 分解以 前 , 在不 同温度保温不同 时周后被稳定化 了的奥氏 体量 ( 以 △尹 表示 , 实除上 还 应
第六期 -87- 分 5 稳定化的河始速度 4 3 2 250 300350400450 保.温温度·℃ 圆2在各温度保温時的稳定化開始速度（△M'/分） 最大提定量 30 20 献℃ 0 250 300350400450 保温温度℃ 周3 在各温度保温時的最大稳定量
第 女 期 一 8 7 一 Zd4 ! `,. r i 。 冈妨逐度说的定伙 一一一 二` . ~ ~ 山~ ~ ~ ~ ` ` 八 2 5口 少0 0 浮吞口 4 0 4 5 0 圆 2 保 . 泥 遏 一 度 一 t 在各 汲度 保沮峙 的 穗定化 阴始 速度 (△ M ` /分 ) 了嘴c, 6 0 最刚提大定量叙必初加勿劝 ℃ ’ 圈 3 面面万沙口 叉卿 币即 冲歹口 保 温 泌 度 七 在 各沮 度保沮峙 的最天穗 定于
—88- 钢院學報 乘以0.85一0.9的系数)。由图4也同样見到，保温温度愈高，△y值愈低。經膨腿武舱証 明，在250C保温时，保温都5分箭即发生奥氏体的恒温樽变。在300℃保温时，約餐10分 籲时臭氏体发生恒温轉变；在350°C保温时，都保温約25分籲时发生恒温轉变；在400°及 △y'% 30 6 300° 5 400" 4 3 2 k50 702b·,25、30 时间N 圆4保温温度及保温時對定了的真氏體量的阴 (在保温時間内臭氏體未經梗温韩雙) △Y% 2 橋定化的河始選度 25030035040050 得温温度℃ 周5在各温度保温時的键定化阳始速度（△y'/分）
一 8 8 一 期 院 争 粗 乘以 .0 8 6- 0 . 9的系数 ) 。 由图 4 也同样兑到 , 保温温度愈 高 , △ 尸值愈低 。 握膨眼跳橄征 明 , 在2印 “ C保温时 , 保温翘石 分镜即发生奥氏体 的恒温棘变 。 在3 0 “ C保温 时 , 的理 o1 分 艘时奥民体 发生恒温裨变 ; 在 3 50 “ C 保温时 , 粗保温豹 2 5 分孩时 发生恒温褥变 ; 在 40 0 “ 及 △ 尸 % 圆 4 保沮 沮度 及保沮峙 阴 戮德 定 了的真 氏髓 ( 在保沮睁 阴 内真 氏般木 蛆恒 沮共交 ) 刃冲侧 童的 阴 系 八尸 % 发建闭始摄忱的定 之 之石O 炙匆 夕岁口 甲口口 子多刃 保 温 温皮 ℃ 圈 5 在各 沮度 保沮待 的德定化 阅始速度 (△尹 /分 )
第六期 -89+ 40C保温时，在牛小时内不发生恒温囀变。奥氏体发生恒温轉变后，△y植就不能在室温 时准确地测得。 保温温度愈高，以△Y/分值表示的稳定化开始速度也愈小，如图5所示。 当在M'温度以下保温时，如在180°及150©C保温时，所调得的稳定量校小。 在M'以下保温，保温温度愈高，其稳定量盈大，当在100°C保温时，即未发现有稳定 化现象，如图6。 △y% 2 80° 50 00o 方0秀0苏0污0方 时分 图6在'温度以下保温時被麓定的臭氏體量 在180°和150°C保祖钓5分籤后发现奥氏体的恒温囀变。在100°C保温10分續后发现有 收縮现象，这表示二次馬氏体开始回火。 討 輪 实慰指出，p18高速獬趣560°C回火后在M'以上比敕高的温度，如450C,保祖就显示 出奥氏体的稳定化现象。保温的时周愈久，其稳定量愈大。在M'以上保温，保温温度意高， 稳定化的开始速度（保湿5分黛后單位时間的稳定量）和总的稳定量就愈小。在M'以下保 温，保温温度愈低，稳定量就愈小，至100°C保温时，不呈现稳定化现象。这和淬火时奥氏 体（全部奥氏体或有少量馬氏体存在时）的稳定化现象不同。高速鋼在淬火过程中停留，当 有具茵体形成时，会促使奥氏体的稳定化〔6)。本实险中，在M'以上保温，都都去除了具茵 体形成的因素，因此在时論这一問題时就校为簡單。根据以往高速鋼的不完全资料，在淬火 时，保温温度愈高，其稳定化的速度愈大，稳定量（可能尙未达到飽和值）也愈大〔7、8)。 这就和本实殷所得的桔果恰恰相反。 在好些鋼类或合金中，稳定化的温度忍高，其最大的稳定量愈小，但稳定化的开始速度 却愈大。因此，高速鋼翘催化后在M'以上保温所呈现的稳定化现象，既不能以脅强抛豫的理 論来解釋，也不能象-一般所持的以溶質原子扩散的理論来解釋。保温温度愈高，溶原子分 佈虽然愈为漫乱，但其扩散速度愈大，其稳定化速度应愈大。本文作者鸛为經催化后的殘余 奥氏体的稳定化现象必須和催化作用连系起来。因为，正如以往实驗〔4、5)所証明的，催化 作用主要是稳定化的可逆过程。 因此可以股想，奥氏体羥催化后，在M'以上保温时，保温温度愁高，其稳定化可逆过
第 去 期 一 加 一 4印 “ C 保温时 , 在半小 时内不 发生恒温将变 。 奥氏体发生恒温转变后 , △尹值就不能在室温 时准 确地测得 。 保温温度愈高 , 以△ 尹 /分植表示的稳定化开始速度 也愈小 , 如 图 6 所示 。 当 在M ` 温度以 下保温时 , 如 在1 80 。 及 1 , ” C 保温时 , 所侧得的稳定量较小 。 在M ` 以 下保温 , 保温温度愈高 , 其稳定量愈 大 , 当在 功o o C 保温时 , 即未发现 有橡定 化现象 , 如 图 6 。 圈 6 在 M ` 沮皮 以下保 沮待被德定的典氏做 女 在拐0 。 和 1印 。 C保温钓 5 分技后发现奥氏体的恒退林变 。 在l 0 0 C保很 10 分旅后发现有 收按现象 , 效表示二次揭氏体 开始回 火 。 封 洽 实麟指出 , 班 8 高薄绷翘 56 0 O C 回火后 在 M` 以上此较高的提度 , 如 4印 “ C , 保温就显示 出奥成捧的稳定化现象 。 保温的时简愈久 , 其稳定量愈丸 在 M ` 以 上保温 , 保温温度愈高 , 徐建化的 开始碑度 (保温 5 分盆后翠位时周的稳定量 ) 和总的稳定量就愈小 。 在 M ` 必〕课 温 , 保温温度愈低 , 一 稳定量就愈小 , 至 1 0 “ C保温时 , 不呈现稳定化现象 。 这和淬火时奥氏 体 ( 全部奥乐体 或有 少量禺氏体存在时 ) 的稳定化现象不同 。 高速绷在淬火过程中停留 , 当 有只 茵体形成 时 , 会促使奥氏体 的稳定化 〔幻 。 本实墩 中 , 在M ` 以 上保温 , 都趣去除 了只茵 体形成 的因素 , 因此在甜箫这一尚题时就较为筒 翠 。 根据以往高速细 的不完圣查料 , 在淬火 时 , 保温温度愈高 , 其稳 定化的速度愈大 , 稳定量 (可 能简 未达到 鲍和值 ) 也愈大 〔7 、 8 〕 。 这就和本实撇所得的桔果 恰恰相 反 。 在好些锅类 或合金中 , 稳定化的温度愈高 , 其最大的稳定量愈小 , 但稳定 化的 开始速度 却愈大 。 因此 , 高速铜握催化后在 M ’ 以上保温所呈现的稳定化现象 , 既不能以青弱施豫的理 篇来解释 , 也不 能象一般所持的以溶熨原子扩散 的理萧来解 释 。 保温温度愈高 , 溶熨原子分 怖虽然愈为漫乱 , 但共 扩散速度愈大 , 其嗽定化速度应愈大 。 本文作者裕为 粗催化后的跳余 奥氏 体的稳定化现象必填和催化作用 速系起来 。 因为 , 正如以 往实墩 〔4 、 6〕所征明 的 , 催化 作用主要是稳定化的可逆趁程 。 因此可以 投想 , 奥氏体粗催化 后 , 在 M 尹以 上保温时 , 保温温度愈高 , 其稳定化可逆过