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图1.6.4 奥氏体化过程
1.6.2碳化物球化的影响因素
1）原始组织的影响
球化处理前的原始组织的种类和粗细对球化效果将产生不同的影响。例如原始组织为马氏体时，加热到稍低于Ac1的温度进行球化只不过是马氏体分解，过饱和α析出粒状碳化物的过程。这种情况下球化速度较快，能在短时间内得到均匀分布的球化组织。图1.6.2.1是我们测试的GCr15钢淬火后经725℃2小时球化处理的电镜照片。一般片状珠光体在Ac1以下球化就需要较长时间，特别是具有二次渗碳体网和粗片状的珠光体，因为碳化物很难分断，所以就更难球化。
用缓冷法或等温法球化时，若原始组织越细，则奥氏体化时残留碳化物颗粒数目越多，冷却时球状碳化物析出核心就越多，所以球化过程容易完成。组织分别为在600℃和700℃等温退火得到的粗细不同的片状珠光体，采取缓冷法进行球化，实验证明，600℃生成的细片状珠光体球化加热时残留碳化物最多，而700℃的珠光体因片层较粗加热时残留碳化物较少，如图1.6.2.2所示。
图1.6.2.1 GCr15钢经850℃水淬、725℃2个小时球化处理的电镜照片（5000X）
图1.6.2.2 预处理温度对单位体积碳化物数目的影响
2）加热温度的影响
无论哪种球化处理方法，加热温度都显著影响着球化率及碳化物的大小和分布。缓冷法或等温法利用γ一α转变过程进行球化的方法，加热温度要有一个适当范围。加热时不能使碳化物完全溶解，必须保留一定数量的残留碳化物。而残留碳化物随加热温度的高低有很大变化。奥氏体化温度越高残留碳化物数目越少，冷却时获得片状珠光体的趋势增大，降低了球化率。我们用Scheil方法测定了GCrl 5钢在790℃保温3小时和850℃保温3小时的残留碳化物数目分别为5.07×〖10〗^9/mm^3和1.99×〖10〗^9/mm^3。上述加热后以15℃/小时的速度缓冷，前者已完全球化，后者因残留碳化物太少而析出了大量片状珠光体。图1.6.2.3是上述加热后水冷和缓冷后的电镜照片。同时还测定了在790℃保温后以15℃/小时缓冷得到的球状碳化物颗粒数为5.19×〖10〗^9/mm^3。这一结果证明了加热时残留碳化物与球化后的球状碳化物的数目大体相等。这说明退火后的球状碳化物是以残留碳化物为核心析出而长成的。这一结论木下修司和中野等都已进行过充分的证明。
中野用0.8～2% Cr钢，以20℃/小时的速度缓冷球化，证明当加热温度超过一定范围时，球化退火后就开始出现片状珠光体。要得到100%的球化率必须有一个加热温度范围。当然奥氏体化温度过低以至还有未溶片状珠光体存在，也降低球化率。木下修司用1.06%C、1.4%Cr的钢于760℃、780℃、800℃、820℃、840℃等不同加热温度用等温法进行球化，证明奥氏体化温度越高,要完全球化所允许的等温温度范围越窄，球化愈加困难，加热温度达到840℃以上无论怎样冷却也会出现片状组织。
图1.6.2.3 加热温度对残留碳化物数目及球化效果的影响（5000X）
a）790℃3小时水冷 c）820℃3小时水冷
a）850℃3小时水冷 c）900℃3小时水冷
金子晃司用轴承钢从650℃以上以20℃/小时的速度缓慢加热，从680℃至840℃每隔20℃取一个试样水冷后观察其碳化物变化。当加热到680℃时，珠光体边界开始零乱，至760℃片状已全被分断，碳化物几乎都成了球状颗粒。760℃以上，随温度升高，单位面积残留碳化物个数减少，平均粒径变化不大，球化率随之降低，如图1.6.2.4所示。这一试验显示了珠光体加热过程中的变化规律。