高碳鉻軸承鋼的奧氏體晶粒度及其控制

鋼在加熱時(shí)，初始形成的奧氏體晶粒在所有鋼中都是很細(xì)的。隨著加熱速度的增加和奧氏體形成溫度的提高，形核率和生長速度同時(shí)增大，但形核率增加相對(duì)較快，因此初始奧氏體晶粒將變得更細(xì)。如果在奧氏體區(qū)進(jìn)一步加熱，初始奧氏體晶粒便要長大。在一般加熱速度下，加熱溫度越高、保溫時(shí)間越長，最后形成的奧氏體晶粒也越大。實(shí)際上，在相同的加熱條件下，化學(xué)成分不同或化學(xué)成分相同但冶煉工藝不同的鋼，奧氏體晶粒長大傾向也不同，在高碳鉻軸承鋼中，未溶的、處于晶界上高度彌散的碳化物和氮化鋁質(zhì)點(diǎn)對(duì)奧氏體晶粒長大起著機(jī)械阻礙作用。

高碳鉻軸承鋼的奧氏體晶粒長大過程大致可以分為兩段：①主要受碳化物溶解過程所控制階段。900～925 ℃以前，鋼中碳化物部分固溶，尚有不少未溶的碳化物質(zhì)點(diǎn)，這些質(zhì)點(diǎn)阻礙奧氏體晶界的遷移，阻止晶粒長大。氮化鋁質(zhì)點(diǎn)的影響并不突出。此階段晶粒的長大行為與鋼的冶煉方法、鋼中鋁和氮的含量關(guān)系并不密切。②受氮化鋁的溶解和凝聚過程所控制階段。925 ℃以上，鋼中碳化物已基本溶解甚至完全溶解，碳化物質(zhì)點(diǎn)對(duì)晶粒長大的機(jī)械阻礙作用逐漸消失，此時(shí)阻礙晶粒長大的因素是未溶的氮化鋁質(zhì)點(diǎn)。隨著氮化鋁的溶解和凝聚過程的進(jìn)行，奧氏體晶粒度變得越來越大。此階段奧氏體晶粒的長大行為與鋼的冶煉方法、鋼中鋼中鋁和氮的含量密切相關(guān)。

在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中，為了獲得細(xì)小晶粒，對(duì)于原始組織中碳化物極為細(xì)小密集的鋼，多采取快速短時(shí)的加熱工藝。采用冷壓力加工的方法生產(chǎn)的鋼材也可以使熱處理狀態(tài)鋼的晶粒細(xì)化。快速加熱-冷卻多次循環(huán)熱處理是利用快速加熱提高奧氏體的形核率以及通過多次循環(huán)加熱-冷卻造成有利于形核的顯微組織，從而達(dá)到奧氏體實(shí)際晶粒超細(xì)化，最終實(shí)現(xiàn)鋼的強(qiáng)韌化的目的。