1996年
第2期吉 林 工 业 大 学 学 报JOU RNAL OF JILIN UNIVERSIT Y OF TECHNOLOGY Vo l . 26总第82期
球铁焊缝金属贝氏体相变
*及组织结构特点
孙大谦 周振丰 任振安
(金属材料工程系)
摘 要 研究了球铁焊缝金属贝氏体相变及组织结构特点。试验结果表明, 焊缝金属贝氏体相变依据等温时间不同分为三个阶段。第一阶段焊缝的基体组织为马氏体、贝氏体铁素体和残余奥氏体, 第二阶段的组织为贝氏体铁素体和残余奥氏体, 第三阶段的组织为贝氏体铁素体、残余奥氏体和碳化物。此外, 还讨论了球铁焊缝金属贝氏体相变的有关机理。
关键词 贝氏体相变 奥-贝球铁焊缝 焊缝组织
1, 2〕随着新型材料奥氏体-贝氏体球墨铸铁(简称奥-贝球铁) 在生产上的广泛应用〔, 奥
-贝球铁的焊补便成为亟待解决的问题。从相变角度看, 奥-贝球铁实际上是贝氏体相变的产物, 而球铁焊缝金属贝氏体相变及组织结构特点是研究奥-贝球铁焊接的重要基础, 但迄今为止尚未见到有关这方面的研究报道。本文通过等温热处理方法研究了球铁焊缝金属贝氏体相变过程, 并采用电子显微镜研究了焊缝金属的组织结构特点, 其目的旨在为研究奥-贝球铁焊缝的力学性能提供必要的理论依据。
1 试验材料、方法及设备
试件为120mm ×110mm ×16mm 的球墨铸铁板。为了模拟铸造缺陷, 在试板中心钻一Á20m m 深8mm 的孔。试验焊条为Á5m m 的H 08A 焊芯外涂含有造渣剂、球化剂、石墨化剂等成分的药皮。焊缝成分为C 3. 7%, Si 3. 4%, Mn 0. 4%, RE 0. 012%, S
在冷焊条件下, 采用试验焊条连续填满试板上的孔, 焊后自然冷至室温并切取16mm ×10mm ×10m m 焊缝试样。将焊缝试样在电炉内进行900℃保温60m in 奥氏体化处理后, 立即放入370℃盐溶炉内进行等温处理。通过焊缝金属中残余奥氏体体积分数、残余奥氏体含碳量以及焊缝硬度随等温时间的变化规律研究贝氏体相变过程。收稿日期:1995-08-19
*国家教委博士点基金资助项目
试验采用电子显微镜研究焊缝金属的组织结构。焊缝金属中残余奥氏体体积分数用x 射线衍射仪通过贝氏体铁素体(211) 峰和奥氏体(220) 、(311) 峰确定。残余奥氏体含碳量用关系式a r (nm ) =0. 3548+0. 0044Cr 计算。
2 试验结果与分析
2. 1 球铁焊缝奥氏体化处理后基体奥氏体含碳量的测定
球铁焊缝基体奥氏体含碳量(C C ) 指的是焊缝经奥氏体化处理后基体奥氏体中碳的重量百分数, 它对于贝氏体相变具有重要的影响。事实上, 直接测定基体奥氏体含碳量是十分困难的, 但由于马氏体相变是无扩散型相变, 马氏体的含碳量(C A M ) 实际上就等于原基体奥氏体的含碳量(C 0C ) , 因此, 通过测定C A M 可间接求得C 0C 。
3, 4〕根据布拉格公式、正方晶体晶面间距公式以及马氏体晶格常数与含碳量关系式〔, 0
计算得到的不同含碳量马氏体{211}晶面衍射角的分离度$H {211}如图1所示。利用最小二乘法求得C A M 与$H {211}的关系式为
C A M =0. 6336$H {211}+0. 0045(%) (1)
图1 C A M 和$H {211}的关系 图2 马氏体x 射线衍射图
F ig. 1 T he relationship betw een Fig. 2 x -r ay diffraction pat tern o f the mart ensite
C A M and $H{211}
图2为球铁焊缝经900℃保温60m in 奥氏体化处理后淬火马氏体{211}晶面x 射线衍射图。采用计算机双峰分离技术求得(121) 、(211) 峰与(112) 峰间的分离度($H ) 为
{211}=0. 946°0. 946°, 将$H 代入式(4) 求得C A M 为0. 60%。因此, 球铁焊缝经900℃保温60
0min 奥氏体化处理后, 其基体奥氏体含碳量(C C ) 为0. 60%。
2. 2 球铁焊缝金属贝氏体相变及组织结构特点
图3为焊缝金属中残余奥氏体含碳量(C C ) 、残余奥氏体体积分数(f C ) 及焊缝硬度(HB) 随等温时间(t a ) 变化的试验结果。可以看出, 球铁焊缝金属贝氏体相变可分为三个阶段。
第一阶段, 由等温时间为1m in 时的焊缝组织可以看出, 贝氏体铁素体首先在石墨球与奥氏体的界面处形核长大, 贝氏体铁素体成板条状, 残余奥氏体位于贝氏体铁素体周围
(图4) 。采用透射电镜研究发
现, 焊缝基体中的暗灰色区主要
为马氏体。因此, 等温时间较短
时(1min) , 焊缝金属的室温组
织为大量的马氏体, 少量的贝氏
体铁素体和残余奥氏体。随着等
温时间增加, 焊缝金属中贝氏体
铁素体和残余奥氏体量以及残
余奥氏体含碳量增加, 马氏体量
减少, 焊缝硬度降低。当等温时
间增至15m in 时, f C 和C C 达到F ig . 3 T he effect of austempering time (t a ) o n C C , f C and HB 最大值, 分别为33%和1. 55%
。图3 等温时间(t a ) 对C C , f C 和HB 的影响
图4 等温时间为1min 时的焊缝组织 图5 等温时间为60min 时的焊缝基体组织
F ig . 4 T he micr ostr uctur e of w eld F ig . 5 T he matr ix structure o f w eld
(austempering time fo r 60min) (austempering time fo r 1min)
至此, 贝氏体第一阶段转变基本结束, 在该阶段发生奥氏体(C 0) 向贝氏体铁素体(A B ) 加高碳奥氏体的转变, 即C 0→A B +C H 。
第二阶段, 当等温时间从15min 到240min, f C 和C C 无明显变化。焊缝金属的组织主要为贝氏体铁素体和残余奥氏体, 如图5所示。因此在该阶段获得的焊缝即为奥-贝球铁焊缝。
第三阶段, 当等温时间超过240m in 后, f C 和C C 减少, 而焊缝硬度增加。在透射电镜下可清楚地看到在残余奥氏体中有少量的点状和片状Fe 3C 相, 如图6所示。焊缝的基体组织由贝氏体铁素体、残余奥氏体和少量的Fe 3C 构成。因此, 在第三阶段发生了C H →A B +
以及焊缝硬度的增加是奥氏体分解和渗碳体Fe 3C 的转变, 焊缝金属中f C 和C C 的减少、
析出的结果。
研究结果表明, 球铁焊缝金属中的贝氏体相变是一个不断形核与长大的过程。贝氏体铁素体首先在石墨球与奥氏体的界面处形核长大。先形成的贝氏体铁素体(图7a) 一般不能横贯整个奥氏体晶粒, 后形成的贝氏体铁素体(图7b ) 一般不能穿过先形成的贝氏体铁素体条束, 越是后形成的贝氏体铁素体(图7c) , 其尺寸越小。
图6 等温时间为1440min 时的焊缝基体组织 图7 焊缝基体组织
F ig. 6 T he matr ix st ructure o f weld Fig. 7 T he ma trix str uctur e o f weld
(aust emper ing time fo r 1440min )
预先抛光的球铁焊缝试样在热模拟试验机上模拟等温热处理后, 试样表面可看到明显的浮凸特征, 如图8所示。这表明球铁焊缝金属的贝氏体相变是以切变形式进行的。
波谱线扫描的试验结果证明球铁焊缝金属中的贝氏体相变存在着碳原子的扩散与重新分布, 碳原子主要偏聚于残余奥氏体中, 如图9所示。与钢焊缝相比, 球铁焊缝金属贝氏体相变的突出特点是贝氏体铁素体最有利的形核位置在石墨球与奥氏体界面处, 以及相变后的室温组织主要为贝氏体铁素体和残余奥氏体。与球铁相比, 球铁焊缝金属贝氏体相变的突出特点是相变第一阶段的速度快, 且第二阶段持续的时间长。
贝氏体铁素体之所以优先析出于石墨球与奥氏体的界面处, 是由于在奥氏体化处理后, 基体奥氏体含量达到0. 60%, 这种状态下温度迅速降至370℃时, 基体奥氏体中的碳处于过饱合状态, 石墨球附近奥氏体中的碳原子便通过扩散返回到石墨球表面, 使石墨球附近奥氏体中的含碳量降低, 相变阻力减小, 因此贝氏体铁素体极易在石墨球与奥氏体的界面处以切变形式形核长大。球铁焊缝中贝氏体相变这一形核特点对控制贝氏体相变速度以及合理地制订奥-贝球铁焊接接头等温热处理工艺具有重要意义。也就是说通过增加焊缝中的石墨球数、石墨球与奥氏体界面面积即可提高球铁焊缝金属的贝氏体相变速度。图8 焊缝中贝氏体铁素体浮凸 图9 碳的波谱线扫描
ig. 8 T he sur face r elief o f bainitic fer r ite in w eld F ig. 9 T he linea r analysis of car bon w ith W DS
在球铁中石墨球数一般为600～800个/mm , 而球铁焊缝由于含有多元孕育剂, 其石墨球数高达3500～4000个/mm 2, 这是球铁焊缝贝氏体相变第一阶段相变速度快的主要原因。
在大多数钢的焊缝中, 贝氏体主要为贝氏体铁素体和碳化物, 而球铁焊缝贝氏体相变的产物则是贝氏体铁素体和残余奥氏体。这一组织结构特点主要归因于焊缝中碳和硅的作用。随着贝氏体铁素体的形核长大, 将碳排入其周围的奥氏体中, 由于焊缝含硅量较高(3. 40%) , 抑制了碳化物的析出, 使贝氏体铁素体周围的奥氏体富碳, 稳定性增强。当含碳量达到一定值后, 高碳奥氏体不发生马氏体相变而以残余奥氏体的形式保留下来。在相变
第一阶段, 未发生贝氏体相变的区域由于无如上所述的富碳过程, 奥氏体稳定性相对较差, 因此冷至室温后便转变为马氏体。随着等温时间增加, 贝氏体铁素体不断形核长大, 使高碳奥氏体量增加, 经第二阶段转变后室温下便形成主要由贝氏体铁素体和残余奥氏体构成的基体组织。由于贝氏体铁素体加碳化物较贝氏体铁素体加奥氏体具有更高的稳定性, 因此等温时间过长时便发生了C H →A B +Fe 3C 的第三阶段转变。与球铁相比, 球铁焊缝金属贝氏体相变第二阶段持续时间长也与高的焊缝含硅量有关。球铁含硅量一般为
2. 5%～3. 0%, 而球铁焊缝含硅量可达3. 4%～3. 8%。由于硅抑制渗碳体的析出, 因此高的含硅量使球铁焊缝贝氏体相变第三阶段的开始时间推迟, 加之第一阶段的相变速度快从而导致拓宽了贝氏体相变第二阶段的区间。2
3 结 论
(1) 球铁焊缝金属贝氏体相变依等温时间不同分为三个阶段。第一阶段发生C 0→A B +C H 的转变, 焊缝金属的室温组织为马氏体、贝氏体铁素体和残余奥氏体; 第二阶段焊缝金属的室温组织为贝氏体铁素体加残余奥氏体; 第三阶段发生C H →A B +Fe 3C 的转变, 焊缝金属的室温组织为贝氏体铁素体、残余奥氏体和渗碳体。
(2) 球铁焊缝金属的贝氏体相变是一个不断形核与长大的过程, 相变以切变形式进行, 在相变中存在碳原子的扩散与重新分布。
(3) 与钢焊缝相比, 球铁焊缝金属贝氏体相变的突出特点是贝氏体铁素体最有利的形核位置在石墨球与奥氏体的界面处以及相变后的室温组织主要为贝氏体铁素体和残余奥氏体。
(4) 与球铁相比, 球铁焊缝金属贝氏体相变第一阶段相变速度快, 第二阶段持续的时间长, 这主要归因于焊缝的石墨球数多和含硅量高。
参 考 文 献
1 Jo ha nsson M . A ustenit e -Ba initic D uctile Ir on . AF S T r ansact ions , 1977, 85:117～122
2 吴德海. 奥-贝球铁的发展. 球铁, 1987(3)
3 王传雅. 金属的结构分析. 北京:机械工业出版社, 1989
4 张瑞林. F e -C 马氏体价电子结构分析. 金属学报, 1984, 20(4)
Study on Bainitic Transformation and Microstructural
Characteristics of Ductile Iron Weld Metal
Sun Daqian Zhou Zhenf eng R en Zhenan
(Dep t of M etallic M ater ial Engineer ing )
Abstract In this paper the bainitic transfor matio n and m icrostructural char acteristics o f ductile iro n w eld metal ar e studied. The ex perim ent results show that the bainitic trans-fo rmation of w eld is divided into thr ee stages according to austemper ing time . The ma-tr ix structur e of w eld consists o f m ar tensite, bainitic ferrite and retained austenite in the first stage, bainitic ferrited and retained austenite in the seco nd stage and bainitic fer-rite, retained austenite and car bide in the thir d stage. In additio n, the mechanism o f bainitic transformation is also discussed . This will lay the theo retic fo undation to study the mechanical pr operties o f austem pered ductile iron w eld metal.
Key words bainitic transformation, austemper ed ductile iro n w eld, weld str ucture
“大型板材三维曲面的自动成形设备”项目正式启动
由我校李明哲教授负责、学校独立承担的国家“八五”攻关项目“大型板材三维曲面的自动成形设备”已正式启动, 项目总经费为550万元, 已到款90万元。这是自建校以来首次由我校独立承担的国家攻关项目, 标志着我校科研工作又有了新的突破。
大型板材三维曲面的自动无模成形设备是用于金属板材三维曲面成形的柔性加工技术, 是属于以CAD 、CAM 、CAT 技术为基础的新技术项目。李明哲教授在日本从事博士后研究期间, 首次提出使用反复成形技术实现无回弹成形的新方法, 并经过数年的研究, 开发和制造出首台无模成形实用样机。李明哲教学抱着一腔爱国之心从日本返回学校, 志在把这一技术用于国家的四化建设中。
1996年
第2期吉 林 工 业 大 学 学 报JOU RNAL OF JILIN UNIVERSIT Y OF TECHNOLOGY Vo l . 26总第82期
球铁焊缝金属贝氏体相变
*及组织结构特点
孙大谦 周振丰 任振安
(金属材料工程系)
摘 要 研究了球铁焊缝金属贝氏体相变及组织结构特点。试验结果表明, 焊缝金属贝氏体相变依据等温时间不同分为三个阶段。第一阶段焊缝的基体组织为马氏体、贝氏体铁素体和残余奥氏体, 第二阶段的组织为贝氏体铁素体和残余奥氏体, 第三阶段的组织为贝氏体铁素体、残余奥氏体和碳化物。此外, 还讨论了球铁焊缝金属贝氏体相变的有关机理。
关键词 贝氏体相变 奥-贝球铁焊缝 焊缝组织
1, 2〕随着新型材料奥氏体-贝氏体球墨铸铁(简称奥-贝球铁) 在生产上的广泛应用〔, 奥
-贝球铁的焊补便成为亟待解决的问题。从相变角度看, 奥-贝球铁实际上是贝氏体相变的产物, 而球铁焊缝金属贝氏体相变及组织结构特点是研究奥-贝球铁焊接的重要基础, 但迄今为止尚未见到有关这方面的研究报道。本文通过等温热处理方法研究了球铁焊缝金属贝氏体相变过程, 并采用电子显微镜研究了焊缝金属的组织结构特点, 其目的旨在为研究奥-贝球铁焊缝的力学性能提供必要的理论依据。
1 试验材料、方法及设备
试件为120mm ×110mm ×16mm 的球墨铸铁板。为了模拟铸造缺陷, 在试板中心钻一Á20m m 深8mm 的孔。试验焊条为Á5m m 的H 08A 焊芯外涂含有造渣剂、球化剂、石墨化剂等成分的药皮。焊缝成分为C 3. 7%, Si 3. 4%, Mn 0. 4%, RE 0. 012%, S
在冷焊条件下, 采用试验焊条连续填满试板上的孔, 焊后自然冷至室温并切取16mm ×10mm ×10m m 焊缝试样。将焊缝试样在电炉内进行900℃保温60m in 奥氏体化处理后, 立即放入370℃盐溶炉内进行等温处理。通过焊缝金属中残余奥氏体体积分数、残余奥氏体含碳量以及焊缝硬度随等温时间的变化规律研究贝氏体相变过程。收稿日期:1995-08-19
*国家教委博士点基金资助项目
试验采用电子显微镜研究焊缝金属的组织结构。焊缝金属中残余奥氏体体积分数用x 射线衍射仪通过贝氏体铁素体(211) 峰和奥氏体(220) 、(311) 峰确定。残余奥氏体含碳量用关系式a r (nm ) =0. 3548+0. 0044Cr 计算。
2 试验结果与分析
2. 1 球铁焊缝奥氏体化处理后基体奥氏体含碳量的测定
球铁焊缝基体奥氏体含碳量(C C ) 指的是焊缝经奥氏体化处理后基体奥氏体中碳的重量百分数, 它对于贝氏体相变具有重要的影响。事实上, 直接测定基体奥氏体含碳量是十分困难的, 但由于马氏体相变是无扩散型相变, 马氏体的含碳量(C A M ) 实际上就等于原基体奥氏体的含碳量(C 0C ) , 因此, 通过测定C A M 可间接求得C 0C 。
3, 4〕根据布拉格公式、正方晶体晶面间距公式以及马氏体晶格常数与含碳量关系式〔, 0
计算得到的不同含碳量马氏体{211}晶面衍射角的分离度$H {211}如图1所示。利用最小二乘法求得C A M 与$H {211}的关系式为
C A M =0. 6336$H {211}+0. 0045(%) (1)
图1 C A M 和$H {211}的关系 图2 马氏体x 射线衍射图
F ig. 1 T he relationship betw een Fig. 2 x -r ay diffraction pat tern o f the mart ensite
C A M and $H{211}
图2为球铁焊缝经900℃保温60m in 奥氏体化处理后淬火马氏体{211}晶面x 射线衍射图。采用计算机双峰分离技术求得(121) 、(211) 峰与(112) 峰间的分离度($H ) 为
{211}=0. 946°0. 946°, 将$H 代入式(4) 求得C A M 为0. 60%。因此, 球铁焊缝经900℃保温60
0min 奥氏体化处理后, 其基体奥氏体含碳量(C C ) 为0. 60%。
2. 2 球铁焊缝金属贝氏体相变及组织结构特点
图3为焊缝金属中残余奥氏体含碳量(C C ) 、残余奥氏体体积分数(f C ) 及焊缝硬度(HB) 随等温时间(t a ) 变化的试验结果。可以看出, 球铁焊缝金属贝氏体相变可分为三个阶段。
第一阶段, 由等温时间为1m in 时的焊缝组织可以看出, 贝氏体铁素体首先在石墨球与奥氏体的界面处形核长大, 贝氏体铁素体成板条状, 残余奥氏体位于贝氏体铁素体周围
(图4) 。采用透射电镜研究发
现, 焊缝基体中的暗灰色区主要
为马氏体。因此, 等温时间较短
时(1min) , 焊缝金属的室温组
织为大量的马氏体, 少量的贝氏
体铁素体和残余奥氏体。随着等
温时间增加, 焊缝金属中贝氏体
铁素体和残余奥氏体量以及残
余奥氏体含碳量增加, 马氏体量
减少, 焊缝硬度降低。当等温时
间增至15m in 时, f C 和C C 达到F ig . 3 T he effect of austempering time (t a ) o n C C , f C and HB 最大值, 分别为33%和1. 55%
。图3 等温时间(t a ) 对C C , f C 和HB 的影响
图4 等温时间为1min 时的焊缝组织 图5 等温时间为60min 时的焊缝基体组织
F ig . 4 T he micr ostr uctur e of w eld F ig . 5 T he matr ix structure o f w eld
(austempering time fo r 60min) (austempering time fo r 1min)
至此, 贝氏体第一阶段转变基本结束, 在该阶段发生奥氏体(C 0) 向贝氏体铁素体(A B ) 加高碳奥氏体的转变, 即C 0→A B +C H 。
第二阶段, 当等温时间从15min 到240min, f C 和C C 无明显变化。焊缝金属的组织主要为贝氏体铁素体和残余奥氏体, 如图5所示。因此在该阶段获得的焊缝即为奥-贝球铁焊缝。
第三阶段, 当等温时间超过240m in 后, f C 和C C 减少, 而焊缝硬度增加。在透射电镜下可清楚地看到在残余奥氏体中有少量的点状和片状Fe 3C 相, 如图6所示。焊缝的基体组织由贝氏体铁素体、残余奥氏体和少量的Fe 3C 构成。因此, 在第三阶段发生了C H →A B +
以及焊缝硬度的增加是奥氏体分解和渗碳体Fe 3C 的转变, 焊缝金属中f C 和C C 的减少、
析出的结果。
研究结果表明, 球铁焊缝金属中的贝氏体相变是一个不断形核与长大的过程。贝氏体铁素体首先在石墨球与奥氏体的界面处形核长大。先形成的贝氏体铁素体(图7a) 一般不能横贯整个奥氏体晶粒, 后形成的贝氏体铁素体(图7b ) 一般不能穿过先形成的贝氏体铁素体条束, 越是后形成的贝氏体铁素体(图7c) , 其尺寸越小。
图6 等温时间为1440min 时的焊缝基体组织 图7 焊缝基体组织
F ig. 6 T he matr ix st ructure o f weld Fig. 7 T he ma trix str uctur e o f weld
(aust emper ing time fo r 1440min )
预先抛光的球铁焊缝试样在热模拟试验机上模拟等温热处理后, 试样表面可看到明显的浮凸特征, 如图8所示。这表明球铁焊缝金属的贝氏体相变是以切变形式进行的。
波谱线扫描的试验结果证明球铁焊缝金属中的贝氏体相变存在着碳原子的扩散与重新分布, 碳原子主要偏聚于残余奥氏体中, 如图9所示。与钢焊缝相比, 球铁焊缝金属贝氏体相变的突出特点是贝氏体铁素体最有利的形核位置在石墨球与奥氏体界面处, 以及相变后的室温组织主要为贝氏体铁素体和残余奥氏体。与球铁相比, 球铁焊缝金属贝氏体相变的突出特点是相变第一阶段的速度快, 且第二阶段持续的时间长。
贝氏体铁素体之所以优先析出于石墨球与奥氏体的界面处, 是由于在奥氏体化处理后, 基体奥氏体含量达到0. 60%, 这种状态下温度迅速降至370℃时, 基体奥氏体中的碳处于过饱合状态, 石墨球附近奥氏体中的碳原子便通过扩散返回到石墨球表面, 使石墨球附近奥氏体中的含碳量降低, 相变阻力减小, 因此贝氏体铁素体极易在石墨球与奥氏体的界面处以切变形式形核长大。球铁焊缝中贝氏体相变这一形核特点对控制贝氏体相变速度以及合理地制订奥-贝球铁焊接接头等温热处理工艺具有重要意义。也就是说通过增加焊缝中的石墨球数、石墨球与奥氏体界面面积即可提高球铁焊缝金属的贝氏体相变速度。图8 焊缝中贝氏体铁素体浮凸 图9 碳的波谱线扫描
ig. 8 T he sur face r elief o f bainitic fer r ite in w eld F ig. 9 T he linea r analysis of car bon w ith W DS
在球铁中石墨球数一般为600～800个/mm , 而球铁焊缝由于含有多元孕育剂, 其石墨球数高达3500～4000个/mm 2, 这是球铁焊缝贝氏体相变第一阶段相变速度快的主要原因。
在大多数钢的焊缝中, 贝氏体主要为贝氏体铁素体和碳化物, 而球铁焊缝贝氏体相变的产物则是贝氏体铁素体和残余奥氏体。这一组织结构特点主要归因于焊缝中碳和硅的作用。随着贝氏体铁素体的形核长大, 将碳排入其周围的奥氏体中, 由于焊缝含硅量较高(3. 40%) , 抑制了碳化物的析出, 使贝氏体铁素体周围的奥氏体富碳, 稳定性增强。当含碳量达到一定值后, 高碳奥氏体不发生马氏体相变而以残余奥氏体的形式保留下来。在相变
第一阶段, 未发生贝氏体相变的区域由于无如上所述的富碳过程, 奥氏体稳定性相对较差, 因此冷至室温后便转变为马氏体。随着等温时间增加, 贝氏体铁素体不断形核长大, 使高碳奥氏体量增加, 经第二阶段转变后室温下便形成主要由贝氏体铁素体和残余奥氏体构成的基体组织。由于贝氏体铁素体加碳化物较贝氏体铁素体加奥氏体具有更高的稳定性, 因此等温时间过长时便发生了C H →A B +Fe 3C 的第三阶段转变。与球铁相比, 球铁焊缝金属贝氏体相变第二阶段持续时间长也与高的焊缝含硅量有关。球铁含硅量一般为
2. 5%～3. 0%, 而球铁焊缝含硅量可达3. 4%～3. 8%。由于硅抑制渗碳体的析出, 因此高的含硅量使球铁焊缝贝氏体相变第三阶段的开始时间推迟, 加之第一阶段的相变速度快从而导致拓宽了贝氏体相变第二阶段的区间。2
3 结 论
(1) 球铁焊缝金属贝氏体相变依等温时间不同分为三个阶段。第一阶段发生C 0→A B +C H 的转变, 焊缝金属的室温组织为马氏体、贝氏体铁素体和残余奥氏体; 第二阶段焊缝金属的室温组织为贝氏体铁素体加残余奥氏体; 第三阶段发生C H →A B +Fe 3C 的转变, 焊缝金属的室温组织为贝氏体铁素体、残余奥氏体和渗碳体。
(2) 球铁焊缝金属的贝氏体相变是一个不断形核与长大的过程, 相变以切变形式进行, 在相变中存在碳原子的扩散与重新分布。
(3) 与钢焊缝相比, 球铁焊缝金属贝氏体相变的突出特点是贝氏体铁素体最有利的形核位置在石墨球与奥氏体的界面处以及相变后的室温组织主要为贝氏体铁素体和残余奥氏体。
(4) 与球铁相比, 球铁焊缝金属贝氏体相变第一阶段相变速度快, 第二阶段持续的时间长, 这主要归因于焊缝的石墨球数多和含硅量高。
参 考 文 献
1 Jo ha nsson M . A ustenit e -Ba initic D uctile Ir on . AF S T r ansact ions , 1977, 85:117～122
2 吴德海. 奥-贝球铁的发展. 球铁, 1987(3)
3 王传雅. 金属的结构分析. 北京:机械工业出版社, 1989
4 张瑞林. F e -C 马氏体价电子结构分析. 金属学报, 1984, 20(4)
Study on Bainitic Transformation and Microstructural
Characteristics of Ductile Iron Weld Metal
Sun Daqian Zhou Zhenf eng R en Zhenan
(Dep t of M etallic M ater ial Engineer ing )
Abstract In this paper the bainitic transfor matio n and m icrostructural char acteristics o f ductile iro n w eld metal ar e studied. The ex perim ent results show that the bainitic trans-fo rmation of w eld is divided into thr ee stages according to austemper ing time . The ma-tr ix structur e of w eld consists o f m ar tensite, bainitic ferrite and retained austenite in the first stage, bainitic ferrited and retained austenite in the seco nd stage and bainitic fer-rite, retained austenite and car bide in the thir d stage. In additio n, the mechanism o f bainitic transformation is also discussed . This will lay the theo retic fo undation to study the mechanical pr operties o f austem pered ductile iron w eld metal.
Key words bainitic transformation, austemper ed ductile iro n w eld, weld str ucture
“大型板材三维曲面的自动成形设备”项目正式启动
由我校李明哲教授负责、学校独立承担的国家“八五”攻关项目“大型板材三维曲面的自动成形设备”已正式启动, 项目总经费为550万元, 已到款90万元。这是自建校以来首次由我校独立承担的国家攻关项目, 标志着我校科研工作又有了新的突破。
大型板材三维曲面的自动无模成形设备是用于金属板材三维曲面成形的柔性加工技术, 是属于以CAD 、CAM 、CAT 技术为基础的新技术项目。李明哲教授在日本从事博士后研究期间, 首次提出使用反复成形技术实现无回弹成形的新方法, 并经过数年的研究, 开发和制造出首台无模成形实用样机。李明哲教学抱着一腔爱国之心从日本返回学校, 志在把这一技术用于国家的四化建设中。