高碳钢不同热处理相结构和尺寸变化+文献综述(10)
理论上，假设碳的质量分数为1.0%的高碳钢试样在奥氏体区淬火得到完全马氏体，则马氏体的体积比铁素体大3%左右，密度比铁素体小3%左右，也就是说，马氏体转变为铁素体的相变过程会产生3%的密度变化。现代的电子天平精度已达0.1mg，理论上能称量出高碳钢试样0.01%的体积变化。于是本文致力于阐述一种新的更加简单易行的方法，即二次称重法，分析试样马氏体转变为铁素体过程中的密度变化，从而得知体积变化、尺寸变化，就可以反推出晶体结构改变的信息，最终判断、分析相变。相对于X射线，衍射法的昂贵仪器，这种方法只需利用电子天平等小型、操作简单的低成本仪器设备；相比热膨胀法的实时监测试样体积变化，这种方法只需测量热处理后的密度变化来反映尺寸变化、体积变化。本文的目的就是论证二次称重法能得到一定准确度的高碳钢尺寸变化数据，反推出晶体结构改变的信息，从而分析热处理相变。
1.6.2 本文的主要内容
选取三种典型的高碳钢为试样进行如下实验：
（1）二次称重法测量四种不同热处理的GCr15、9Cr18Mo以及淬火处理的T9钢密度，计算密度变化，分析不同热处理相结构以及尺寸变化；
（2）XRD定性分析四种不同热处理的GCr15、9Cr18Mo的相成分，排除其他相的干扰，找出只含马氏体的试样；
（3）热膨胀分析只含马氏体的试样的相对尺寸变化，验证二次称重法测量的准确性。
2 实验部分
2.1 实验原料
GCr15钢四个：已做热处理，来自上海天安轴承公司，直径28.5mm，厚度为6mm。编号为G1，G2，G3和G4。其化学成分如表2.1，热处理工艺如表3。
9Cr18Mo钢四个：已做热处理，来自上海天安轴承公司，直径27.5mm，厚度为6mm，编号为M1，M2，M3和M4。其化学成分如表2.1，热处理工艺如表3。
T9钢两个：来自学校实验室，编号为T1和T2，其化学成分如表2.1。
表2.1 实验材料化学成分（质量分数，单位：%）
钢号 GCr15 9Cr18Mo T9
化化学成分 C 0.95~1.05 0.90~1.00 0.80~0.90
Si 0.15~0.35 ≤0.80 ≤0.35
Mn 0.20-0.40 ≤0.80 ≤0.50
S ≤0.02 ≤0.30 ≤0.03
P ≤0.027 ≤0.035 ≤0.035
Cr 1.30~1.65 17.00~19.00 ≤0.20
Mo ≤0.01 ≤0.75
Ni ≤0.30 ≤0.60 ≤0.25
Cu ≤0.25 ≤0.30
Ni+Cu ≤0.50
表2.2 热处理工艺
编号 热处理工艺
G1 835℃真空淬火保温30min，-196℃液氮冷处理0.5h，160℃回火2h
G2 835℃真空淬火保温30min，-80℃干冰冷处理0.5h，160℃回火2h
G3 835℃真空淬火保温30min，160℃回火2h
G4 835℃真空淬火保温30min，480℃回火2h