高碳钢不同热处理相结构和尺寸变化+文献综述(15)
将第一次与第二次试样加热过程尺寸随温度变化的关系曲线通过EXCEL软件绘制在图3-5中。
图19 G2试样加热过程尺寸随温度变化的关系曲线合并图
G2试样第一次加热过程的原始尺寸L0对应的组织为马氏体，而试样加热到700℃随炉冷却后的尺寸为第二次加热过程的原始尺寸L1，对应的组织是铁素体+碳化物，这两相的加热膨胀曲线与冷却收缩曲线肯定重合。也就是试样第二次加热过程尺寸随温度变化关系曲线就是第一次加热后冷却过程对应的曲线，将第二次加热曲线往下移动，直到与第一次加热曲线在700℃对应的相对尺寸变化相同，如图3-7，这意着试样第一次冷却过程开始时的尺寸就是第二次加热过程结束时的尺寸。
图20 G2试样第一次加热冷却过程尺寸随温度变化关系曲线
于是，第二次加热过程的原始尺寸小于第一次加热过程的原始尺寸，即L1＜L0。为了求出试样由马氏体转变为铁素体产生的尺寸变化，把第一次冷却后得到的试样尺寸L1（第二次加热过程的原始尺寸）作为纵坐标相对尺寸变化（ΔL/L0）新的L0，则第一、二次加热过程相对尺寸变化随温度变化关系曲线如图3-8所示。
第一次加热过程的相对尺寸变化是由相变与热膨胀共同引起的，将第一次加热曲线对应的相对尺寸变化值减去第二次加热曲线对应的值会得到相变引起的相对尺寸变化，得到图3-9。
图21 G2试样加热过程尺寸随温度变化的关系曲线合并图
图22 相变引起的相对尺寸变化
通过EXCEL软件对图3-9的数据追踪可知，室温下马氏体组织的G2试样的尺寸与铁素体+碳化物组织的试样尺寸相差0.00207，说明马氏体转变为铁素体+碳化物引起的相对尺寸变化为0.207%，体积变化为0.621%。我们以热膨胀仪测出的数据为精确的、可信赖的，而由二次称重法计算得到的-196℃冷处理+160℃回火的马氏体与480℃回火的铁素体+碳化物相比，密度增大了0.43%，尺寸变化为0.14%，（0.14&pide;0.207）×%=68%，这说明二次称重测量的尺寸变化是热膨胀测量精确数据的2/3。
3.4 小结
（1）对于GCr15 -196℃冷处理与-80℃冷处理的试样，二次称重法测量出G1密度小于G2，分析出G1中的残奥含量少于G2中的。而XRD分析出G1中除了马氏体之外还有残奥，而G2中只有马氏体而没有残余奥氏体，XRD只是分析了试样10µm深度的物相成分，得到的数据值得怀疑。而二次称重法以整体的密度为根据，分析结果更为可信，也就是-196℃冷处理的试样中几乎没有残奥。
（2）忽略碳化物的存在，-196℃冷处理的试样中几乎没有残奥，同样480℃ 回火试样中只含铁素体。二次称重法测量出GCr15从-196℃冷处理+160℃回火到480℃回火试样密度增大了0.40%，体积收缩，尺寸减小。也就是二次称重法测量出马氏体分解为铁素体时试样体积收缩、尺寸减小这一变化。又二次称重法也测量出9Cr18Mo试样回火过程中体积收缩的变化，表示试样中马氏体分解导致体积收缩量要比残余奥氏体转变导致的体积膨胀量要多。二次称重法也测出了T9钢淬火引起体积膨胀这一变化。
（3）忽略碳化物的存在，经XRD分析-80℃冷处理的G2试样中只有马氏体，可以排除其他相（残余奥氏体、碳化物）的影响，故选做热膨胀实验。由热膨胀得到的数据分析出GCr15由马氏体分解将导致试样体积收缩、尺寸减小，尺寸减小了0.207%，体积收缩了0.621%。而二次称重法测量的马氏体分解引起的尺寸变化为0.13%，以热膨胀测量的数据为真实可信的，那么二次称重法能测量出真实尺寸变化的2/3左右，说明二次称重法能定性分析马氏体分解引起的尺寸变化。