GCr15轴承钢热处理后相结构和尺寸变化研究(6)
1.5.2 奥氏体
碳及各种化学元素在γ－Fe中形成的固溶体。微观表述：γ－Fe为面心立方晶体，其最大空隙为0.51×10－8cm，略小于碳原子半径，因而它的溶碳能力比α－Fe大，在1148℃时，γ－Fe最大溶碳量为2.11%，随着温度下降，溶碳能力逐渐减小，在727℃时其溶碳量为0.77%。
1.5.3 马氏体
马氏体的晶体结构为体心四方结构（BCT）。中高碳钢中加速冷却通常能够获得这种组织。高的强度和硬度是钢中马氏体的主要特征之一。
马氏体（M）是碳溶于α-Fe的过饱和的固溶体，是奥氏体通过无扩散型相变转变成的亚稳定相。其比容大于奥氏体、珠光体等组织，这是产生淬火应力，导致变形开裂的主要原因[31]。
1.5.4 回火马氏体
低温回火（150-250℃）所得到的组织是回火马氏体，其性能是：具有高的硬度（HRC58-64）和高的耐磨性，因内应力有所降低，故韧性有所提高。这种回火方法主要用于刃具，量具，模具以及其它要求硬而耐磨的零件。
钢淬火后的组织是马氏体及少量残余奥氏体，它们都是不稳定的组织，都有向稳定的组织（铁素体和渗碳体两相混合物）转变的倾向。但在室温下，原子活动能力很差，这种转变速度极慢.随着回火温度的升高，原子活动能力加强，组织转变便以较快的速度进行。由于组织的变化，钢的性能也发生相应的变化。
按回火温度的不同，回火时淬火钢的组织转变可分为四个阶段。
80-200℃马氏体分解，当钢加热到约80℃时，其内部原子活动能力有所增加，马氏体中的过饱和碳开始逐步以碳化物的形式析出，马氏体中碳的过饱和程度不断降低，同时，晶格畸变程度也减弱，内应力有所降低.
这种出过饱和程度较低的马氏体和极细的碳化物所组成的组织，称为回火马氏体。
200-300℃残余奥氏体分解，当钢加热温度超过200℃时，马氏体继续分解，同时，残余奥氏体也开始分解，转变为下贝氏体或回火马氏体，到300℃时，残余奥氏体的分解基本结束。
300-400℃渗碳体的形成，钢在回火的这一阶段，从过饱和固溶体中析出的碳化物转变为颗粒状的渗碳体（Fe3C）.当温度达到400℃时，α固溶体中过饱和的碳已基本完全析出，α-Fe晶格恢复正常，由过饱和固溶体转变为铁素体。钢的内应力基本清除。
400℃以上渗碳体的聚集长大，在第三阶段结束时，钢内形成了细粒状渗碳体均匀分布在铁素体基体上的两相混合物，随着回火温度的升高，渗碳体颗粒不断聚集而长大.根据混合物中渗碳体颗粒大小，可将回火组织分为二种：400-500℃内形成的组织，渗碳体颗粒很细小，称为回火屈氏体.温度升高到500-600℃时，得到细小的粒状渗碳体和铁素体的机械混合物，称为回火索氏体[32]。
1.6 研究相变的方法
材料科技工作者都知道，决定材料使用的标准是性能，追求卓越的性能，一直是人们努力的方向。一般科技工作者都自觉或不自觉的采用“成分、工艺⇒结构⇒性能”的思路去控制或改造性能，即成分、处理工艺决定组织结构，组织结构决定性能。一旦合金成分确定，工艺就成为决定合金性能的唯一因素。合金处理工艺通常包括两个方面，一个是加工工艺另一个是热处理工艺。加工工艺通常影响的是组织形态，而热处理主要影响的是固态相变，涉及到具体的相，比如钢中的铁素体相、奥氏体相、马氏体相等。对于非专业的科技工作者，一般采用所谓的“黑箱法”，不需要知道材料的内部结构，直接从输入和输出的试验关系来定义和理解性能，这显然具有一定的盲目性，遇到陌生的材料有可能会极大的增加实验量，浪费资源。一般要求是要在结构的指导下建立合理的试验工艺，这就是所谓的“相关法”。但是如何具体证实和向人们展现合金的结构，这就需要相应的检测手段[33]。