低合金高强度钢国内外研究现状和发展趋势(3)
1.3.1奥氏体化
根据铁碳相图，在不同温度下，钢的组织形态都不同。通常把钢加热到奥氏体的转变过程称为“奥氏体化”。奥氏体化实质就是钢由珠光体（或贝氏体等）向奥氏体转变的过程，加热温度在A1点以上，当超过A3或Acm以上便发生全部转变。奥氏体化的过程是伴随着晶格的重组，通过扩散来完成。在加热过程中，珠光体中总是铁素体先消失。当铁素体消失后，继续加热或保温时，碳在奥氏体中进一步扩散，使得剩余的渗碳体也不断溶解到奥氏体中。如果加热或保温时间足够长，碳原子可以充分扩散，才能获得成分均匀的奥氏体。对于合金工具钢，其奥氏体化进程不仅受到含碳量的影响，合金元素对合金工具钢的奥氏体化也产生重要影响。而且在合金钢中除了碳的均匀化之外，还有一个合金元素均匀化的过程，所以在相同条件下，在制定合金工具钢的加热工艺时，与碳钢相比，加热温度要高，加热时间要长。钢在加热后形成的奥氏体组织，特别是奥氏体晶粒的大小对冷却转变后钢的组织和性能有重要的影响。一般来讲，奥氏体晶粒越细小，钢热处理后的强度越高，韧性越好。所以生产中一般采用快速加热短时保温的工艺来取得超细化晶粒。
1.3.2马氏体淬回火
淬火和低温回火是热处理的第二个环节，也是最后决定低合金高强度钢性能的热处理工序。加热温度在Acl～Acm之间，奥氏体化温度越高，原始组织越不稳定，则奥氏体基体的碳含量越高，淬后组织中残余奥氏体越多，片状马氏体越多，尺寸越大，亚结构中孪晶的比例越大，且易形成淬火显微裂纹。与此同时，随奥氏体化温度的提高，淬后硬度提高，韧性下降，但奥氏体化温度过高则因淬后残余奥氏体过多而导致硬度下降。并且急剧降低钢的冲击韧性和疲劳强度。对BS950钢来说，淬火温度应严格控制在840±10℃范围内，常规马氏体淬火后的组织为马氏体、残余奥氏体和未溶碳化物组成。淬火后应立即回火，以消除内应力，提高韧性，稳定组织及尺寸。BS950钢的回火温度为150～160℃，回火时间为2～3h，回火组织为回火马氏体、均匀细小的碳化物及少量的残余奥氏体。为了消除零件在磨削加工时产生的磨削应力，以及进一步稳定组织及尺寸，在磨削加工后再进行一次附加回火，回火温度为120～150℃，回火时间为2～3h。
但残余奥氏体可提高韧性和裂纹扩展抗力，一定的条件下，工件表层的残余奥氏体还可降低接触应力集中，提高轴承的接触疲劳寿命，这种情况下在工艺和材料的成分上采取一定的措施来保留一定量的残余奥氏体并提高其稳定性，如加入奥氏体稳定化元素Si、Mn，进行稳定化处理等。
近20年来，常规的低合金高强度钢的马氏体淬回火工艺的发展主要分两个方面：一方面是开展淬回火工艺参数对组织和性能的影响，如淬回火过程中的组织转变、残余奥氏体的分解、淬回火后的韧性与疲劳性能等；另一方面是淬回火的工艺性能，如淬火条件对尺寸和变形的影响、尺寸稳定性等
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