[科普中国]-膨胀曲线

临界点的确定

按照国家标准GB5056—1985的规定，膨胀法测定钢的临界点时，其加热和冷却速率应低于每小时200℃。在不影响测试结果的前提下，为了缩短时间，可以在较低温度时，快速加热。为此根据经验，通常在500℃以下快速加热，加热速度为每小时1000℃。500℃以上及从奥氏体化后进行冷却时，都严格按照低于每小时200℃的速率进行。

从膨胀曲线上确定临界点的方法通常有两种：顶点法和切线法。顶点法是取膨胀曲线上拐折最明显的顶点作为临界点。这种方法的优点在于拐点明显，容易确定。但这种方法确定的临界点并不是真正的临界点，它确定的转变开始温度将比真实的高，而转变结束温度又比真实的低。根据这种方法确定的临界点对制定实际的热处理工艺不会带来很大的影响，但对CCT曲线的位置却会带来相当的影响，为此可以在CCT曲线的测量中采用切线法。切线法是取膨胀曲线直线部分的延长线与曲线部分的分离点的确定带有一定的随意性，因而误差较大。为此在实际测量中需作为临界点，但分离点多测几个试样，按照国家标准规定，两次结果相差应小于7℃，若超过此值，应进行第三次测量。对符合要求的两个数据可任意取其一或取二者的平均值。

点测量一般采用吹氮气进行快速冷却，冷却速度100℃。而对有些钢种，上述冷却速度还不足以测出 点，因此可用吹高纯氮气进行快速冷却，高纯氮气的冷却速度可接近300℃。

膨胀曲线分析钢的奥氏体在连续冷却过程中，要通过高温、中温、低温几个转变区域，因此得到的组织往往是混合组织，识别这种组织可观察金相和测定组织的显微硬度或借助于电镜、X光结构分析等。但分析膨胀曲线是区别转变类型的主要方法。

我们知道钢铁试样在加热和冷却时，试样长度的变化是由两部分迭加而成的，即：

式中 为试样由于热胀冷缩引起的长度变化； 为试样由于相变体积效应引起的长度变化； 为试样加热或冷却时，以上两部分迭加结果引起的长度总变化。

当不发生相变时， =0，所以 = 。但是发生相变时，由于钢中各相的比容不同，膨胀曲线就出现拐折。而钢中珠光体、贝氏体、马氏体转变发生在不同的温度范围，所以冷却膨胀曲线上的拐折也应会出现在不同的温度范围。可以根据膨胀曲线上拐折所处的温度范围，来判断该拐折处发生了什么类型的转变。例如铁素体析出和珠光体转变一般在750~550℃范围内，贝氏体转变一般在550℃~ 点之间， 点以下为马氏体转变。还必须用金相进行进一步判断其组织及其形貌。

钢中各组织的比容关系是：奥氏体