·30. 北京科技。大学学报 1994年No.1 微钙钢珠光体片层明显粗化现象可能与钙的晶界偏聚导致共析分解过冷度的降低有关， 一般规律确认，珠光体片层间距（s)与过冷度（④T) G一與氏休自由能 成反比61： Gx一含Ca奥氏体自由能 G,一森光体自由能 so[1/△T]=1/(T。-T) 式中T为转变温度，T。为奥氏体的自由能(G) 和珠光体自由能(G,)相等的温度，如图4所示.以G表示 无钙钢的奥氏体自由能，G表示微钙钢的奥氏体自由能， △T 微量钙对珠光体自由能的影响可忽略.显然，这只有满 G 足GA>G时才有可能.如果钙在奥氏体晶界偏聚，将 G 会降低晶界能，从而满足上述条件，使过冷度减小， G 导致珠光体片层间距增大.然而，在一些合金钢中， T/K 由于钙与其他合金元素的偏聚互作用使得晶界能降 图4。奥氏体和珠光体自由能与温度关系 低的效应不明显，因而对珠光体片层间距的影响不大 的示意图 钙的晶界偏聚降低了晶界能，也即降低了碳在 Fig.4 A schematic representation of the free 晶界扩散的能垒，按界面扩散控制共析分解的局部 energy-temperature curves for the austenite and peartite 平衡模型【)，也是有利于珠光体形成的. 钙的晶界偏聚降低了晶界能（△G,).在较高的温度下，微钙钢的奥氏体晶粒比无钙钢粗 大是可能的.如下所示：Moo exp(-△G/RT) 4结论 (1)微量钙对正火、周质及淬火低温回火状态45钢的室温冲击韧性有一定的降低作 用，并对横向的淬水开裂倾向有一定的缓和作用· (2)微量钙使得45钢的珠光体片层间距增大、奥氏体晶粒及回火索氏体粗化，珠光体 硬度明显降低， (3)钙在奥氏体品界有明显偏聚效应，偏聚比达66. 参考文献 1张信昭，喷粉冶金基本原理，北京：冶金工业出版社，1988.308~315 2陆丰，李承基，曹风豫等.C在58CrV钢中合金化行为.金属学报，1992,6：A243~249 3今井达也等.韧性)优九尤快削钢.日本专利，昭54-147121.1979-11-17 4李承基，陆丰，曹风豫等.微钙高硬高韧结构钢的研究.北京科技大学学报，1993,15(1)：38~43 5高德春，李承基，曹风豫.Ca对42MnCr钢显微组织及冲击韧性影响.金属热处理学报，1993(3)：9~14 6 Porter D A,Eastertling K E.Phase Transformations in Metals and Alloys.UK:Van Nostrand Reinhold Co Ltd,.1981.330;135 7 Purdy G R.Proc Intemational Conference on Solid-Solid Phase Transformations.In:Aaronson H I. et al,eds.The Metallugical Society of AIME.1982.521~531北 京 科 技 大 学 学 报 1望科 年 N 6 . 1 微钙 钢珠 光体片 层 明显粗 化现 象 可能 与钙 的晶界 偏 聚导致 共 析 分解 过 冷 度 的降 低 有 关 . 一般规律 确认 , 珠 光 体 片层 间距 ( 、 ) 与过 冷度 (△ )T 成反 比 16 ] : 、 的 { l / △ T] 二 l / ( 0T 一 )T 式 中 T 为转变 温度 , 0T 为 奥 氏体 的 自由能 ( G ; ) 和珠光体自由能 ( G p )相 等的温度 , 如图 4 所示 . 以 G^ 表示 无钙钢的奥 氏体 自由能 , G^, 表示微钙钢 的奥氏体自由能 , 微量 钙 对 珠光体 自由能 的影 响可忽略 . 显 然 , 这 只有 满 足味 > G^, 时才有可能 . 如果钙在奥 氏体晶界偏 聚 , 将 会 降低 晶界 能 , 从而 满 足上 述条 件 , 使 过 冷度减 小 , 导致 珠光体 片层 间距 增 大 . 然而 , 在 一 些合 金钢 中 , 由于 钙 与其 他合 金元素 的偏 聚互 作 用使 得 晶界 能 降 低 的效应不明显 , 因而对 珠光 体片层 间距 的影 响不大 . 钙 的 晶界偏 聚 降低 了 晶界能 , 也 即降低 了碳在 晶界 扩散 的能垒 . 按 界 面扩 散控 制共 析分解 的局部 平 衡模型 〔 ’ ] , 也是 有 利于 珠光 体形 成 的 . G^ 一 奥 氏 休 自由 能 G 、 一 含 Q 奥 氏 体 自 由 能 G , 一 珠 光体 自由 能 吕 工 · f心V\ T / K 图 4 奥氏体和珠光体 自由能与温度关系 的示意 图 I触 . 4 A 熨加闭. kI 珑p 妞. 1怕垃刃 of 血 云锐 . 祀砚罗一 往m 伴m 臼叮 e a 山 , e s of r ht e a . 动 en iet a记 户汾 币t e 钙 的 晶界 偏 聚 降低 了 晶界 能 (△ aG ) . 在较 高 的温度 下 , 微钙 钢 的奥 氏 体 晶粒 比 无钙 钢粗 大是 可能 的 . 如下所 示 : M 的 ex p ( 一 △ aG / R )T 4 结 论 ( l) 微量 钙 对 正 火 、 调 质 及 淬 火低 温 回 火状 态 45 钢 的室 温 冲 击 韧 性 有 一 定 的降 低 作 用 , 并 对 横 向的淬 水 开裂倾 向有 一定 的缓 和作 用 . ( 2) 微量 钙使 得 45 钢 的珠 光体片层 间距 增 大 、 奥 氏体 晶粒 及 回 火 索 氏 体粗 化 , 珠 光 体 硬 度 明显降低 . ( 3 ) 钙 在 奥 氏体晶界有 明显偏 聚效 应 , 偏 聚 比达 6 . 参 考 文 献 张信昭 . 喷粉冶 金 基本原理 . 北京: 冶金工 业出 版社 , 198 . 308 一 3 巧 陆丰 , 李承基 , 曹凤豫等 . aC 在 58 C ry 钢中合金 化行为 . 金属 学报 , 1卯2 , :6 A 24 3 一 24 9 今井 达也等 . 韧性。 优 扎 众 快削钢 . 日 本专利 , 昭 另一 147 1 21 . 】97 9 一 1 一 17 李承基 , 陆丰 , 曹凤豫等 . 微 钙高 硬 高 韧结构 钢的 研究 . 北京科 技大学学报 , 1卯3 , 巧 ( l) : 38 一 43 高德春 , 李承基 , 曹凤豫 . aC 对 4 2M nC r 钢显微组织及 冲击韧性影 响 . 金属 热处理学报 , 1卯3 ( 飞) :9 一 14 oP rt e r D .A E a s t e rt 】i n g K E . P 】飞议 T n 汀` fo n n a ito ns in M e l正1 1 5 a n d A I】。 笋 . U K : va n N 沈t `比n d R e i n h o kl ( 义, L td , 198 1 . 3 30 ; 13 5 P切心y G R . P n 又 I n t e am iot n 川 C 。 刀 企r e n c e o n S o idl 一 oS idl P比嵘 T ar 招of l l l 飞l iot ns . nI 二 户以m 庄幻n H l . e t al , 。 」5 . 刃℃ M e at ll哈ca l 反劝e ty o f IA M E , 19 82 . 5 21 一 5 31