高碳铬轴承钢的奥氏体晶粒度及其控制

钢在加热时，初始形成的奥氏体晶粒在所有钢中都是很细的。随着加热速度的增加和奥氏体形成温度的提高，形核率和生长速度同时增大，但形核率增加相对较快，因此初始奥氏体晶粒将变得更细。如果在奥氏体区进一步加热，初始奥氏体晶粒便要长大。在一般加热速度下，加热温度越高、保温时间越长，最后形成的奥氏体晶粒也越大。实际上，在相同的加热条件下，化学成分不同或化学成分相同但冶炼工艺不同的钢，奥氏体晶粒长大倾向也不同，在高碳铬轴承钢中，未溶的、处于晶界上高度弥散的碳化物和氮化铝质点对奥氏体晶粒长大起着机械阻碍作用。

高碳铬轴承钢的奥氏体晶粒长大过程大致可以分为两段：①主要受碳化物溶解过程所控制阶段。900～925 ℃以前，钢中碳化物部分固溶，尚有不少未溶的碳化物质点，这些质点阻碍奥氏体晶界的迁移，阻止晶粒长大。氮化铝质点的影响并不突出。此阶段晶粒的长大行为与钢的冶炼方法、钢中铝和氮的含量关系并不密切。②受氮化铝的溶解和凝聚过程所控制阶段。925 ℃以上，钢中碳化物已基本溶解甚至完全溶解，碳化物质点对晶粒长大的机械阻碍作用逐渐消失，此时阻碍晶粒长大的因素是未溶的氮化铝质点。随着氮化铝的溶解和凝聚过程的进行，奥氏体晶粒度变得越来越大。此阶段奥氏体晶粒的长大行为与钢的冶炼方法、钢中钢中铝和氮的含量密切相关。

在现实生产中，为了获得细小晶粒，对于原始组织中碳化物极为细小密集的钢，多采取快速短时的加热工艺。采用冷压力加工的方法生产的钢材也可以使热处理状态钢的晶粒细化。快速加热-冷却多次循环热处理是利用快速加热提高奥氏体的形核率以及通过多次循环加热-冷却造成有利于形核的显微组织，从而达到奥氏体实际晶粒超细化，最终实现钢的强韧化的目的。