關(guān)鍵詞: 相變，淬火相變儀，感應(yīng)加熱，膨脹儀

引言

在金屬合金的熱處理中，加熱速率、淬火速率和等溫停留時(shí)間等重要參數(shù)，決定了Z終產(chǎn)品的微觀結(jié)構(gòu)和宏觀力學(xué)性質(zhì)。這些微觀結(jié)構(gòu)中轉(zhuǎn)變的臨界溫度點(diǎn)，可以通過(guò)對(duì)樣品尺寸隨溫度的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。因此，能夠快速升降溫的電感式膨脹儀，則成為金屬相變研究的Z有力工具。

圖1即TA儀器公司的淬火相變儀DIL805（原德國(guó)Bahr巴赫），可升級(jí)為既能淬火，又能變形和拉伸的DIL805ADT。

圖1 DIL805ADT的外觀圖

測(cè)量原理

鋼是一種多型性相變的金屬，其高溫組織（奧氏體）及其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物（鐵素體、珠光體、貝氏體和馬氏體）具有不同比容。所以，當(dāng)鋼試樣在加熱和冷卻時(shí)，由于相變引起的體積變化效應(yīng)疊加在膨脹曲線上，破壞了膨脹量與溫度間的線性關(guān)系，從而可以根據(jù)膨脹曲線上顯示出的熱膨脹的變化點(diǎn)，來(lái)確定相變溫度，即鋼的固態(tài)相變臨界點(diǎn)。

一般根據(jù)YB/T 5127-2018標(biāo)準(zhǔn)的要求來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。將樣品加熱至奧氏體溫度（Ac?）以上30~50度，等溫5分鐘，然后開始淬火過(guò)程。軟件會(huì)自動(dòng)記錄下溫度、樣品長(zhǎng)度隨時(shí)間的變化。分析時(shí)，將橫坐標(biāo)改為溫度，縱坐標(biāo)切換為長(zhǎng)度變化，取長(zhǎng)度變化的直線部分的延長(zhǎng)線與曲線部分的分離點(diǎn)，所對(duì)應(yīng)的溫度即為臨界點(diǎn)溫度。

圖2中顯示了冷卻時(shí)奧氏體到鐵素體相變的起點(diǎn)（Ar?）和終點(diǎn)（Ar?）。

圖2 典型的鋼相變曲線

測(cè)量不同降溫速率下的相變點(diǎn)，儀器自帶軟件包可自動(dòng)繪制出CCT曲線（連續(xù)冷卻曲線）。其他條件下，也可繪制TTT曲線（等溫轉(zhuǎn)變曲線）。

圖3 典型的CCT曲線

DIL805的電感線圈采用氣體通道和水通道的復(fù)合設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)快速和穩(wěn)定的加熱與冷卻。

圖4 DIL805的電感線圈

從文獻(xiàn)中可見，近年大部分的相變數(shù)據(jù)，均由DIL805來(lái)得到。

總結(jié)

DIL805系列淬火膨脹儀能夠?qū)廣范圍的加熱、冷卻和變形條件進(jìn)行Z精確的模擬和測(cè)量，可對(duì)樣品的縱向和橫向尺寸變化進(jìn)行精確表征，實(shí)現(xiàn)Z復(fù)雜金屬加工工藝表征和優(yōu)化。通過(guò)對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)控金屬試樣在高溫狀態(tài)下尺寸變化規(guī)律，并結(jié)合金相分析確定金屬材料晶相組織轉(zhuǎn)變規(guī)律，創(chuàng)建多變量條件下等溫轉(zhuǎn)變圖（TTT）和連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖（CCT），為實(shí)際熱處理工藝的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了更可靠的參考依據(jù)。DIL805系列淬火膨脹儀所獨(dú)有的無(wú)以倫比的加熱、冷卻和變形條件，有助于科研人員快速實(shí)現(xiàn)金屬材料熱處理的工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)，節(jié)約實(shí)驗(yàn)和時(shí)間成本。