钢在冷却时的转变之魏氏组织

　　1、魏氏组织的形成

　　在实际生产中，ωc＜0.6%的亚共析钢和ωc＞1.2%的过共析钢在铸造、热轧、锻造后的空冷，焊缝或热影响区空冷，或者当温度过高并以较快速度冷却时，先共析铁素体或先共析渗碳体从奥氏体晶界沿奥氏体一定晶面往晶内生长，呈针片状析出。

　　2、魏氏组织的微观形态

　　在金相显微镜下可以观察到从奥氏体晶界生长出来的近平行的或其他规则排列的针状铁素体或渗碳体以及其间存在的珠光体组织，这种组织称为魏氏组织。

　　3、魏氏组织的形成机制

　　魏氏组织中铁素体是按切变机制形成的，与贝氏体中铁素体形成机制相似，试样也会出现浮凸现象。由于铁素体是在较快冷却速度下形成的，因此铁素体只能沿奥氏体某一特定晶面析出，并与母相奥氏体存在晶体学位向关系。

　　这种针状铁素体可以从奥氏体中直接析出，也可以沿着奥氏体晶界首先析出网状铁素体，然后再从网状铁素体平行地向晶内长大。当魏氏组织中的铁素体形成时，铁素体中的碳扩散到两侧母相奥氏体中，从而使铁素体针之间的奥氏体碳含量不断增加，最终转变为珠光体。按贝氏体转变机制形成的魏氏组织，其铁素体实际上就是无碳贝氏体。

　　4、 影响因素

　　魏氏组织的形成与钢中含碳量、奥氏体晶粒大小及冷却速度（转变温度）有关。只有在较快冷却速度和一定碳含量范围内才能形成魏氏组织（W区）。当亚共析钢中碳的质量分数超过0.6%时，由于含碳量高，形成贫碳区的几率很小，故魏氏组织难以形成。研究表明，对于亚共析钢，当奥氏体晶粒较细小时，只有含碳量在ωc=0.15%~0.35%的狭窄范围内，冷却速度较快时才能形成魏氏组织。

　　奥氏体晶粒越细小，越容易形成网状铁素体，而不容易形成魏氏组织。奥氏体晶粒越粗大，越容易形成魏氏组织，形成魏氏组织的含碳量的范围变宽。因此魏氏组织通常伴随奥氏体粗晶组织出现。

　　5、魏氏组织的性能

　　（1）魏氏组织是一种钢的过热组织。它使钢的力学性能，特别是冲击韧度和塑性有显著降低，并提高钢的脆性转折温度，因而使钢容易发生脆性断裂。

　　（2）一般研究指出，只有当奥氏体晶粒粗化，出现粗大的铁素体或渗碳体魏氏组织并严重切割基体时，才使钢的强度和冲击韧度显著降低，而当奥氏体晶粒比较细小时，即使存在少量针状的铁素体魏氏组织，并不显著影响钢的力学性能。这是由于魏氏组织中的铁素体有较细的亚结构、较高的位错密度所致。因此所说的魏氏组织降低钢的力学性能总是和奥氏体晶粒粗化联系在一起。

　　（3）当钢或铸钢中出现魏氏组织降低其力学性能时，首先应当考虑是否由于加热温度过高，使奥氏体晶粒粗化造成的。

　　（4）对于易出现魏氏组织的钢材可以通过控制轧制、降低终锻温度、控制锻（扎）后的冷却速度或者改变热处理工艺，例如通过细化晶粒的调质、正火、退火、等温淬火等工艺来防止或消除魏氏组织。

  文章摘自：机械装备缺陷与失效分析