不锈钢固溶热处理针状奥氏体的形成，试验证明,低、中碳合金钢以板条状马氏体为原始组织,在Aa1~A3之间进行慢速和极快速加热时,在马氏体板条间可形成针状奥氏体(图2-44),而在原奥氏体晶界、马氏体束界及块界形成颗粒状奥氏体在慢速加热时,针状奥氏体常在马氏体板条边界上的渗碳体处形核,沿板条界长成针状奥氏体。

在同一束板条马氏体中的板条间形成的针状奥氏体可能具有相同的空间取向,且都与马氏体板条保持KS关系,即{111011);(011)y∥(111)。。

这种针状奥氏体沿板条界面的长大速度较快,如果延长保温时间或提高加热温度,同板条内的针状奥氏体将长大合并成为一个等轴奥氏体晶粒,但仍可在其中观察到原来针状奥氏体的痕迹。图2-45示出了在A1~A3之间形成针状奥氏体后,再加热到A3以上时,针状奥氏体长大合并成等轴奥氏体晶粒的过程。由图可见,新形成的奥氏体晶粒基本上恢复了原始奥氏体晶粒的大小,但与原奥氏体晶粒相比较有以下两点不同:

①
原奥氏体晶界上存在部分细小的等轴奥氏体晶粒;

②
在原始奥氏体晶粒内也存在与周围奥氏体位向不同的孤立的等轴奥氏体晶粒,它们可能在马氏体束界、块界或夹杂物边界上形成。

形成针状奥氏体的先决条件是原始组织中的马氏体板条在加热到Aa1以上时未发生再结晶。如在加热到Aa~A3之间的高温区时,马氏体板条已经发生了再结晶,板条特征已经消失,则不能再形成针状奥氏体,因此不会导致原始奥氏体晶粒的复原。

关于不锈钢固溶热处理针状奥氏体的形核机制目前还不很清楚,一般认为,慢速加热时在针状奥氏体形核前马氏体已经发生分解,沿板条界析出了Fe3C,但a基体并未发生再结晶。奥氏体晶核般在有Fe3C的板条边界形成。核形成后沿板条界长成针状奥氏体。新形成的奥氏体晶核与铁素体及渗碳体都保持晶体学位向关系,故只可能有一种取向。

当以极快速度加热时,由于淬火时保留下来的少量残留奥氏体来不及分解,就成了现成的奥氏体晶核。以这样的核长成的针状奥氏体将具有相同的空间取向,故能合并成一个大晶粒。