材料含碳量与残余奥氏体的关系

含碳量对残余奥氏体形成的基础机制

残余奥氏体是钢在淬火或回火过程中未转变为马氏体的亚稳相，其含量直接受材料含碳量调控。当碳含量低于0.2%时，奥氏体在冷却过程中几乎全部转变为马氏体，残余奥氏体体积分数不足5%。随着碳含量增加至0.6-0.8%，奥氏体稳定性显著提升，残余奥氏体比例可达15-25%。这是因为碳原子扩张奥氏体晶格，降低马氏体转变温度（Ms点）。例如，碳含量每增加0.1%，Ms点下降约50℃（基于Andrews经验公式）。

多因素耦合作用与工程调控策略

1. 合金元素的协同效应

锰、镍等元素可进一步稳定奥氏体。例如：碳含量0.5%的钢中添加2%锰，残余奥氏体比例可从10%提升至22%。但需注意，硅会抑制碳扩散，可能抵消部分效果。

2. 热处理工艺的优化窗口

淬火温度：中碳钢（0.4%C）在850℃淬火时残余奥氏体为8%，而920℃淬火时可增至14%。

回火参数：200℃回火2小时可使高碳钢（1.2%C）残余奥氏体从35%降至20%，但过度回火（>300℃）会引发碳化物粗化。

3. 先进表征技术的应用

同步辐射X射线衍射显示，碳含量0.8%的钢中残余奥氏体碳浓度可达1.2%-1.5%（超固溶态），这种富碳区是稳定性的关键。

仪器介绍

在许多工业生产加工过程中，对残余奥氏体含量的控制非常严格，精确测量其含量，对于钢铁热处理过程中产品特性和质量的控制有重大意义。因为化学蚀刻和传统金相研究存在灵敏度和准确度较低的情况，所以无法做到工业生产中对残余奥氏体的精确测量，而X射线衍射法可以测量低至0.5%的残余奥氏体含量，故ASTM颁布E975标准方法：X射线法测量近无规结晶取向钢中残余奥氏体的含量。AREX正是根据此标准设计开发，无需依靠 搭载模块在常规XRD上 实现残余奥氏体测试，具有操作简便、检测速度快、数据准确等特点，对操作人员要求不高，做到轻松上手。

AREX软件中设置了输入碳化物含量校正的功能，符合标准要求。