魏氏组织成因分析及解决方法

风来疏竹

魏氏组织图（1）：
材料：ZG230-450
材料状态：铸态
浸蚀剂：4%硝酸酒精溶液
放大倍数：100

风来疏竹

魏氏组织图（2）：

材料：ZG230-450

材料状态：铸态

浸蚀剂：4%硝酸酒精溶液

放大倍数：100

风来疏竹

6楼、12楼、15楼、19楼及其他各位专家分析得都很有道理。
能否这样认为：
材料中魏氏组织形成的原因，其中一大类是在铸造熔炼浇注冷却过程中形成的，另外一大类是在热处理过程中形成的；那么针对材料不同状态下形成的魏氏组织，可以采取不同热处理来控制和消除。

[ 本帖最后由 风来疏竹 于 2009-7-17 14:07 编辑 ]

fqhhg

固溶体发生分解时第二相沿母相的一定晶面析出的常呈三角形、正方形或十字形分布的晶型。因是德国人魏德曼施泰登(A．J．Widmannstatten)首先在陨铁中发现的，故命名为组织，亦称魏氏体。此类组织在钢和有色金属材料中都有发现。它是一种先共析转变组织。钢的魏氏组织分亚共析钢中的魏氏组织和过共析钢中的魏氏组织两种；前者称铁素体魏氏组织，后者称渗碳体魏氏组织。一般认为，钢中魏氏组织的存在会降低力学性能，显著降低钢的塑性和冲击韧性。为了防止在热轧条件下的钢材形成魏氏组织，可以采用控制轧制工艺和控制冷却等措施。当形成魏氏组织后，一般采用完全退火或正火加以消除。
●铁素体魏氏组织      
在亚共析钢中，当奥氏体以快冷速度通过Ar3 ～Ar1温度区时，铁素体不仅沿奥氏体晶界析出、生长，而且还形成许多铁素体片插向奥氏体晶粒内部，铁素体片之间的奥氏体最后转变为珠光体。这些分布在原奥氏体晶粒内部呈片状(显微镜下呈针状)先共析铁素体被称为铁素体魏氏组织。它属于低碳亚共析钢中无碳化物贝氏体型转变产物，具有贝氏体铁素体的一些特点，其金相形貌有与贝氏体铁素体相似之处，形成针状铁素体。
亚共析钢魏氏组织的形成有以下特点：
(1)符合形核与核长大的相变规律；
(2)铁素体魏氏组织与原始相奥氏体之间有一定取向关系，即(110)γ∥(110)α，(110)γ∥[111]α；
(3)铁素体新相沿奥氏体母相的一定惯习面{111}γ 析出；
(4)魏氏组织的铁素体长大是以切变方式进行的；
(5)在高温下形成，转变时碳和合金元素均有扩散能力，扩散充分，形成不含碳的片状或针状铁素体。
●渗碳体魏氏组织     在过共析钢中当碳含量、奥氏体晶粒度和冷却条件合适时会产生含有先共析渗碳体的魏氏组织。渗碳体以针状或扁片状、条状出现在奥氏体晶粒内部。渗碳体与原始奥氏体之间的取向关系是(311)γ∥(001)Fe3C，[112]γ∥(100)Fe3C，渗碳体在奥氏体中的惯习面是{227}γ。魏氏组织中渗碳体的形成机制是，沿着应变能小的结晶方向生成针状、扁片或条状晶体，在生长时狭长的两面保持共格，只能通过共格台阶的侧向移动才能使板条加宽加厚。

fqhhg

我是搞大锻件的，大锻件在终锻后冷得过快时常会产生魏氏组织。一般用奥氏体化重结晶的方法来改善它很难很难，几乎没用，重新锻造后，终锻时缓冷，彻底消除。例如我在一个壁厚280mm的大筒体（F22，即2.25Cr1Mo）中试过。一般4、5级只能靠再变形来消除。
这次我做的一个20MnMo、直径四米多、高740mm大管板里也发现2、3级魏氏组织，为省心，立即组织锻造退修，如法炮制，好了。
有魏氏组织的锻件低温性能都不好，最明显的是低温冲击值急剧下降。而压力容器锻件往往都有－30、－40C冲击，一般都只有十几焦耳，退修后冲击值立即回复到150～300J。

[ 本帖最后由 fqhhg 于 2009-7-17 15:18 编辑 ]

fqhhg

补充说一下，楼上发的照片我也有，但您发了，很热心，谢谢！
这是一组经典的魏氏组织照片。
有的地方也有把某种形态的魏氏组织说成“无碳贝氏体”。我觉得有点牵强。

风来疏竹

铁素体魏氏组织和渗碳体魏氏组织形成机理，在理论上来说确实如此，你在这里说的也很详细，这些都是在热处理中产生的。主要前提条件应该是热处理时组织处于过热状态，使得晶粒粗大，然后在冷却过程中，先共析相的析出。对吗？对于组织过热产生的魏氏组织究竟能不能用热处理的方式消除？

孤鸿踏雪

魏氏组织的成因分析、防治措施及解决办法：（1）亚（过）共析钢在锻造、轧制、热处理时，如果加热温度过高、形成了粗晶奥氏体，同时冷却速度又较快，这时，除了使铁素体（F）或渗碳体（Fe3C）除沿晶界析出外，还有一部分铁素体（渗碳体）从晶界伸向晶粒内部，或在晶粒内部独自呈针、片状析出。所以，工业生产中将具有片（针）状铁素体或渗碳体加珠光体（P）组织的组织形态成为魏氏组织（W），前者为铁素体魏氏组织，后者则称为渗碳体魏氏组织。
   魏氏组织是沿原奥氏体特定晶面形成的具有几何学特征的冷却转变组织，铁素体魏氏组织经抛光和硝酸酒精溶液腐蚀后，可在显微组织中看到白色的铁素体和黑色的珠光体，铁素体呈针状，具有该组织的钢材性脆而韧性极低。魏氏组织与母相之间保持严格的晶体学关系，并在试样磨面上呈现浮凸。
   魏氏组织是一种过热引起的缺陷组织。由于其粗大的铁素体或渗碳体对基体的分割作用，它使钢的强度降低而脆性上升，故比较重要的零件一般不允许有魏氏组织存在。经过铸造、锻造、焊接的中、低碳钢，晶粒往往粗大，空冷时易出现魏氏组织，缓冷时则不易形成。钢中一旦形成魏氏组织，一般可通过退火和正火加以消除。
   其实，在其它合金系中，如亚共析铝青铜中，白亮而粗大的针状α相也具有魏氏组织形态，细的黑白相间的组织为（α+γ2）的共析体。

风来疏竹

各位专家对魏氏组织成因分析得很透彻。对消除魏氏组织的措施大致有如下描述：
12楼“1、对铸态下的魏氏体组织进行完全奥氏体均匀化。提高加热温度可以快速进行奥氏体化并保温一定时间。
2、加快过冷奥氏体的冷却速度（尤其是Ar3(Arcm)~（Ar1－100℃）温度之间冷却速度），使魏氏体（长距离）扩散转变的条件不能满足，才能使之不发生魏氏体转变。这些方法有正火、等温正火、等温淬火、淬火（调质）等。”
19楼“消除魏氏组织常用的办法一般采用退火或正火；程度严重的工件可采用二次正火（较高温度+较低温度）。一般出现魏氏组织的工件还要进行最终热处理，如淬火+回火，所以也能通过后续热处理把魏氏组织消除掉。”
25楼“大锻件在终锻后冷得过快时常会产生魏氏组织。一般用奥氏体化重结晶的方法来改善它很难很难，几乎没用，重新锻造后，终锻时缓冷，彻底消除。”
28楼“钢中一旦形成魏氏组织，一般可通过退火和正火加以消除。”
现在问题是：
针对金相照片观察到的魏氏组织（这时可以根据GB/T13299分出级别）的严重程度：
1、究竟哪些魏氏组织可以采取（哪一种最合适的）热处理工艺来予以消除，以提高材料的冲击韧度？
2、究竟哪些魏氏组织不能通过热处理来予以消除而只能报废？

[ 本帖最后由 风来疏竹 于 2009-7-17 21:01 编辑 ]

风来疏竹

“大锻件在终锻后冷得过快时常会产生魏氏组织。一般用奥氏体化重结晶的方法来改善它很难很难，几乎没用，重新锻造后，终锻时缓冷，彻底消除。”
能否提供一些大锻件魏氏组织消除前与后的金相图片，以作为经典的比对资料供大家参考？

[ 本帖最后由 风来疏竹 于 2009-7-18 08:21 编辑 ]

NEWAGE

“大锻件在终锻后冷得过快时常会产生魏氏组织。一般用奥氏体化重结晶的方法来改善它很难很难，几乎没用，重新锻造后，终锻时缓冷，彻底消除”
     这种现象的原因是什么呢？fqhhg先生能否解释一下？

  按照我的的理解，魏氏组织产生基本有两要素：粗晶和冷速不当。消除魏氏组织的方法就是在奥氏体单相区较低温度加热（溶化原魏氏组织并避免粗晶），然后避开魏氏组织敏感冷速，以快冷（抑制先析相形成）或缓冷（先析相以充分扩散方式沿晶界析出）方式冷却，避免形成新的魏氏组织。
   但为何大锻件产生魏氏组织后以奥氏体化重结晶的方法无法消除，而非得需要重新锻造+缓冷才能消除呢？“重新锻造”，可以得到单一奥氏体组织并细化晶粒（如果锻造比合适且终锻温度控制适当的话），“缓冷”可以让先析出相以充分的扩散型转变沿晶界析出。其道理跟我上面的看法是一致的。没有理由说用热处理的方法无法消除魏氏组织啊，是否是加热不足或冷却不当的缘故？如果是这样的话，只要控制好热处理，是没有必要再进行锻造处理的。

风来疏竹

关于魏氏组织与无碳贝氏体
“有的地方也有把某种形态的魏氏组织说成‘无碳贝氏体’。我觉得有点牵强。”
专家能否分析一下说法牵强的理由？
共同点是否是碳量偏低的缘故，才有此说法？

风来疏竹

“消除魏氏组织常用的办法一般采用退火或正火；程度严重的工件可采用二次正火（较高温度+较低温度）。一般出现魏氏组织的工件还要进行最终热处理，如淬火+回火，所以也能通过后续热处理把魏氏组织消除掉。”
1、专家为了消除魏氏组织把几种通用的热处理工艺都涉及到了，能否继续阐明针对不同严重程度的魏氏组织，具体采用何种合适的热处理工艺来有效地消除魏氏体？
2、专家能否给大家谈谈“二次正火”工艺在消除魏氏组织方面的具体应用？


[ 本帖最后由 风来疏竹 于 2009-7-18 08:51 编辑 ]

风来疏竹

专家对铸态下魏氏组织成因的论述很透彻，对消除魏氏组织的热处理措施阐述也很清晰。
1、对铸态下的魏氏体组织进行完全奥氏体均匀化。提高加热温度可以快速进行奥氏体化并保温一定时间。
2、加快过冷奥氏体的冷却速度（尤其是Ar3(Arcm)~（Ar1－100℃）温度之间冷却速度），使魏氏体（长距离）扩散转变的条件不能满足，才能使之不发生魏氏体转变。这些方法有正火、等温正火、等温淬火、淬火（调质）等。
现在有一问题：通过金相观察，ZG230-450在铸态下出现了魏氏组织，按GB/T13299评定为4级。冲击性能急剧下降。
现在将铸件加热到900度后正火处理，虽然晶粒得到了细化，但由于过冷度过大，仍然出现了严重的魏氏组织。为了进一步改善组织和性能，欲进行第二次正火。
请问专家：第二次正火时，采用什么温度、采取哪种冷却方式比较合适？

[ 本帖最后由 风来疏竹 于 2009-7-18 09:54 编辑 ]

风来疏竹

现在不知道第二次回火应该采取什么样的温度冷却、采用什么样的冷却方式对消除魏氏组织比较合适？？

lk168

魏氏组织一般都伴随着原奥氏体晶粒粗大。其机械性能（强度、韧性、耐磨性）极差。
消除方法：正火处理。

wzp258

铸态或锻造遗留的魏氏组织怎样解决

热处理急先锋

我对其它钢种不太了解，说一下自己的看法，是高速钢的
高速钢的淬火结构变化临界温度是1230，如果M2材质淬火温度定在1220，那么因为炉温不稳和冷却不到位，而产生过热，其结构就会由淬火马氏体转为魏氏体，其结构形态分别是板条式样向鱼刺式样转化，他极易因为产品的内应力而造成脆性加大从而发生断裂，这样分析对吗，请大家扔砖。。。。。。。。。。。。。

wzp258

我厂生产45#钢料,锻造有魏氏组织生成,880度已正火二次,还是有魏氏组织,没有改善,有做了一次试验,样采用920度加热,一件退火,一件正火,两件试样都没改善,请教各位专家,怎样解决,谢谢!

wzp258

书上说正火可以消除,但实际生产中有难度,希望在实际生产中解决过的专家提出宝贵意见,谢谢