钢铁热处理相变表征的利器----淬火相变仪DIL805

关键词: 相变，淬火相变仪，感应加热，膨胀仪

引言

在金属合金的热处理中，加热速率、淬火速率和等温停留时间等重要参数，决定了最终产品的微观结构和宏观力学性质。这些微观结构中转变的临界温度点，可以通过对样品尺寸随温度的变化进行实时测量。因此，能够快速升降温的电感式膨胀仪，则成为金属相变研究的最有力工具。

图1即TA仪器公司的淬火相变仪DIL805（原德国Bahr巴赫），可升级为既能淬火，又能变形和拉伸的DIL805ADT。

图1 DIL805ADT的外观图

测量原理

钢是一种多型性相变的金属，其高温组织（奥氏体）及其转变产物（铁素体、珠光体、贝氏体和马氏体）具有不同比容。所以，当钢试样在加热和冷却时，由于相变引起的体积变化效应叠加在膨胀曲线上，破坏了膨胀量与温度间的线性关系，从而可以根据膨胀曲线上显示出的热膨胀的变化点，来确定相变温度，即钢的固态相变临界点。

一般根据YB/T 5127-2018标准的要求来进行实验。将样品加热至奥氏体温度（Ac₃）以上30~50度，等温5分钟，然后开始淬火过程。软件会自动记录下温度、样品长度随时间的变化。分析时，将横坐标改为温度，纵坐标切换为长度变化，取长度变化的直线部分的延长线与曲线部分的分离点，所对应的温度即为临界点温度。

图2中显示了冷却时奥氏体到铁素体相变的起点（Ar₃）和终点（Ar₁）。

图2 典型的钢相变曲线

测量不同降温速率下的相变点，仪器自带软件包可自动绘制出CCT曲线（连续冷却曲线）。其他条件下，也可绘制TTT曲线（等温转变曲线）。

图3 典型的CCT曲线

DIL805的电感线圈采用气体通道和水通道的复合设计，能够实现快速和稳定的加热与冷却。

图4 DIL805的电感线圈

从文献中可见，近年大部分的相变数据，均由DIL805来得到。

总结

DIL805系列淬火膨胀仪能够对最广范围的加热、冷却和变形条件进行最精确的模拟和测量，可对样品的纵向和横向尺寸变化进行精确表征，实现最复杂金属加工工艺表征和优化。通过对实时监控金属试样在高温状态下尺寸变化规律，并结合金相分析确定金属材料晶相组织转变规律，创建多变量条件下等温转变图（TTT）和连续冷却转变图（CCT），为实际热处理工艺的设计和优化提供了更可靠的参考依据。DIL805系列淬火膨胀仪所独有的无以伦比的加热、冷却和变形条件，有助于科研人员快速实现金属材料热处理的工艺优化设计，节约实验和时间成本。