材料含碳量與殘餘奧氏體的關係

含碳量對殘餘奧氏體形成的基礎機製

殘餘奧氏體是鋼在淬火或回火過程中未轉變為馬氏體的亞穩相，其含量直接受材料含碳量調控。當碳含量低於0.2%時，奧氏體在冷卻過程中幾乎全部轉變為馬氏體，殘餘奧氏體體積分數不足5%。隨著碳含量增加至0.6-0.8%，奧氏體穩定性顯著提升，殘餘奧氏體比例可達15-25%。這是因為碳原子擴張奧氏體晶格，降低馬氏體轉變溫度（Ms點）。例如，碳含量每增加0.1%，Ms點下降約50℃（基於Andrews經驗公式）。

多因素耦合作用與工程調控策略

1. 合金元素的協同效應

錳、鎳等元素可進一步穩定奧氏體。例如：碳含量0.5%的鋼中添加2%錳，殘餘奧氏體比例可從10%提升至22%。但需注意，矽會抑製碳擴散，可能抵消部分效果。

2. 熱處理工藝的優化窗口

淬火溫度：中碳鋼（0.4%C）在850℃淬火時殘餘奧氏體為8%，而920℃淬火時可增至14%。

回火參數：200℃回火2小時可使高碳鋼（1.2%C）殘餘奧氏體從35%降至20%，但過度回火（>300℃）會引發碳化物粗化。

3. 先進表征技術的應用

同步輻射X射線衍射顯示，碳含量0.8%的鋼中殘餘奧氏體碳濃度可達1.2%-1.5%（超固溶態），這種富碳區是穩定性的關鍵。

儀器介紹

在許多工業生產加工過程中，對殘餘奧氏體含量的控製非常嚴格，精確測量其含量，對於鋼鐵熱處理過程中產品特性和質量的控製有重大意義。因為化學蝕刻和傳統金相研究存在靈敏度和準確度較低的情況，所以無法做到工業生產中對殘餘奧氏體的精確測量，而X射線衍射法可以測量低至0.5%的殘餘奧氏體含量，故ASTM頒布E975標準方法：X射線法測量近無規結晶取向鋼中殘餘奧氏體的含量。AREX正是根據此標準設計開發，無需依靠 搭載模塊在常規XRD上 實現殘餘奧氏體測試，具有操作簡便、檢測速度快、數據準確等特點，對操作人員要求不高，做到輕鬆上手。

AREX軟件中設置了輸入碳化物含量校正的功能，符合標準要求。