在鋼的奧氏體化進(jìn)程中，一般需經(jīng)歷三個(gè)基本過(guò)程，即奧氏體的形核與長(zhǎng)大，殘余奧氏體的溶解和奧氏體的均勻化。為使這三個(gè)過(guò)程順利進(jìn)行，需要通過(guò)加熱溫度來(lái)提供動(dòng)力，由加熱時(shí)間給予保證，否則鋼的奧氏體化過(guò)程不完全，鋼管冷卻后的組織和性能就不會(huì)合格。
在制訂加熱工藝時(shí)，應(yīng)充分考慮鋼中的合金元素、鋼管的加熱溫度、原始組織和尺寸對(duì)鋼的奧氏體變化的影響。一般來(lái)講，鋼管的加熱溫度越高，奧氏體轉(zhuǎn)變的時(shí)間就越短;合金元素含量越高，奧氏體化時(shí)間就越長(zhǎng);鋼的原始組織越彌散，奧氏體化速度就越快;而鋼管的壁厚越厚，則需要加熱的時(shí)間就越長(zhǎng)。
鋼管奧氏體化之后，根據(jù)其不同的碳含量和不同的冷卻速度，可以得到珠光體類型組織、貝氏體類型組織、馬氏體類型組織。如果熱處理工藝控制不當(dāng)，就有可能產(chǎn)生魏氏組織，如圖3-6所示。
魏氏組織是因鋼在高溫加熱條件下形成的粗晶粒奧氏體在冷卻時(shí)，游離的鐵素體除沿晶界析出之外，還有一部分會(huì)從晶界伸向晶粒內(nèi)部或在品粒內(nèi)部獨(dú)自析出，形成片狀的鐵素體而分布在珠光體上的一種組織。魏氏組織被認(rèn)為是鋼的一種過(guò)熱組織，對(duì)鋼管的綜合性能有不良影響(但該組織在高溫持久性能方面比較優(yōu)異)，魏氏組織中鐵素體和滲碳體的針片，橫七豎八的割裂了鋼的基體而形成許多脆弱面.以致使鋼的常溫強(qiáng)度降低，脆性增加。
程度較輕的魏氏組織可采用適當(dāng)溫度的正火來(lái)消除，而程度較重的魏氏組織可用二次正火來(lái)消除。第一次正火溫度較高.第二次正火溫度較低。同時(shí)還有細(xì)化晶粒的作用。
鐵一碳平衡圖是制訂鋼管熱處理加熱溫度的重要依據(jù)，也是研究平衡狀態(tài)下鐵一碳合金的成分、金相組織與性能的基礎(chǔ)。它說(shuō)明了鐵一碳合金在極其緩慢的加熱和冷卻過(guò)程中的相組織、成分、溫度及其相互之間的關(guān)系。如圖3-7所示。
過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖(簡(jiǎn)稱TTT圖)以及過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖(簡(jiǎn)稱CCT圖)，是制訂熱處理冷卻速度的重要依據(jù)。
TTT圖表示奧氏體化后的鋼在臨界溫度(A1)以下的不同溫度條件下保溫時(shí)的等溫時(shí)間和轉(zhuǎn)變址之問(wèn)的關(guān)系。圖3-8是共析碳鋼的TTT圖。圖3-8中左邊一條曲線是等溫轉(zhuǎn)變開始線，右邊一條曲線是轉(zhuǎn)變終了線。其上部向A1線趨近而不相交,下部則與Ms線相交。Ms線是馬氏體轉(zhuǎn)變開始線。
尤其需要指出的是，當(dāng)鋼的成分、奧氏體化條件、形變和應(yīng)力狀態(tài)不同時(shí)，TTT圖的形狀和在溫度一時(shí)間坐標(biāo)中的位置有很大的差異。但是，其轉(zhuǎn)變的基本規(guī)律大致相同.都有三個(gè)等溫轉(zhuǎn)變區(qū)間，即高溫區(qū)為珠光體轉(zhuǎn)變區(qū);中溫區(qū)為貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū);低溫區(qū)為馬氏休轉(zhuǎn)變區(qū)。
圖3-9是共析碳鋼的CCT圖。CCT圖反映了奧氏體化后的鋼以不同冷速連續(xù)冷卻時(shí)，其組織轉(zhuǎn)變開始及終止的溫度與時(shí)間的關(guān)系。由圖3-9可見(jiàn)，共析碳鋼的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變比較簡(jiǎn)單，基本上是三條線分成四個(gè)區(qū)，當(dāng)冷卻速度較慢時(shí)，形成珠光體類組織;而冷卻速度大于臨界速度(致使全部馬氏體化的最小冷卻速度)υk時(shí)，便形成了馬氏體組織;在略低于υk 速度冷卻時(shí)，可形成屈氏體+馬氏體組織。
與TTT圖類似，當(dāng)鋼的成分和奧氏體化的條件、形變和應(yīng)力狀態(tài)不同時(shí)，雖然過(guò)冷奧氏體鋼連續(xù)轉(zhuǎn)變圖的形狀和位置有差異，但是其轉(zhuǎn)變的基本規(guī)律卻是大致相同的，即以大于臨界冷卻速度“連續(xù)冷卻，可以抑止珠光體及貝氏體轉(zhuǎn)變，而全部發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變;轉(zhuǎn)變溫度比等溫轉(zhuǎn)變的低，所需時(shí)間也長(zhǎng);在連續(xù)冷卻條件下，共析碳鋼只有珠光體轉(zhuǎn)變而無(wú)貝氏體轉(zhuǎn)變，過(guò)共析碳鋼多一個(gè)碳化物析出區(qū)，亞共析碳鋼多一個(gè)鐵素體和貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)。
CCT圖還顯示出，鋼在不同的連續(xù)冷卻條件下，可以得到的組織和相應(yīng)的硬度。為了使鋼管獲得優(yōu)良的組織和性能在某些無(wú)縫鋼管產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中，明確規(guī)定了熱處理的方式、加熱溫度、回火溫度和冷卻速度。
