本文格式为Word版，下载可任意编辑钢的加热转变 第2章 钢的加热转变 (奥氏体的形成)2.1 奥氏体的形成2.2 奥氏体形成机理 2.3 奥氏体形成动力学 2.4 奥氏体晶粒的长大及其操纵 4 第 2 章 钢的加热转变钢件在热处理、热加工等循环过 程中，其加热温度高于临界点以上时 将得到奥氏体组织，而奥氏体晶粒大 小、亚布局、成分、平匀性以及是否 存在其它相、夹杂物等直接影响钢的 最终性能 回主页 2.1 奥氏体的形成2.1.1 奥氏体的组织布局和性能奥氏体是C原子(多种化学元素)溶入 γ-Fe中构成的固溶体 奥氏体组织奥氏体晶粒一般为等轴状多边形，在 晶粒内有孪晶转变刚终止时，晶粒对比 细小，晶粒边界呈不规矩的弧形，保温后 晶粒长大，晶粒边界趋向平直化上一页 下一页 6 图2.1 1Cr18Ni9Ti钢室温的奥氏体组织7 奥氏体晶体布局奥氏体为面心立 方布局，碳原子位于 晶胞八面体的中心或 棱边的中点 图2.2 奥氏体晶胞及碳原子的可能位臵 上一页 下一页 8 奥氏体的性能奥氏体是最密排的点阵布局，致密度高 ↓ 质量体积最小 奥氏体的点阵滑移系多 ↓ 塑性好，屈服强度低，易于加工变形上一页 下一页 9 奥氏体具有顺磁性↓ 奥氏体钢可作为无磁性钢 奥氏体线膨胀系数大 ↓ 奥氏体钢制造热膨胀灵敏的仪表元件 奥氏体导热性最差，奥氏体钢加热时， 热透慢，加热速度应慢一些。
上一页 下一页 10 2.1.2 奥氏体的形成条件 驱动力自 由 能 差 ΔGV 即 为 P→A转变的驱动力 转变务必远离平衡态， 即存在过热度ΔT图2.3 珠光体和奥氏体自由能与温度的关系 上一页 下一页 11 加热和冷却时的临界点加热： A1-Ac1 A3-Ac3 Acm-Acmcm 冷却：A1-Ar1 A3-Ar3 Acm-Arcm图2.4 加热和冷却速度为0.125℃/min时相变点的变动12 2.2 奥氏体形成机理珠光体 奥氏体马氏体 2.2.1 珠光体类组织向奥氏体的转变奥氏体的形核 奥氏体优先 形核的位置上一页 α/Fe3C界面或 珠光体团界面下一页 13 α/Fe3C界面形核理由1)易于获得所需的浓度起伏 2 )易于获得所需的布局起伏在两相界面 处，原子排列不规矩，铁原子有可能通过 短程分散，由母相点阵向新相点阵转移， 得志形核所需的布局 3 )易于获得所需的能量起伏新相形核时 可消释片面晶体缺陷，使系统的自由能降 低，产生的应变能也易于借助相界 ( 晶界 ) 流变而释放上一页 下一页14 奥氏体晶核长大奥氏体的长大过程是γ/α和γ/Fe3C两个相界面 向原来的铁素体和渗碳体中推移的过程。
A+F A+Fe3C 图2.5 共析钢奥氏体晶核长大 (a) T1温度下各相中C的浓度 (b) 相界面的推移 15 奥氏体中的碳浓度差是相界面推 移的驱 动力，相界面推移的结果是Fe3C不断溶解，α 相逐步转变为γ相 剩余碳化物溶解奥氏体长大过程中，由于 Cγ/Fe3CCγ/α, 因此长大中的奥氏体溶解铁素体的速度始终 大于溶解渗碳体的速度，故在共析钢中总是 铁素体先消散，剩有剩余渗碳体上一页 下一页 17 奥氏体成分平匀化残留Fe3C全部溶解后，碳在奥氏体中的分 布仍不平匀持续加热或保温，使碳原子充分 分散，整个奥氏体中碳的分布趋于平匀 奥氏体的形成过程分为四个阶段： 1奥氏体形核 个方向长大 氏体平匀化 2奥氏体晶核向F及Fe3C两 3剩余碳化物溶解 4奥 上一页 下一页 18 亚共析钢F+PAc1以上 A +F Ac3以上 A 过共析钢P +Fe3CAc1以上 Fe3C+A Accm以上 A 上一页 下一页 19 2.3 奥氏体形成动力学研究奥氏体的转变量与温度和时间的关系 2.3.1 奥氏体等温形成动力学1. 奥氏体等温形成动力学曲线的建立 将若干小试样急速加热到AC1以上的不同温度， 保温不同时间后，急速水淬； 用金相法测定奥氏体的转变量与时间的关系(实 际上是测定奥氏体水淬后转变成马氏体的量与 时间的关系)。
上一页 下一页 22 图2.6 共析钢奥氏体等温形成动力学曲线上一页 下一页 23 2. 曲线的特点 奥氏体形成需要确定的孕育期加热温度愈高， 孕育期愈短 等温转变开头阶段，转变速度渐增，在转变量 约为50%时最快，之后逐步减慢 加热温度越高，奥氏体的形成速度越快由于 随着温度的升高，过热度增加，使临界晶核半 径减小，所需的浓度起伏也减小 加热温度越高，奥氏体等温形成动力学曲线就 越向左移，奥氏体等温形成的开头及终了时间 缩短 24上一页 下一页 图2.7 共析钢等温形成动力学图 (Time-Temperature-Austenitization,TTA图)25 3亚共析钢和过共析钢碳钢奥氏体等温形成图 P (b)亚共析钢(WC0.45%) (a)过共析钢(WC1.2% )奥氏体等温形成图 奥氏体等温形成图 2.3.2 连续加热时奥氏体形成动力学与等温转变相比,其五大特点：在确定加热速度范围内，相变临界点随加 热速度增大而向高温移动； 相变是在一个温度范围内完成的加热速 度很大时，难以用Fe-Fe3C状态图来判断钢 加热时的组织状态; 奥氏体形成速度随加热速度增大而增大。
加热速度越快，转变开头和终了的温度就 越高，转变所需时间越短；(V1V2V3V4) 图2.8 共析钢连续加热时的奥氏体形成图27 — 6 —。