钢中奥氏体的形成[精选].ppt

相变驱动力： ?Gv 系统自由能变化： ?G=V·?Gv + S? +V ?Gs V： S： ?：单位面积界面能 ?Gs：应变能 注：奥氏体在高温下形成，应变能较小，相变的阻力主要是界面能 共析钢奥氏体和珠光体的体积自由能随温度的变化曲线：交于Α1点（727°C） 727°C时，两相自由能相等，相变不会发生 高于A1时，ΔGv为负值，珠光体将转变为奥氏体。反之奥氏体将转变为珠光体。 相变必须在有过热（过冷）的条件下才能进行 三种A晶粒度： 起始晶粒度：A形成过程刚结束时的晶粒度 取决于形核率N和线生长速度V， N/V值越大，n越大，晶粒越细 加热温度对奥氏体晶粒大小的影响 实际晶粒度：热处理加热终了时的晶粒度 取决于钢材的本质晶粒度及实际加热条件。加热温度越高，保温时间越长，越粗大 本质晶粒度：YB27—64（930±10oC、保温3~8h）的晶粒度： 本质细晶粒钢，本质粗晶粒钢 表示钢在一定的条件下A晶粒长大的倾向性，决定于钢种、冶炼方法等 二、影响A晶粒长大的因素 A晶粒形成后，长大，规律：大晶粒吞并周围小晶粒而使总晶界面积减小 长大驱动力：界面能减小，与晶界曲率半径和界面能有关。 晶界曲率半径越小（晶粒越细），界面能越大，A晶粒长大驱动力越 大，即晶粒长大的倾向性越强。 长大阻力：分布在晶界上的未溶粒子则对晶界起钉扎作用 可见，晶粒长大过程受加热速度、加热温度、保温时间、钢的成分、未 溶粒子的性质、数量、大小和分布，以及原始组织等因素的影响。 （一）加热温度和保温时间的影响 温度越高，时间越长，A晶粒就越粗大。 每一温度保温过程中都有一个加速长大期，一定的大小后，长大趋势将减缓直至停止长大。 温度越高，A晶粒长大得越快，也长得越大。 A晶粒大小与加热温度、保温时间的关系（0.48%C，0.82%Mn钢） A晶粒平均长大速度 （晶粒平均直径随时间的变化率）与晶界迁移速率及晶粒长大驱动力（总晶界能?）成正比，与晶粒平均直径 成反比 K′—常数 k—波尔兹曼常数； T—绝对温度； ?Gm—扩散激活能； 由可见，加热温度升高，A晶粒长大速度成指数关系迅速增大。同时，晶粒越细小，界面能越高，晶粒长大速度越大。当晶粒长大到一定限度时，由于 增大，σ减小，而使 降低，即长大速度减慢。 （二）加热速度的影响 加热速度越大，A形成温度越高，形核率与长大速度之比随之增大（见表2-1），因此快速加热时可以获得细小的起始晶粒度。加热速度越快，A起始晶粒度越细小（图2-19）。所以，快速加热，短时间保温可以获得细小的A晶粒。 但如长时间保温，由于A起始晶粒细小，加之加热温度高，A晶粒很容易长大。 图2-19 奥氏体晶粒大小与加热速度的关系 * * 第二章 钢中奥氏体的形成 奥氏体化： 加热转变与奥氏体的意义： 本章：了解奥氏体，讨论平衡组织加热时奥氏体形成规律，非平衡组织加热时奥氏体的形成 奥氏体：钢中的奥氏体是碳溶于?-Fe形成的间隙固溶体， C原子在?-Fe八面体中心空隙，即fcc晶胞中心或棱边中点 第一节 奥氏体的结构、组织和性能 间隙大小：?-Fe点阵常数为3.64?时，最大空隙的半径为0.52?，C原子半径0.77? 奥氏体点阵常数：C原子进入空隙后，引起点阵畸变，点阵常数增大。溶入碳越多，点阵常数越大。 碳在奥氏体中最大溶解度：2.11wt%（1148oC），而不是八面体空隙被填满时的17.7wt%。按最大溶解度计算，大约2.5个?-Fe晶胞中才有一个C原子。 合金钢中的奥氏体：是C及合金元素溶于γ-Fe中形成的固溶体。Mn、Si 、Cr、Ni、Co等合金元素溶入γ-Fe后将取代Fe原子形成置换式固溶体，引起点阵畸变和点阵常数变化。所以合金奥氏体的点阵常数除与碳含量有关外，还与合金元素的含量及合金元素原子和Fe原子的半径差等因素有关。 稳定存在温度：Fe-C合金：727℃以下不稳定相 Fe-C合金中加入足够数量的扩大?相区的合金元素，室温、室温以下稳定 奥氏体钢：能在室温下以奥氏体状态使用的钢。奥氏体呈顺磁性，无磁钢 奥氏体的物理性能：密度最高，比体积最小，线膨胀系数最大，导热性能最差，加热速度？ 滑移系多，屈服强度低，易塑性变形，塑性成型？ Fe-Fe3C相图： A1以下： A1以上： 继续升温： 亚共析钢 过共析钢 奥氏体的成份沿GS和ES曲线变化 GSE线以上，