CH3.4奥氏体晶粒长大与控制PPT(11级).ppt

奥氏体和钢在加热过程中的转变 授课 朱世杰 奥氏体和钢在加热过程中的转变 授课 朱世杰 * * 3.4 奥氏体晶粒长大及其控制 * * 3.4.1 晶粒大小与力学性能的关系 晶粒大小对材料的性能影响很大，材料的屈服强度σs与晶粒直径d符合Hall-Petch公式 ：σs =σ0 +Kd?-?1/2?? 式中，σ0和K是两个与材料有关的常数。可见，晶粒越细小，材料的强度越高。不仅如此，晶粒细小还可以提高材料的塑性和韧性。 * * 举例： 奥氏体的晶粒大小对钢随后的冷却转变及转变产物的组织和性能都有重要影响。 例如： 将合金结构钢的奥氏体晶粒度从9级细化到15级后钢的屈服强度（调质状态）从1150MPa提高到1420MPa,并使它的脆化转变温度从-50℃下降到-150℃。 将低碳钢的铁素体晶粒从8级细化到16级后钢的屈服强度（退火状态）从200MPa提高到550MPa。 ? 将碳素工具钢的奥氏体晶粒度从8级细化到15级后，钢的硬度（淬火低温回火状态）从HRC63.5提高到HRC65。 * * 3.4.2 奥氏体晶粒度 1. 奥氏体晶粒度概念和评定方法 奥氏体晶粒的大小是用晶粒度来度量的。可用晶粒直径、单位面积中的晶粒数等方法来表示晶粒大小。 晶粒度的评定一般采用比较法，即金相试样在放大100倍的显微镜下，与标准的图谱相比。将钢的奥氏体晶粒度分为8级，1级最粗，8级最细。0级以下为超粗晶粒，8级以上超细晶粒。 钢中八级奥氏体晶粒度标准图谱 * * 钢中八级奥氏体晶粒度标准图谱 * * 奥氏体晶粒度级别（N）： 生产上用晶粒度N表示晶粒大小，晶粒度级别与晶粒的大小有如下关系： n = 2N-1 其中n表示放大100倍时，1平方英寸（645.16㎜2）上的晶粒数。（GB6394－86）n越大，N越大，晶粒越细。 n0= 2N+3 其中n0表示放大1倍时，1平方毫米上的晶粒数。 * * * * 2.奥氏体起始晶粒度、本质晶粒度、实际晶粒度 ① 起始晶粒度 奥氏体转变刚刚完成，即奥氏体晶粒边界刚刚相互接触时的奥氏体晶粒大小称为起始晶粒度。 通常情况下，起始晶粒度总是比较细小、均匀的。起始晶粒大小取决于形核率和长大速度。加热转变终了时所得奥氏体晶粒度称为起始晶粒度。 ② 实际晶粒度 钢在某一具体的加热条件下实际获得的奥氏体晶粒的大小称为实际晶粒度。 实际晶粒度取决于本质晶粒度和实际热处理条件。实际晶粒一般总比起始晶粒大。冷却开始时奥氏体晶粒度称为实际晶粒度。 * * 3.本质晶粒度 在930±10℃，保温3～8h后测定的奥氏体晶粒大小称为本质晶粒度。如晶粒度为1～4级，称为本质粗晶粒钢，晶粒度为5～8级，则为本质细晶粒钢。 本质晶粒度表示在规定的加热条件下，奥氏体晶粒长大的倾向性大小。而不能认为本质细晶粒钢在任何加热条件下晶粒都不粗化。钢的本质晶粒度与钢的成分和冶炼时的脱氧方法有关。一般用Al脱氧或者含有Ti、Zr、V、Nb、Mo、W等元素的钢都是本质细晶粒钢，因为这些元素能够形成难熔于奥氏体的细小碳化物或氮化物质点，阻止奥氏体晶粒长大。只用硅、锰脱氧的钢或者沸腾钢一般都为本质粗晶粒钢。 * * 钢的本质晶粒度对热处理工艺的影响 * * 2.4.3 奥氏体晶粒长大 一.长大现象 在加热转变中，保温时间一定时，随保温温度升高，奥氏体晶粒不断长大，称为正常长大。图中曲线1。 在加热转变中，保温时间一定时，随保温温度升高，奥氏体晶粒长大不明显，必须当温度超过某一定值后，晶粒才随温度升高而急剧长大，称为异常长大，图中曲线2。 * * 1. 奥氏体晶粒长大驱动力 奥氏体晶粒的长大是通过晶界的迁移而进行的，晶界迁移的驱动力来自奥氏体晶界迁移后体系总的自由能的降低，即界面能的降低。 对于球面晶界，当其曲率半径为r，界面能为γ，指向曲率中心的驱动力△P为： △P = 2γ/r 可见：r↓， △P↑；r = ∞， △P = 0。 二. 奥氏体晶粒长大机理 即晶