第2章钢在高温加热时的奥氏体转变.ppt

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1、第2章钢在高温加热时的奥氏体转变研究奥氏体转变的目的本章主要内容γC(4.3)E(2.11)S(0.77)P(0.0218)FDABC%6.69FeHJNA1(727ºC)→Fe3C铁碳相图δα+γαL+γL+Fe3Cγ+Fe3Cα+Fe3CLGQKA3Accm珠光体(P)α+PP+Fe3C2.1奥氏体及其特点1.奥氏体的晶体结构碳原子溶于γ–Fe形成的间隙固溶体；表示：A或γ②碳原子处于八面体中心间隙位置(面心立方晶胞的中心或棱边中点)③但奥氏体的最大溶C量(溶解度)仅为2.11%C原子进入γ–Fe点阵间隙位置引起γ–Fe点阵膨胀；C%增加，奥氏体点阵常数增

2、大2.1奥氏体及其特点1.奥氏体的晶体结构④C原子在A当中分布是不均匀的，存在浓度起伏⑤合金元素(Mn,Si,Cr,Ni,Co)等在γ–Fe中取代Fe原子的位置而形成置换式固溶体2.奥氏体的组织形态奥氏体的组织形态与原始组织、加热速度、加热转变的程度有关。一般由多边形等轴晶粒组成。这种形态也称为颗粒状，在晶粒内部有时可以看到相变孪晶。3.奥氏体的性能奥氏体是钢中的高温稳定相，但若钢中加入足够量的能够扩大相区的元素，则可使奥氏体在室温成为稳定相。因此，奥氏体可以是钢在使用时的一种组织状态，以奥氏体状态使用的钢成为奥氏体钢。Fcc结构塑性加工成形性好最密排的

3、点阵结构比体积小铁原子的扩散系数小热强性好高温用钢线膨胀系数大制作热膨胀灵敏的仪表元件导热性能差不宜采用过大的加热速度，以免引起工件变形顺磁性无磁性钢，相变点和残留奥氏体的测定2.2钢的奥氏体等温转变根据Fe-Fe3C相图，当把钢缓慢加热到共析温度以上时，珠光体将向奥氏体转变。钢在热处理时，通常第一道工序就是把钢加热，使之形成奥氏体组织。通常把钢加热到临界温度以上获得奥氏体的转变过程称为奥氏体化过程。加热时钢中奥氏体的转变过程与条件，对最终形成的奥氏体晶粒尺寸、形态、转变完善程度(如元素的均匀化程度)等有重要影响，而所有这些又都必然影响到热处理后钢

4、的最终组织和性能。原始组织加热方式平衡组织非平衡组织等温加热连续加热1.奥氏体转变热力学相变驱动力奥氏体形成的热力学条件：必须在一定的过热度（T>A1）条件下才能发生。实际生产加热和冷却时的相变是在不平衡的条件下进行的；相变温度与平衡临界温度之间有一定差异；加热时相变温度偏向高温，冷却时偏向低温；加热和冷却速度越快偏差越大。加热时：实际转变温度移向高温，以Ac表示Ac1、Ac3、Accm冷却时：实际转变温度移向低温，以Ar表示Ar1、Ar3、Arcm0.125⁰C/min钢在加热和冷却时临界温度的意义Ac1——加热时珠光体向奥氏体转变的开始温度；Ar1——冷却

5、时奥氏体向珠光体转变的开始温度；Ac3——加热时先共析铁素体全部转变为奥氏体的终了温度；Ar3——冷却时奥氏体开始析出先共析铁素体的温度；Accm——加热时二次渗碳体全部溶入奥氏体的终了温度;Arcm——冷却时奥氏体开始析出二次渗碳体的温度。2.奥氏体转变机制以共析钢为例(1)奥氏体的形核形核的成分、结构条件点阵结构：体心立方复杂正交面心立方奥氏体形核必须依靠系统内的能量起伏、浓度起伏和结构起伏来实现形核位置通常在铁素体和渗碳体的相界面处在两相界面处，碳原子的浓度差较大，有利于获得形成奥氏体晶核所需的碳浓度；两相界面处，原子排列不规则，铁原子有可能通过短程扩散

6、由母相点阵向新相点阵转移，从而促使奥氏体形核，即形核所需的结构起伏较小；在两相界面处，杂质及其它晶体缺陷较多，具有较高的畸变能，新相形核时可能消除部分晶体缺陷而使系统的自由能降低。两相界面处形核，容易满足奥氏体晶核形成所需的能量起伏、浓度起伏和结构起伏，有利于晶核的形成。珠光体团的边界先共析铁素体镶嵌块边界通过渗碳体的溶解、碳原子在奥氏体中的扩散，以及奥氏体两侧的界面向铁素体和渗碳体推移来实现的。(2)奥氏体晶核长大当铁素体完全转变为奥氏体时，仍有部分渗碳体没有转变为奥氏体，称为残余碳化物。A/F界面向F推移速度>A/Fe3C界面向Fe3C推移速度刚形成的A平

7、均碳含量

8、Accm，并保温足够时间，才能获得均匀