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1、§2－3奥氏体形成的动力学1.A等温形成动力学研究A等温形成动力学的方法：等温转变图：①A形成需要一定的孕育期.②等温转变开始阶段,转变速度↑→在转变50%时↑↑,然后逐渐↓.这是由于在开始阶段,已形成的晶核不断长大,同时又不断形成新的晶核并不断长大,因此单位时间内形成的A数量↑；当转变量超过50%后,未转变的P↓→新形成的晶核↓。此外,不断长大的A会越来越多地彼此接触,使这部分A的长大速度减小为零,因此单位时间内形成的A量越来越少。③温度↑→A的形成速度↑:过热度↑,使临界晶核半径↓,所需的浓度起伏也减小
2、。将不同温度下奥氏体等温形成的转变开始点和转变结束点连接起来,得到奥氏体等温转变动力学图.又称为等温时的时间-温度-奥氏体化图,即等温TTA图(Time-Temperature-Authentication的缩写)。TTA图由四条曲线构成：奥氏体转变开始线,奥氏体+残留碳化物线,不均匀奥氏体线和均匀奥氏体线。测出工业用钢的TTA线对热加工生产具有重要意义。由该图可以确定奥氏体化时的加热温度和保温时间。2.连续加热时A形成动力学形核、长大、碳化物的溶解以及A均匀化完成的。在连续加热条件下——新的特点:①转变是
3、在一个温度范围内完成的；②加热速度↑→临界点↑，转变开始温度升高，转变的温度范围变宽，转变完成的时间↓；③A成分的不均匀性随加热速度↑→↑其原因是GSE相区随温度的↑→↑④随加热速度↑→过热度↑,A转变的热力学和动力学条件不断充分，形核率↑↑,保温时间↓↓→获得超细的晶粒度。由Hall-Petch关系σs=σi+Kd-1/2，晶粒细化→强韧性↑。加热速度(℃/S)最高C%量微区501.451301.602301.703.A形成动力学的理论处理固态相变动力学的理论研究：对问题的近似解,或是半定量的数学处理.1
4、)A的形核按均匀形核考虑,A形核率I与温度之间的关系为：I=C'exp(-Q/KT)exp(-G*/KT)C'－常数右侧三项：均随温度的↑→↑.第一项C'与A核所需碳含量有关.由铁碳相图知,随温度↑→能稳定存在的A最低碳含量沿GS线↓,故形核所需碳浓度起伏↓,核愈易形成,C'↑；第二项exp(-Q/KT)：原子扩散能力随温度↑,Q不变→exp(-Q/KT)↑,即温度↑→原子活动能力↑,能克服位垒进行扩散的原子数↑.第三项exp(-△G*/KT)：自由焓差值△GV对形核的作用,温度↑→过热度↑,△GV↑,临界
5、形核功△G*↓→exp(-△G*/KT)↑.这三项的共同作用使形核率I随A形成温度的↑→↑↑.当温度从740℃↑→800℃时形核率I↑270倍。2)A长大线速度——长大机制有关A在F和渗碳体之间形核时，A的长大受碳在A中的扩散所控制。此时，A两侧界面将分别向F与Fe3C推移，A长大速度V向两侧推移的速度——主要取决于碳原子在A中的传输速度。碳原子的传输速度取决于碳在A中扩散系数及浓度梯度。扩散系数随温度↑→↑。浓度梯度则与A的厚度以及取决于温度的浓度差。根据扩散公式可以导出A向F推移的线长大速度及A向渗碳体
6、推移的线长大速度为：实验表明：当温度由730℃↑→800℃时线长大速度↑82倍.当A与渗碳体被F隔离时，A的长大将受碳在铁素体中的扩散所控制。同样可推得奥氏体向铁素体推移的线速度为:虽然碳在F中的扩散系数大于碳在A中的扩散系数，但(2-4)式中浓度梯度的远小于式(2-2)中的浓度梯度，故。4．影响A形成速度的因素——主要有温度、成分和原始组织1)钢的成分在亚共析钢中,随着碳含量的增加,A的形成速度加快，这显然与Fe3C/α界面面积增加和碳在A中的扩散系数随碳含量的增加而增加有关。合金元素的影响可以归纳为以下
7、几个方面：①改变A的形成温度:扩大γ相区的元素如锰、镍、氮等，使AC1和AC3降低；缩小γ相区的元素如铬、钨、钼等,则使AC1和AC3升高.②通过影响碳的扩散系数而影响A的长大速度.例如铬、钨、钼等元素↓碳在A中的扩散系数→↓A的长大速度；而镍、钴等元素↑碳在A中的扩散系数→A的长大速度↑.③合金碳化物使碳化物在A中溶解的时间和A成分均匀化的时间加长.④合金元素本身在钢中扩散很慢,因此,不论是溶于F还是形成碳化物,A成分均匀化所需的时间都要加长.2)原始组织渗碳体的形态影响奥氏体的形核率和长大线速度。片状珠
8、光体中界面多于球状珠光体，因此奥氏体在片状珠光体中的形核率和长大线速度高于球状珠光体。同样奥氏体在细片状珠光体和细粒状珠光体中的形核率和长大线速度高于在粗片状珠光体和球状珠光体。§2-4A晶粒长大及其控制晶粒长大是一个自发进行的过程——降低体系能量。1．研究A晶粒长大的必要性晶粒大小对钢的性能有很大的影响:如屈服强度与晶粒大小所遵循的H-P关系式：晶粒愈细小强度愈高。晶粒细小可以使钢的强韧性同时提高。细晶粒还可以
