钢中奥氏体的形成ppt课件.ppt

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1、第4章钢中奥氏体的形成本章重点及难点重点：掌握钢件在加热过程中的组织转变规律掌握奥氏体晶粒大小的影响因素及控制措施难点：奥氏体的形成机理概述热处理工艺一般由加热、保温和冷却三个阶段组成，其目的是为了改变金属或合金的内部组织结构，使材料满足使用性能要求。除回火、少数去应力退火，热处理一般均需要加热到临界点以上温度使钢部分或全部形成奥氏体，经过适当的冷却使奥氏体转变为所需要的组织，从而获得所需要的性能。奥氏体晶粒大小、形状、空间取向以及亚结构，奥氏体化学成分以及均匀性将直接影响转变、转变产物以及材料性能。奥氏体晶粒的长大直接影响材料的

2、力学性能特别是冲击韧性。综上所述，研究奥氏体相变具有十分重要的意义。4.1奥氏体的结构、组织与性能4.1.1奥氏体的结构C溶于γ–Fe的八面体间隙形成间隙式固溶体。1.C原子位于γ–Fe点阵的中心和棱边的中点(八面体间隙处)；2.C原子进入γ–Fe点阵间隙位置引起γ–Fe点阵膨胀；C%增加，奥氏体点阵常数增大，但奥氏体的最大溶C量(溶解度)为2.11%3.C原子在奥氏体中分布是不均匀的，存在浓度起伏；4.合金元素原子(Mn、Si、Cr、Ni等)溶入奥氏体中取代Fe原子的位置，形成置换式固溶体，称合金奥氏体。4.1.2奥氏体的组织奥

3、氏体组织通常为等轴状多边形晶粒，这与(1)原始组织有关(2)加热速度有关(3)转变程度有关不平衡加热奥氏体晶粒呈针状或球状奥氏体组织通常由等轴状的多边形晶粒组成，晶内常可出现相变孪晶。奥氏体的存在高温时存在：是钢中的高温稳定相室温时存在：是在钢中加入足够多的能扩大相区的元素，可使奥氏体在室温时成为稳定相。4.1.3奥氏体的性能1.机械性能：(1)屈服强度、硬度低(2)塑性、韧性高；(3)热强性高2.应用：(1)变形加工成型；(2)奥氏体不锈钢耐蚀性；(3)膨胀仪表灵敏元件。易于变形加工成型；物理性能因面心立方点阵是一种最密排的点

4、阵结构，致密度高，所以奥氏体的比容最小；奥氏体的导热性差，故奥氏体钢加热时，不宜采用过大的加热速度，以免因热应力过大引起工件变形；奥氏体的线膨胀系数大，因此奥氏体钢也可用来制作热膨胀灵敏的仪表元件；奥氏体具有顺磁性，而奥氏体的转变产物均为铁磁性，所以奥氏体钢又可作为无磁性钢；单相奥氏体具有耐腐蚀性；奥氏体中铁原子的自扩散激活能大，扩散系数小，因此奥氏体钢的热强性好，可以作为高温用钢。4.2奥氏体的形成钢的临界温度根据Fe-Fe3C相图，温度在A1以下钢的平衡组织为珠光体。当温度超过A1时，珠光体将转变为奥氏体，亚共析钢或过共析钢分

5、别加热到A3或Acm温度以上，才能得到均匀的单相奥氏体组织。A1、A3、Acm称为钢加热或冷却过程中组织转变的平衡临界温度，即在非常缓慢加热或冷却条件下钢发生组织转变的温度。钢进行热处理时，其组织转变并不按铁碳相图上所示的平衡温度进行，通常都有不同程度的滞后现象。加热或冷却速度越快，滞后现象越严重。临界温度的影响因素：化学成分加热速率冷却速率合金元素对相区的影响具有面心立方晶格的Ni、Mn、Cu等元素以及N和C是扩大相区元素具有体心立方晶格的Cr、Mo、W、Ti等元素是缩小相区元素所有的合金元素都使S点和E点向左移。奥氏体的

6、形成过程奥氏体的形成由四个基本过程组成：形核长大渗碳体的溶解成分的均匀化亚共析钢Wc=0.20%Wc=0.40%Wc=0.60%亚共析钢（a）（b）Wc=1.2%的过共析钢缓冷后的组织（a）硝酸酒精浸蚀（b）苦味酸钠浸蚀过共析钢奥氏体长大过程是依靠原子扩散完成的。原子扩散包括：(1)Fe原子自扩散完成晶格改组；(2)C原子扩散使奥氏体晶核向α相和Fe3C相两侧推移并长大。1.C原子扩散一旦奥氏体晶核出现，则在奥氏体内部的C%分布就不均匀，由图可见。GESPC1C2C3C4T1C1：与Fe3C相接的奥氏体的C%；C2：与F相接的奥氏

7、体的C%；C3：与Fe3C相接的F的C%；C4：与奥氏体相接的F的C%；GQ+C2C%AFe3CFC1C4C3珠光体片间距在T1温度下由于C1、C2、C3、C4不同导致奥氏体晶核形成时，C原子扩散，扩散的结果破坏了T1温度下C%的浓度平衡，迫使与奥氏体相接的F和Fe3C溶解恢复T1温度下C%的浓度平衡，如此历经“破坏平衡”、“建立平衡”的反复，奥氏体晶核长大。2.奥氏体晶格改组一般认为，平衡加热过热度很小时，通过Fe原子自扩散完成晶格改组。也有人认为，当过热度很大时，晶格改组通过Fe原子切变完成。4.3奥氏体动力学相变动

8、力学是研究相变的快慢问题。分为等温转变动力学和连续转变动力学。4.3.1奥氏体等温形成动力学等温转变动力学研究方法金相法膨胀法热分析法t1t2温度时间t1t2温度时间等温加热等温冷却2.奥氏体等温形成动力学曲线奥氏体等温形成动力学曲线是指在一定