第二章-钢中奥氏体的形成2.ppt

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1、第二章钢中奥氏体的形成1、奥氏体的组织特征2、奥氏体的形成过程第二章钢中奥氏体的形成钢加热时奥氏体的形成是热处理的基础。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，经过适当的冷却方式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过程、转变产物以及材料性能。又称为逆共析相变第二章钢中奥氏体的形成1、奥氏体的组织特征1）奥氏体形成的温度范围根据Fe-Fe3C平衡相图，奥氏体是高温稳定相，相图中GSEJNG是奥氏体稳定存在的

2、区域。Fe-Fe3C合金平衡状态图示意图第二章钢中奥氏体的形成但实际的相变并不是按照状态图中所示的温度进行的，往往存在一定的温度滞后，且温度滞后的程度随加热或冷却速度的增大而增大。实际加热时的相变临界点标以字母c:如Ac1、Ac3、Accm；实际冷却时的相变临界点标以字母r:如Arl，Ar3，Arcm。第二章钢中奥氏体的形成图以0.125℃/min加热和冷却时，Fe-C相图中临界点的移动加热时临界点加注c：Ac1Ac3Accm冷却时临界点加注r：Ar1Ar3Arcm第二章钢中奥氏体的形成定义：C溶于γ–Fe形成的间隙式固溶体。奥氏体的组织通常是

3、由等轴状的多边形晶粒所组成，晶内常可出现相变孪晶。2）奥氏体的组织和结构图2.2奥氏体不锈钢图2.3相变孪晶第二章钢中奥氏体的形成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点阵等称膨胀；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(晶格畸变和点阵常数变化)。实际上，奥氏体的最大碳含量为2.11％

4、（重量),原子百分比为10％，即2.5个晶胞中才有一个C原子。奥氏体结构特点：第二章钢中奥氏体的形成图2.4C原子在γ-Fe点阵中可能存在的间隙位置第二章钢中奥氏体的形成奥氏体可以在室温成为稳定相（合金元素、奥氏体不锈钢）。奥氏体的硬度和屈服强度均不高，因面心立方点阵滑移系统多，奥氏体的塑性很好，易于变形，即加工成形性好；面心立方点阵是一种最密排的点阵结构，致密度高，奥氏体的比容最小；3）奥氏体的性能第二章钢中奥氏体的形成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，可作为高温用钢；奥氏体具有顺磁性，可作为无磁性钢；奥氏体

5、的线膨胀系数大，可制作热膨胀灵敏的仪表元件；奥氏体的导热性能差，故奥氏体钢加热时，不宜采用过大的加热速度，以免因热应力过大而引起工件变形。奥氏体的性能第二章钢中奥氏体的形成2、奥氏体的形成过程第二章钢中奥氏体的形成含碳量：0.0218%6.67%0.77%α+Fe3C→γ晶体结构：体心立方复杂斜方面心立方由于奥氏体与铁素体及渗碳体的碳含量和点阵结构相差很大，因此，奥氏体的形成是一个由α到γ的点阵重构、渗碳体的溶解以及C在奥氏体中的扩散重新分布的过程。（1）奥氏体的形核；（2）奥氏体晶核长大；（3）剩余碳化物的溶解；（4）奥氏体均匀化。第二章钢中

6、奥氏体的形成奥氏体的形成过程图2.5奥氏体的形成过程第二章钢中奥氏体的形成1)奥氏体形核以共析钢为例奥氏体形核位置：主要在F和Fe3C的相界面，其次在珠光体团界、F亚结构(嵌镶块)界面。碳原子的浓度差较大；原子排列不规则，所需的结构起伏较小；晶体缺陷较多，具有较高的畸变能。快速加热时，奥氏体临界晶核尺寸减小，且相变所需的浓度起伏也减小，可在铁素体内的亚晶界上形核。第二章钢中奥氏体的形成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。2)奥氏体长大以共析

7、钢为例一旦奥氏体晶核出现，则在奥氏体内部的C%分布就不均匀，相界面处碳浓度平衡→破坏→再平衡。奥氏体晶核向F和Fe3C两侧的推移速度是不同的。第二章钢中奥氏体的形成(a)T1温度下各相中的碳的浓度图(b)相界面推移示意图2.6共析钢奥氏体晶核长大示意图∆Cr↔k∆Cr↔αdCdx第二章钢中奥氏体的形成图2-7相界面上的碳浓度及扩散C%dCdx第二章钢中奥氏体的形成由于新相奥氏体两个相界面（/和/Fe3C）的碳浓度不等（C/cem＞C/）：C/cem－C/（浓度差）；在铁素体中也存在着碳浓度差（C/cem－C/），也会引起

8、碳从/Fe3C相界面处向/相界面处扩散，扩散使奥氏体中碳的浓度梯度趋于减小。为了维持原来相界面处的局部碳浓度平衡，在/Fe3C相界面处的渗碳体