二章钢的加热转变

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1、2016-10-12§2-1奥氏体的形成一、奥氏体的结构金属热处理1）γ-Fe的面心立方晶格第二章钢的加热转变2）碳溶解于γ-Fe面心立方晶格的八面体间隙（有效间隙半径0.053nm,碳原子半径0.077nm）主讲教师从善海3）容碳能力较大：在727℃时材料与冶金学院金属材料工程系溶碳为wt%=0.77，1148℃时wt%=2.11。碳原子在γ-Fe中可能的间隙位置二、奥氏体的性能碳氮等间隙原子均位于奥氏体晶胞八面体间隙中心及面心立方晶胞的中心和棱边的中点。理论上：每一个（1）磁性：八面体的中心各容纳一个碳原子，则碳的最大溶解度奥氏

2、体具有顺磁性。可作为无磁钢，如：奥氏体不锈钢应为约20wt%。实际上碳的最大溶解度为2.11wt%，这1Cr18Ni9Ti、OCr25Ni20等是无磁钢。是由于γ-Fe的八面体间隙的半径仅为0.053nm，比碳（2）比容：原子的半径0.077nm小。碳原子溶入将使八面体发生在钢的各种组织中，奥氏体的比容最小。可利用这一点调整较大的膨胀，产生畸变，溶入越多，畸变越大，晶格残余奥氏体的量，以达到减少淬火工件体积变大的目的。将不稳定，因此不是所有的八面体间隙中心都能溶入一个碳原子，溶解度是有限的。碳原子溶入奥氏体中，奥氏体是最密排的点阵结

3、构，致密度高，其体积质量比钢中铁素体、马氏体等相的体积质量小。钢被加热到奥氏体相区时，体积收缩，使奥氏体晶格点阵发生均匀对等的膨胀，点阵常数随冷却时，奥氏体转变为铁素体、珠光体等组织时，体积膨胀，容易着碳含量的增加而增大,产生应变能。引起内应力和变形。（3）膨胀系数：（5）力学性能：高塑性、低屈服强度奥氏体的线膨胀系数比铁素体和渗碳体的平均线膨胀系数高出约一倍。故奥氏体钢也可被用来制作要求热膨胀灵敏的仪表奥氏体的点阵滑移系多，故奥氏体的塑性好，屈服强度元件。低，易于加工塑性成形。故奥氏体钢可作为高温用钢。（4）导热性：也正是奥氏体具

4、有高塑性、底屈服强度，所以锻造、轧除渗碳体外，奥氏体的导热性最差。因此，为避免热应力引制才加热到奥氏体相区进行钢锭，即：将钢坯、钢材加起的工件变形，奥氏体钢不可采用过大的加热速度加热。热到1100˚C以上奥氏体化，然后进行锻轧，塑性加工成碳素钢中不同组织的导热系数：铁素体27.1、珠光体51.9、马氏体材或加工成零部件。29.3，奥氏体14.6，渗碳体4.2。除渗碳体外，奥氏体的导热性最差，尤其是合金度较高的奥氏体钢更差，所以，厚钢件在热处理过程中应当缓慢冷却和加热，以减少温差热应力，避免开裂。12016-10-12三、奥氏体的显微

5、组织一般的情况下奥氏体的组织是由多边形的等轴晶粒所组成，在晶粒内部有时可以看到相变孪晶。其组织形态与原始组织、加热速度、加热转变的程度有关。主要有三种组织状态：组织形态有三种②快速加热时可①通常为颗粒状③充分长大后为形成针状等轴多边形状奥氏体显微组织（晶内有孪晶）1000×四、奥氏体形成的条件奥氏体显微组织1.铁碳平衡相图中奥氏体形成的形成温度平衡是在极缓慢小于0.125℃/min加热条件下，达到A1（727℃）时，由珠光体（P）转变为奥氏体转变为A先共析FPA的次序或Fe3CFe-C平衡相图Fe-C平衡各区组织图22016-10-

6、12钢由加热前的组织转变为无论是退火、正火、淬火、奥氏体被称为钢的加热转渗碳等，都首先要把钢件加热到奥氏体状态。变或奥氏体化过程。完全奥氏体化部分奥氏体化℃Ac3Ac1保温珠光体加热等温贝氏体室温：钢马氏体铁-碳平衡相图时间2.实际加热（冷却）条件下的临界温度在加热（冷却）速度大于0.125℃/min时，对临界点A1，A3，Acm产生的影响：●加热时的临界温度用脚标C表示：AC1、AC3、ACcm；片状珠光体●冷却时的临界温度（T8钢990℃炉冷）500×用脚标r表示：Ar1、Ar3、Arcm。●珠光体被加热到A1以上而转变为奥氏体

7、驱动力奥氏体形成的热力学条件是：必须在A1温度以上（即在一定的过热条件下）奥氏体形成的热力学条件PA转变的驱动力为:奥氏体才能形成。自由能差△Gv=Gp-Gr●△T（过热度），则△Gv，转变速度也就愈快。珠光体与奥氏体的自由能均随温度的升高而降低，但是下降的速度不同，相交于某一温度，该交点所对应的温度即A1（727℃）。右图是珠光体、奥珠光体（P）和奥氏体（γ）自由能氏体的自由能与温度的关系。随温度的变化曲线（示意图）32016-10-12§2-2奥氏体形成机理加热过程中，珠光体向奥氏体转变的四个过程☆珠光体P奥氏体Aа+Fe3Cγ

8、①奥氏体核的形成а-0.02%c+Fe3C-6.69%c②奥氏体核的长大③渗C体的溶解γ-0.77%c④奥氏体成分的均匀化。奥氏体的核是在F与Fe3C的交界面形成机理上通过碳原子的扩散机构形成的。①奥氏体形核②奥氏体的长大形核位置：优