7-第七讲-钢在加热时的转变
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薛小怀 副教授
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（c）合金元素的影响： 钢中的合金元素，凡是能形成稳定碳化物 的元素(如Cr、W、Mo、Nb、V、Zr、Ti)、形 成氮化物的元素(如Al)，都会阻碍奥氏体晶粒 长大，而Mn和P则加速奥氏体晶粒长大。
薛小怀 副教授
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薛小怀 副教授
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加热时钢的晶粒长大倾向示意图
薛小怀 副教授
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实际晶粒度：在具体加热条件下得到的奥 氏体晶粒大小。实际晶粒度直接影响钢在冷 却后的组织和性能。
薛小怀 副教授
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奥氏体晶粒长大的影响因素？ （a）奥氏体化温度越高，保温时间越长， 晶粒长大越明显，其中加热温度比保温时间的 影响大； （b）在一定范围内，奥氏体晶粒长大倾向 与碳含量有关。因为C含量增加，C在A中的扩散 速度也增加所致。但是当C超过一定值以后，形 成过剩的二次Fe3C阻碍奥氏体晶粒长大；
向奥氏体转变，分为形核、长大和成分均匀化过程。
（a）奥氏体优先在F和渗碳体的相界面形核；
（b）珠光体中的F继续向A转变，其中渗碳体溶入
A。A向F和P中长大。并且通过碳原子的扩散保证A稳
定存在的碳浓度；
薛小怀 副教授
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（c） F全部转化成A后仍有一部分Fe3C未溶解。随 保温时间的延长，Fe3C不断溶入A； （d）残余Fe3C全部溶入A后，碳浓度不均匀，需要
薛小怀 副教授
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Fe-Fe3C平衡相图中的PSK、GS、ES线对应的临界 温度线一般用A1、A3、ACM表示，实际加热时则用AC1、 AC3、ACCM表示。同理，冷却时的则用Ar1、Ar3、ArCM 表示。
加热或冷却速度越快，临界 温度与实际温度差值越大， 称之为过热度或过冷度。
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（2）奥氏体的形成过程 把共析钢加热到Ac1以上的温度，就发生珠光体
粒度等级图进行比较
定级。
薛小怀 副教授
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奥氏体晶粒度分为起始晶粒度、本质晶粒度 和实际晶粒度。 起始晶粒度：是指加热过程中，奥氏体化刚 完成时的晶粒大小。一般来说，奥氏体的起始晶 粒比较细小，但这种晶粒会随加热温度升高或保
温时间延长而长大。
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本质晶粒度： 不同牌号的钢，其奥氏体晶 粒的长大倾向是不同的。本质晶粒度表示钢的 奥氏体晶粒在规定温度下的长大倾向。通常采 用标准(YB27—77)试验方法，把钢加热到 （93010） C ，保温3~8h后测定其奥氏体晶 粒大小。晶粒度为1~4级的钢称为本质粗晶粒钢， 晶粒度为5~8级的钢称为本质细晶粒钢。
工程材料与焊接基础 第七讲
钢在加热时的转变
钢在加热时的转变
（1）钢实际加热时的转变点
钢的锻造和热处理都离不开钢的加热过程，在加
热过程中的组织转变对冷却后组织和性能都有重要的
影响。
要将钢加热到Fe-Fe3C平衡相图中的PSK、GS、ES
线以上才能得到单相的奥氏体组织。
但是加热过程是连续的，有一定的速度，所以与 平衡过程相比总有不同程度的滞后。
（a）加热温度和加热速度 提高加热温度会加速奥氏体的形成，这是 由于温度提高使碳原子的扩散能力加强。加热 速度的增大，可使转变终了温度提高和转变温 度范围扩大，并缩短奥氏体的形成时间。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ薛小怀 副教授
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（b）原始组织 原始组织中珠光体越细，奥氏体形成速度 越快。这是由于珠光体越细，其内部F和Fe3C 的相界面就越多，有利于奥氏体晶核的形成。 球状珠光体向奥氏体转变的速度要慢于片状珠
光体。
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（c）合金元素
大部分合金元素加入钢中，会减慢奥氏
体的形成速度，但却并不改变奥氏体形成的 基本过程。
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（3）奥氏体晶粒长大及其影响因素
在临界温度以上奥氏体形成过程结束后，如继续提
高加热温度或在当前温度下长时保温，将会发生奥氏体
晶粒长大的现象。钢在加热时所形成的奥氏体实际晶粒
大小，对冷却后的组织和性能有很大的影响。奥氏体晶
粒过大，会使冷却后的钢材强度、塑性和韧性下降，尤
其是塑性和韧性下降更为显著。
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奥氏体晶粒尺寸和对冷却后钢的性能的影响根 据Holl-Petch关系：组织越细小，性能越好。
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钢的奥氏体晶粒度 分为8级，1级最粗， 8级最细。将钢制成 金相样品，放在100 倍显微镜下与标准晶
保温一段时间通过碳原子的充分扩散达到成分均匀。
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对于亚共析钢或过共析钢加热到Ac1以上时， 原始组织中的珠光体转变成奥氏体，而先析铁 素体或先析Fe3C尚未完全溶解。只有进一步加 热到Ac3或AcCM以上保温足够时间，才能获得均 匀的单相奥氏体。
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奥氏体形成的影响因素?
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（c）合金元素的影响： 钢中的合金元素，凡是能形成稳定碳化物 的元素(如Cr、W、Mo、Nb、V、Zr、Ti)、形 成氮化物的元素(如Al)，都会阻碍奥氏体晶粒 长大，而Mn和P则加速奥氏体晶粒长大。
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加热时钢的晶粒长大倾向示意图
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实际晶粒度：在具体加热条件下得到的奥 氏体晶粒大小。实际晶粒度直接影响钢在冷 却后的组织和性能。
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奥氏体晶粒长大的影响因素？ （a）奥氏体化温度越高，保温时间越长， 晶粒长大越明显，其中加热温度比保温时间的 影响大； （b）在一定范围内，奥氏体晶粒长大倾向 与碳含量有关。因为C含量增加，C在A中的扩散 速度也增加所致。但是当C超过一定值以后，形 成过剩的二次Fe3C阻碍奥氏体晶粒长大；
向奥氏体转变，分为形核、长大和成分均匀化过程。
（a）奥氏体优先在F和渗碳体的相界面形核；
（b）珠光体中的F继续向A转变，其中渗碳体溶入
A。A向F和P中长大。并且通过碳原子的扩散保证A稳
定存在的碳浓度；
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（c） F全部转化成A后仍有一部分Fe3C未溶解。随 保温时间的延长，Fe3C不断溶入A； （d）残余Fe3C全部溶入A后，碳浓度不均匀，需要
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Fe-Fe3C平衡相图中的PSK、GS、ES线对应的临界 温度线一般用A1、A3、ACM表示，实际加热时则用AC1、 AC3、ACCM表示。同理，冷却时的则用Ar1、Ar3、ArCM 表示。
加热或冷却速度越快，临界 温度与实际温度差值越大， 称之为过热度或过冷度。
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（2）奥氏体的形成过程 把共析钢加热到Ac1以上的温度，就发生珠光体
粒度等级图进行比较
定级。
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奥氏体晶粒度分为起始晶粒度、本质晶粒度 和实际晶粒度。 起始晶粒度：是指加热过程中，奥氏体化刚 完成时的晶粒大小。一般来说，奥氏体的起始晶 粒比较细小，但这种晶粒会随加热温度升高或保
温时间延长而长大。
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本质晶粒度： 不同牌号的钢，其奥氏体晶 粒的长大倾向是不同的。本质晶粒度表示钢的 奥氏体晶粒在规定温度下的长大倾向。通常采 用标准(YB27—77)试验方法，把钢加热到 （93010） C ，保温3~8h后测定其奥氏体晶 粒大小。晶粒度为1~4级的钢称为本质粗晶粒钢， 晶粒度为5~8级的钢称为本质细晶粒钢。
工程材料与焊接基础 第七讲
钢在加热时的转变
钢在加热时的转变
（1）钢实际加热时的转变点
钢的锻造和热处理都离不开钢的加热过程，在加
热过程中的组织转变对冷却后组织和性能都有重要的
影响。
要将钢加热到Fe-Fe3C平衡相图中的PSK、GS、ES
线以上才能得到单相的奥氏体组织。
但是加热过程是连续的，有一定的速度，所以与 平衡过程相比总有不同程度的滞后。
（a）加热温度和加热速度 提高加热温度会加速奥氏体的形成，这是 由于温度提高使碳原子的扩散能力加强。加热 速度的增大，可使转变终了温度提高和转变温 度范围扩大，并缩短奥氏体的形成时间。
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（b）原始组织 原始组织中珠光体越细，奥氏体形成速度 越快。这是由于珠光体越细，其内部F和Fe3C 的相界面就越多，有利于奥氏体晶核的形成。 球状珠光体向奥氏体转变的速度要慢于片状珠
光体。
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（c）合金元素
大部分合金元素加入钢中，会减慢奥氏
体的形成速度，但却并不改变奥氏体形成的 基本过程。
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（3）奥氏体晶粒长大及其影响因素
在临界温度以上奥氏体形成过程结束后，如继续提
高加热温度或在当前温度下长时保温，将会发生奥氏体
晶粒长大的现象。钢在加热时所形成的奥氏体实际晶粒
大小，对冷却后的组织和性能有很大的影响。奥氏体晶
粒过大，会使冷却后的钢材强度、塑性和韧性下降，尤
其是塑性和韧性下降更为显著。
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奥氏体晶粒尺寸和对冷却后钢的性能的影响根 据Holl-Petch关系：组织越细小，性能越好。
薛小怀 副教授
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钢的奥氏体晶粒度 分为8级，1级最粗， 8级最细。将钢制成 金相样品，放在100 倍显微镜下与标准晶
保温一段时间通过碳原子的充分扩散达到成分均匀。
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对于亚共析钢或过共析钢加热到Ac1以上时， 原始组织中的珠光体转变成奥氏体，而先析铁 素体或先析Fe3C尚未完全溶解。只有进一步加 热到Ac3或AcCM以上保温足够时间，才能获得均 匀的单相奥氏体。
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奥氏体形成的影响因素?