热处理原理与工艺 教学课件 赵乃勤 第2章 钢在高温加热时的奥氏体转变

4.奥氏体成分均匀化
图2-14 0.95%C-2.61%Cr钢加热到800℃时奥氏体形成的TEM (在淬火过程中，奥氏体全部转变为马氏体) a) 8s b) 20s c) 10s d) 20s
2.2.3 奥氏体转变动力学
1.共析钢奥氏体等温形成动力学图
2.奥氏体的形核与长大动力学
3.亚共析钢和过共析钢等温形成动力学
1.奥氏体形核
图2-10 珠光体向奥氏体的转变过程 (1000
1.奥氏体形核
图2-11 0.95%C-2.61%Cr钢加热到800℃奥氏体形核的TEM a) 奥氏体在渗碳体/铁素体界面形核 b) 奥氏体在珠光体团的边界形核
1.奥氏体形核
图2-12 奥氏体［γ(M)］在大角度晶界(HAB)处形核 (LAB
2.2.1 奥氏体转变热力学
图2-8 加热速度和冷却速度为0.125℃/min时
2.2.2 奥氏体转变机制
1.奥氏体形核
2.奥氏体晶核长大
3.残留碳化物溶解 4.奥氏体成分均匀化
2.2.2 奥氏体转变机制
图2-9 a) 奥氏体形核 b) 奥氏体晶核长大 c) 残留碳化物溶解 d) 奥氏体成分均匀化
2.2 钢的奥氏体等温转变
通常把钢加热到临界温度以上获得奥氏体的转 变过程称为奥氏体化过程。钢经奥氏体化获得 稳定的奥氏体相后，以不同方式(或速度)冷却， 就可以获得不同的组织和性能。因此，奥氏体 化过程是很多热处理的基本过程。
2.2.1 奥氏体转变热力学
图2-7 Fe-C合金珠光体和奥氏体的自由能 ( )与温度的关系
2.奥氏体晶核长大
a)
图2-13 奥氏体晶核在珠光体中长大示意图 b) 奥氏体相界面推移示意图
3.残留碳化物溶解
在奥氏体晶核的长大过程中，随着相界面的扩 展，珠光体中的铁素体首先完成转变。当铁素 体消失时，渗碳体还未完全溶解，此时奥氏体 的平均碳含量低于珠光体的平均碳含量(wC=0.7 7%)。Fe-Fe3C相图中ES线的倾斜度大于GS线(图2 -13a)，S点不在cγ-α与cγ-θ的中点，而稍偏右。
2.3 钢中奥氏体的连续加热转变 2.4 奥氏体晶粒长大及控制 2.5 非平衡组织加热的奥氏体转变
2.1.1 奥氏体定义
图2-1 Fe-F
C合金平衡相图
2.1.1 奥氏体定义
图2-2 合金元素对Fe-F C a) 铬的影响 b) 锰的影响
2.1.1 奥氏体定义
图2-3 304
2.1.1 奥氏体定义
3.亚共析钢和过共析钢等温形成动力学
图2-18 a) =0.45%的亚共析钢 b)
=1.2%的过共析钢
2.2.4 奥氏体转变的影响因素
1.加热温度
2.碳含量
3.原始组织 4.合金元素
1.加热温度
温度对奥氏体形成速度的影响在前面已经有较 多的论述。温度升高，奥氏体形成速度加快， 其影响见表2-1。而且随着温度的升高，奥氏体 形核率增加的幅度高于长大速度增加的幅度， 因此温度越高，奥氏体起始晶粒度越小。
(2) 对碳化物溶解度的影响
合金元wenku.baidu.com与碳形成的碳化物向奥氏体中溶解的 难易程度不同也会影响奥氏体的形成速度。
(3) 对相变临界点的影响
合金元素改变临界点A1、A3、Acm的位置，并 使它们成为一个温度范围。
(4) 对原始组织的影响
合金元素通过对原始组织的影响来影响奥氏 体的形成速度。
2.3.1 连续加热转变动力学图
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第2章 钢在高温加热时的奥氏体转变
2.1 奥氏体及其特点
2.2 钢的奥氏体等温转变
2.碳含量
表2-1
加热温度/℃ 形核率/m· 晶核成长速度/mm· 转变50%的时间/s
740
760 780 800
2300
11000 52000 60000
0．001
0．010 0．025 0．040
100
9 3 1
3.原始组织
2-19.TIF
3.原始组织
2-20.TIF
4.合金元素
(1) 对碳在奥氏体中扩散系数的影响 强碳化物形成元素如Cr、Mo、W、V等，降 低碳原子在奥氏体中的扩散系数，因而显著推迟珠光体转变为奥氏体的过程；非碳 化物形成元素Co、Ni增大碳原子在奥氏体中的扩散系数，因而增大奥氏体的形成速 度；Si、Al对扩散系数的影响较小，对奥氏体形成速度没有太大的影响。 (2) 对碳化物溶解度的影响 合金元素与碳形成的碳化物向奥氏体中溶解的难易程度 不同也会影响奥氏体的形成速度。 (3) 对相变临界点的影响 合金元素改变临界点A1、A3、Acm的位置，并使它们成为 一个温度范围。 (4) 对原始组织的影响 合金元素通过对原始组织的影响来影响奥氏体的形成速度。
1.共析钢奥氏体等温形成动力学图
图2-15
=0.86%
1.共析钢奥氏体等温形成动力学图
图2-16 共析钢奥氏体等温形成
1.共析钢奥氏体等温形成动力学图
图2-17 共析碳钢奥氏体等温形成动力学图
2.奥氏体的形核与长大动力学
(1) 奥氏体的形核率 先考虑均匀形核时的情况，奥氏体形核率J与温度之间的关系 可描述为 (2) 奥氏体的长大速度 奥氏体的长大速度v与奥氏体生长机制有关。
图2-4 奥氏体的光学显微组织(NF709奥氏体不锈钢，10%草酸
2.1.2 奥氏体晶体结构
图2-5 碳原子在γ-Fe中可能的间隙位置a)
b)
2.1.2 奥氏体晶体结构
图2-6 奥氏体的点阵常数与碳含量 (包括过饱和含量)
2.1.3 奥氏体的性能
奥氏体是碳钢中的高温稳定相，当加入适量的 合金元素时，可以使奥氏体在室温成为稳定相。 因此，奥氏体可以是钢在使用时的一种组织状 态，在奥氏体状态使用的钢称为奥氏体钢。
(1) 对碳在奥氏体中扩散系数的影响
强碳化物形成元素如Cr、Mo、W、V等，降 低碳原子在奥氏体中的扩散系数，因而显著推 迟珠光体转变为奥氏体的过程；非碳化物形成 元素Co、Ni增大碳原子在奥氏体中的扩散系数， 因而增大奥氏体的形成速度；Si、Al对扩散系数 的影响较小，对奥氏体形成速度没有太大的影 响。