热处理习题第二课时__奥氏体的形成.ppt

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1、第二章钢中奥氏体的形成3.1、奥氏体的组织特征3.2、奥氏体形成机理3.3、奥氏体转变动力学3.4、奥氏体晶粒长大及其控制?热处理过程一般由加热、保温和冷却三个阶段组成，其目的在于改变金属内部组织结构使其满足服役条件所提出的性能要求。?欲使材料获得要求的性能，首先要把钢加热，获得A组织（奥氏体化），然后再以不同的方式冷却，发生不同转变，以获得不同的组织。?可以控制A转变的条件获得理想的A组织，为后续处理做好组织准备。1、热处理的条件（1）有固态相变发生的金属或合金（2）加热时溶解度有显著变化的合金例（1）纯金属：有无同素异构转变。Al、Cu等金属不能热处理强化只能形变强化。（2）合金：根据合金

2、相图判断，有无固体相变或溶解度变化。注：不包括低温的去应力退火等热处理的条件为什么钢能热处理?①α→γ固态相变﹄有相变重结晶②C溶解度显著变化﹄可固溶强化热处理温度区间：A1＜T＜TNJEF热处理第一步—加热奥氏体化LL+γγα+γγ+Fe3Cα+Fe3CαδL+Fe3CCESPQGKFDABC%6.69FeTJNHA1→Fe3C铁碳相图奥氏体（Austenite）是碳溶于γ-Fe所形成的固溶体，存在于共析温度以上，最大碳含量为2.11%?奥氏体的组织形态多为多边形等轴晶粒，在晶粒内部往往存在孪晶亚结构2.1、奥氏体的组织特征一、奥氏体的组织和结构1.奥氏体组织多边形的等轴晶粒2.结构碳在γ-

3、Fe中的间隙固溶体?C在γ-Fe最大溶解度为2.11wt%，远小于理论值20wt%。（八面体间隙半径5.2×10-2nm，C原子半径7.7×10-2nm)?C的溶入使晶格发生点阵畸变，使晶格常数增大。?C在奥氏体中分布不均，有浓度起伏。二、奥氏体性能室温不稳定相高塑性、低屈服强度利用奥氏体量改善材料塑性顺磁性能测残余奥氏体和相变点线膨胀系数大应用于仪表元件导热性能差耐热钢比容最小利用残余奥氏体量减少材料淬火变形三、奥氏体的形成与铁碳相图EFG912℃SPQ1148℃727℃AFA+FA+Fe3CF+Fe3CKFe3CFeA1AcmA3T℃↑→C%δ2.1、奥氏体的形成平衡加热状态实际加热状态（

4、非平衡态）A形成的条件——过热1.平衡加热状态亚共析钢的奥氏体化•室温下组织为F+P。•A1以上，F+A•A3以上，AAFT℃CFeA1A3Acm过共析钢的奥氏体化•室温下组织为P+Fe3C•A1以上，Fe3C+A•Acm以上，A•在A1〜Acm之间的奥氏体化，称为不完全奥氏体化，热处理工艺中常用。AFT℃CFe1.平衡加热状态A1A3Acm2.实际加热状态（非平衡态）实际加热或冷却都是在较快的速度下进行（非平衡过程），实际转变温度与相图中的临界温度存在一定的偏离，会出现滞后。也即G=GA-Gp＜0才发生转变。加热时：实际转变温度移向高温，以Ac表示Ac1、Ac3、Accm冷却时：实际转变温度

5、移向低温，用Ar表示Ar1、Ar3、Arcm转变温度Ac1Ac3AccmA3AcmArcmAr3Ar1A1AGSEPQF727℃1148℃P+CmF+P2.110.770.0218FeC%→钢在加热和冷却时临界温度的意义Ac1——加热时珠光体向奥氏体转变的开始温度；Ar1——冷却时奥氏体向珠光体转变的开始温度；Ac3——加热时先共析铁素体全部转变为奥氏体的终了温度；Ar3—冷却时奥氏体开始析出先共析铁素体的温度；Accm—加热时二次渗碳体全部溶入奥氏体的终了温度Arcm——冷却时奥氏体开始析出二次渗碳体的温度。GT℃A1=727℃GPGA△GV△T3.A形成的条件过热（T>A1）过热度↗，Ac

6、1↗，驱动力↗，转变速度↗。加热工序的目的：得到奥氏体P(F+Fe3C)→A结构体心复杂面心含碳量0.770.02186.690.77二、奥氏体的形成过程(以共析钢为例)可见:珠光体向奥氏体转变,是由成分相差悬殊、晶格截然不同的两相混合物转变成单相固溶体的过程。因此在奥氏体的形成过程必定发生晶格重构和铁、碳原子的扩散。2.2、奥氏体形成机制形核+长大1.奥氏体的形核球状珠光体中：优先在F/Fe3C界面形核片状珠光体中：优先在珠光体团的界面形核也在F/Fe3C片层界面形核Fe3CF珠光体团界FFe3CAF+Fe3CAAc1以上加热球状P形核片状P形核(珠光体类组织向A转变）(以共析钢为例）奥氏体

7、在F/Fe3C界面形核原因：(1)易获得形成A所需浓度起伏，结构起伏和能量起伏.(2)在相界面形核使界面能和应变能的增加减少。△G=-△Gv+△Gs+△Ge-△Gd△Gv—体积自由能差，△Gs—表面能，△Ge—弹性应变能相界面△Gs、△Ge较小，更易满足热力学条件△G<0.A3AcmA1AGSEPQF727℃1148℃P+CmF+P2.110.770.0218FeC%→℃7387808200.23