材料成型基础教学课件7.2

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1、7.2钢在加热时的转变通常把加热获得奥氏体的转变过程称为奥氏体化过程。加热时形成的奥氏体的化学成分、均匀性、晶粒的大小以及加热后未溶入奥氏体中的碳化物、氮化物等过剩相的数量、分布状况等都对钢的冷却转变过程及转变产物的组织和性能产生重要的影响。因此，研究钢在加热时奥氏体的形成过程具有重要的意义。一、奥氏体形成的热力学条件根据铁碳状态图，温度在A1以上和以下时的平衡相分别为奥氏体、铁素体+渗碳体。奥氏体形成时系统总的自由能变化为△G=△Gv+△Gs+△Ge式中：△Gv——新旧相之间的体积自由能差△Gs——新增界面能△Ge——新增应变能二、奥

2、氏体的形成过程以共析钢为例P(Fe3C6.69+F0.02)→A面心碳的扩散重新分布和铁原子扩散，使F→A的晶格重组。转变包括以下四个阶段：1奥氏体形核2奥氏体长大3剩余渗碳体溶解4奥氏体均匀化奥氏体的形核与长大机制晶核优先在相界或其它界面上形成。自由能在不断变化。奥氏体中有碳的扩散，铁素体和渗碳体向奥氏体转变，奥氏体向铁素体和渗碳体扩展、长大。三、A的形成速度共析钢A等温形成速度如图，有四条线。孕育期——奥氏体形成前这一段时间。亚、过共析钢有过剩相F或Cm的继续转变。四、影响奥氏体形成速度的因素一切影响扩散、影响形核与长大的因素都影响

3、奥氏体的形成速度。主要因素有加热温度、原始组织和化学成分等。1加热温度的影响：（1）温度增加，原子扩散系数增加；（2）温度增加，A中的碳浓度差增大；（3）温度增加，A与P的自由能差增大。四、影响奥氏体形成速度的因素2原始组织的影响：在化学成分相同的情况下，随原始组织中碳化物分散度的增大，不仅铁素体和渗碳体相界面增多，加大了奥氏体的形核率；而且由于珠光体片层间距减小，使奥氏体中的碳浓度梯度增大，使碳原子的扩散距离减小，这些都使奥氏体的长大速度增加。因此，钢的原始组织越细，则奥氏体的形成速度越快。四、影响奥氏体形成速度的因素3化学成分的影响

4、：（1）含碳量钢中含碳量越高，Cm增加，F、Cm相界面的面积增加，扩散距离减小，所以会提高速度。（2）合金元素首先，影响碳在奥氏体中的扩散速度；其次，改变钢的临界温度；第三，本身扩散速度慢。五、奥氏体的晶粒大小及其影响因素1、A的晶粒度：晶粒度难于测定，所以使用与标准金相图片相比较的方法来确定它的级别。通常分为8级，1~4级为粗晶粒，5~8级为细晶粒。五、奥氏体的晶粒大小及其影响因素A晶粒度的概念有三个：（1）起始晶粒度——A转变刚刚完成；（2）实际晶粒度——某一具体工艺下获得的A晶粒度；（3）本质晶粒度——930±10℃，3~8h后测

5、得的A晶粒度，表示A长大的倾向性。2、影响A晶粒长大的因素A晶粒长大是一个晶界迁移的过程，实质是原子扩散。（1）加热温度和保温时间扩散速度随温度升高呈指数关系增加；2、影响A晶粒长大的因素（2）加热速度图7.13，速度加大，形核率高，晶粒细小；（3）含碳量C↗，C、Fe扩散速度↗晶粒长大；C↗↗→出现Fe3CⅡ阻碍晶界移动，晶粒细小。2、影响A晶粒长大的因素（4）合金元素Ti、Zr、V、Al、Nb、Ta阻碍A晶粒长大；Mn、P、N溶入A，削弱γ-Fe原子间的结合力，加速Fe扩散，促进A长大。