第二章--钢中奥氏体的形成ppt课件.ppt

《第二章--钢中奥氏体的形成ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第二章钢中奥氏体的形成钢的热处理过程中将改变钢的组织结构及性能，而在钢的热处理过程中大部分需要加热到临界点以上进行奥氏体化，然后以不同的冷却速度和工艺进行冷却获得不同的组织和性能。钢坯加热奥氏体化是获得某种性能的手段而不是目的，但奥氏体化过程中发生的现象将影响随后组织结构及性能。因此研究有实际意义和理论价值。图2-1奥氏体金相组织奥氏体显微组织（晶内有孪晶）1000×22.1奥氏体的结构、组织和性能2.1.1奥氏体的结构及其存在范围图2-2奥氏体的单胞奥氏体是碳溶于γ-Fe中的间隙固溶体碳原子位于八面体

2、间隙中心，即FCC晶胞的中心或棱边的中点八面体间隙半径0.52Ǻ碳原子半径0.77Ǻ→点阵畸变图2-3奥氏体点阵常数与碳含量的关系碳含量与点阵常数的关系碳原子的溶入使的γ-Fe点阵发生畸变，点常数增大。溶入的碳愈多，点阵常数愈大。如图所示图2-4Fe-C相图奥氏体相区：NJESGN包围的区域GS线----A3线ES线----Acm线PSK线----A1线碳在奥氏体中的最大溶解度为2.11wt%(10at%)碳原子的溶入使γ-Fe的点阵畸变，点阵常数随碳含量的增加而增大2.1.2奥氏体的性能奥氏体的比容最

3、小，线膨胀系数最大，且为顺磁性（无磁性）。利用这一特性可以定量分析奥氏体含量，测定相变开始点，制作要求热膨胀灵敏的仪表元件。奥氏体的导热系数较小，仅比渗碳体大。为避免工件的变形，不宜采用过大的加热速度。奥氏体塑性很好，σS较低，易于塑性变形。故工件的加工常常加热到奥氏体单相区进行。2.2奥氏体形成的热力学条件图2-5自由能和温度关系图∆G=V∆Gv+Sγ+V∆Gs(2-1)相变必须在一定的过热度∆T下，使得∆GV<0，才能得到∆G<0。所以相变必须在高于A1的某一温度下才能发生，奥氏体才能开始形核。从能

4、量方程可以看出：当T10ΔG>0珠光体不能转变为奥氏体；当T1=T0时，ΔGV=Gγ-GP=0ΔG>0珠光体不能转变为奥氏体；当T1>T0时，ΔGV=Gγ-GP<0ΔG<0珠光体可能转变为奥氏体；因此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才能形成。只有当珠光体与奥氏体的体积自由能之差能克服界面能和应变能时，珠光体向奥氏体转变才能使系统向低能状态转变，奥氏体才能自发地形成。图2-4以0.125℃/min加热和冷却时，Fe-C相图中临界点的移动

5、加热时临界点加注c：Ac1Ac3Accm冷却时临界点加注r：Ar1Ar3Arcm2.3奥氏体的形成机制奥氏体的形成为形核长大、扩散型相变奥氏体的形成过程可分成四个阶段：（1）奥氏体的形核（2）奥氏体的长大（3）渗碳体的溶解（4）奥氏体的均匀化112.3奥氏体的形成机制以共析钢为例说明奥氏体的形成过程。从珠光体向奥氏体转变的转变方程，a+Fe3C→γ碳含量C%0.02186.670.77晶格类型体心立方复杂斜方面心立方我们可以看出：珠光体向奥氏体转变包括铁原子的点阵改组，碳原子的扩散和渗碳体的溶解。实验证

6、明：珠光体向奥氏体转变符合一般的相变规律，是一个晶核的形成和晶核长大过程。共析珠光体向奥氏体转变包括奥氏体晶核的形成、晶核的长大、残余渗碳体溶解和奥氏体成分均匀化等四个阶段。121)奥氏体晶核的形成（1）形核条件－能量、结构和成分起伏；（2）形核部位－相界面、珠光体团的边界，过冷度较大时在铁素体内的亚晶界等；在铁素体和渗碳体相界上优先形核的原因，可做如下的解释：界面两侧两相的碳含量相差很大（0.0218%和6.67%），因此在界面上碳浓度分布很不均匀，比较容易满足成分起伏；界面两侧晶体结构相差较大，原子

7、排列不规则，原子的活动能力较强，比较容易满足结构起伏；界面上原子排列不规则，位错等晶体学缺陷密度较大，处于能量较高的状态，比较容易满足能量起伏，同时新相晶核形成时，可以使部分晶体学缺陷消失，使系统的能量进一步下降，因此在相界面处是奥氏体形核的首选位置。132）奥氏体的长大奥氏体晶核形成后便开始长大。奥氏体长大的机制可做如下的解释。在AC1以上某一温度t1形成一奥氏体晶核。奥氏体晶核形成之后，将产生两个新的相界面，一个是奥氏体与渗碳体相界面，另一个是奥氏体与铁素体相界面。为讨论问题的方便，我们假定两个相界

8、面都是平直的（参见图）。根据Fe-Fe3C相图可知，14图2-9奥氏体晶核的长大∆Cr↔k∆Cr↔αdCdx相界面上的碳浓度及扩散C%dCdx①奥氏体在α/Fe3C相界面上形核后，将产生三相平衡，产生γ/Fe3C和r/α两个相界面。②Cr-c>Cr-α，浓度差dC=Cr-c-Cr-α将在奥氏体内产生扩散Cr-α↑→Cr-α’；Cr-c↓→Cr-c’相界面上的平衡浓度被打破③为了恢复并维持相界面上的平衡浓度α点阵重构→γ，向α方向长大，Cr-