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2.3奥氏体形成动力学解析.ppt

发布:2016-11-09约1.99千字共23页下载文档
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1、共析碳素钢奥氏体等温形成动力学 共析钢奥氏体等温形成图 2亚共析碳素钢的等温TTA曲线 3连续加热时奥氏体形成的TTA曲线 4、奥氏体的形核率和长大速度 4.2线生长速度G 奥氏体位于铁素体和渗碳体之间时,受碳原子扩散控制,奥氏体两侧界面分别向铁素体和渗碳体推移。奥氏体长大线速度包括向两侧推移地速度。推移速度主要取决于碳原子在奥氏体中的传输速度。 根据扩散定律可以推导出奥氏体向铁素体和渗碳体推移的速度。由于铁素体、渗碳体中的碳浓度梯度很小,故简化。 奥氏体晶核长大速度 奥氏体晶核界面向铁素体推移速度为: 由于铁素体中碳的浓度梯度很小, 故视为 =0,则(2-46)式简化为: 奥氏体向珠光体的总的推移速度应为 V= Vγ-α + Vγ-cem, 两个方向的推移速度却相差很大。 将前一项比后一项,即: Vγ-α / Vγ-cem, 得到相界面向铁素体推移与向渗碳体推移速度之比 。 查得780℃时的平衡碳浓度,代入计算,可得: 残留渗碳体 虽然珠光体中铁素体片厚度比渗碳体片大得多(约7倍),但仍然是铁素体片先消失。 一般来说 奥氏体形成后总是剩下渗碳体。之后,进行渗碳体的溶解过程。 5、影响奥氏体形成速度的因素 一切影响奥氏体的形核率和增大速度的因素都影响奥氏体的形成速度。 如:加热温度,钢的原始组织,化学成分等。 5.1加热温度的影响 ①奥氏体形成速度随着加热温度升高而迅速增大。转变的孕育期变短,相应的转变终了时间也变短。; ②随着奥氏体形成温度升高,形核率增长速率高于长大速度的增长速率。如:转变温度从740℃升高到800℃时,形核率增加270倍,而长大速度只增加80倍,参见表2-1。因此,奥氏体形成温度愈高,起始晶粒度愈小。 ③随着奥氏体形成温度升高,奥氏体相界面向铁素体的推移速度比向渗碳体的推移速度之比增大。在780℃其比值约为14,而在800℃,比值将增大到约19。因此,当奥氏体将铁素体全部吃完时,剩下的渗碳体量增多。 5.2含碳量的影响 5.3原始组织的影响 (1)钢的原始组织愈细,奥氏体形成速度愈快。因为原始组织中的碳化物分散度越高,相界面越多,形核率越大。 (2)珠光体的片间距愈小碳原子的扩散距离减小,奥氏体中的浓度梯度增大,从而,奥氏体形成速度加快。如原始组织为托氏体时奥氏体的形成速度比索氏体和珠光体都快。 奥氏体的等温形成速度,片状珠光体比粒状的快。 珠光体中的碳化物有片状的,也有粒状的。试验表明,碳化物呈片状时,奥氏体的等温形成速度较粒状的快。如图2-13,可见,在760℃,片状珠光体的奥氏体化转变完了的时间不足1分钟;而粒状珠光体则需5分钟以上。 这是由于片状珠光体中的碳化物与铁素体的相界面面积大,易于形核,也易于溶解。片状珠光体转变为奥氏体时,受碳在奥氏体中扩散控制,而粒状珠光体转变时受碳在铁素体中的扩散控制。因此,前者转变速度快。 5.4合金元素的影响 ①对扩散系数的影响 强碳化物形成元素,如Cr、V、Mo、W等,降低碳在奥氏体中的扩散系数,因而减慢奥氏体的形成速度。 非碳化物形成元素Co、Ni等增大碳在奥氏体中的扩散系数,因而加速奥氏体的形成。 ②合金元素改变临界点位置 合金元素改变了钢的临界点的位置,如升高Ac1或降低Ac1; 或使转变在一个温度范围进行,如Ac1s~Ac1f,因而改变了过热度,因而影响了奥氏体的形成速度。 ③?合金元素影响珠光体的片层间距,改变碳在奥氏体中的溶解度,从而影响奥氏体的形成速度。珠光体的片层间距愈小,奥氏体形成速度愈快。 ④合金元素在奥氏体中分布不均匀 合金元素的扩散系数仅仅为碳的1/1000~1/10000,因而,合金钢的奥氏体形成速度慢,均匀化也慢,需要更长的时间转变完,均匀化时间也长。 * * 2.3奥氏体等温形成动力学 所谓形成动力学即指形成速度问题。钢的成分、原始组织、加热温度等均影响转变速度。 为了使问题简化,首先讨论当温度恒定时奥氏体形成的动力学问题。 奥氏体向渗碳体的推移速度: 由于渗碳体中的浓度梯度等于零,则奥氏体向渗碳体推移速度为: 奥氏体向铁素体的推移速度为向渗碳体的推移速度的14倍。 图2-13
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