CH3.2钢的奥氏体等温转变PPT(11级)讲义.ppt

3.2 钢的奥氏体等温转变 1. 原始组织为平衡态组织时的加热转变 2. 原始组织为不平衡态组织时的加热转变 △GV 0，△T0，γ→P △GV = 0，△T0，P、γ平衡 △GV 0，△T0，P→γ满足条件；因此，奥氏体形成的热力学条件：必须在一定的过热度（TA1）条件下才能发生。 2. 奥氏体形成的温度范围 钢的热处理依据之一是Fe-Fe3C相图 实际加热 理论温度 实际冷却 Ac1、 A1（PSK线）、 Ar1 Ac3、 A3（GS线）、 Ar3 Accm、 Acm（ES线）、 Arcm 3.2.2 奥氏体转变机制 共析钢的原始组织为片状珠光体。当加热到Ac1以上保温时，将全部转变为奥氏体。这一转变过程由下式表示： P （ α ＋ Fe3C ） → γ 含碳量： 0.0218% 6.69% 0.77% 结构： 体心立方 正交晶格 面心立方 这一过程由铁的晶格改组和铁、碳原子的扩散，它包括以下四个阶段 ：奥氏体形核、奥氏体核的长大、剩余渗碳体溶解、奥氏体成分均匀化。 一. 奥氏体晶核的形成 1. 形核条件：奥氏体晶核的形成条件是系统的能量、结构和成分起伏。 2. 形核位置：(a)α/Fe3C界面（优先位置、通过扩散机制）；(b)珠光体团交界处；(c)先共析α/珠光体团交界处。 3. 优先在铁素体与渗碳体相界面处形核的原因： （a）界面上存在碳的浓度起伏、结构起伏；易满足形成奥氏体所需的碳浓度； （b）界面存在缺陷，能量高，提供能量起伏；此处原子排列紊乱，位错、空位浓度较高，易满足形成奥氏体所需的能量 （c）有Fe3C溶解后的补充碳原子。 4. 有时在铁素体内部也能形核，只要满足：(a)温度高，提供足够的相变驱动力；(b)有嵌镶块，提供足够的浓度条件和晶核尺寸。 5. 奥氏体形核有铁原子和碳原子扩散机制。 一. 奥氏体晶核的形成 二.奥氏体晶核长大 奥氏体晶核形成之后，长大便开始了。其奥氏体核的长大是依靠碳原子的扩散、奥氏体两侧界面向铁素体及渗碳体推移来进行的。长大过程是通过Fe3C向γ中溶解、碳原子在γ和α中的扩散、α→γ的晶格改组、γ两侧界面（α/γ界面和Fe3C/γ界面）分别向α和Fe3C中推移等过程来进行的。 奥氏体长大是碳原子扩散控制的。 共析钢A晶核长大时浓度变化和扩散示意图 1. 碳原子在奥氏体中的扩散 由图所示，设在温度t1，在α与Fe3C交界面形成γ核。由于γ晶核中与α交界处碳含量Cγ-αCγ-Fe3C (γ晶核中与Fe3C交界处碳含量)，碳原子向α一侧扩散，就改变了γ中各个界面的浓度，破坏了平衡状态，为了恢复平衡，低碳的F将转变为γ而使界面碳含量仍然恢复到Cγ-α，同时Fe3C中的碳也溶入γ，也使界面浓度增高到Cγ-Fe3C，有利于γ的长大。 共析钢A晶核长大时浓度变化和扩散示意图 符号的意义： Cγ：奥氏体的碳浓度，0.77% （S点） Cγ-α：靠近铁素体一侧的奥氏体中含碳量（GS线） Cγ-Fe3C：靠近渗碳体一侧的奥氏体中含碳量（ES线） Cα -γ：靠近奥氏体一侧的铁素体中含碳量（GP线） Cα-Fe3C：靠近渗碳体一侧的铁素体中含碳量（QP的延长线） Fe3C：渗碳体的碳浓度，6.69%。 共析钢A晶核长大机制 奥氏体晶核形成之后，它一面与渗碳体相接，一面与铁素体接。在奥氏体中靠近铁素体一侧含碳量（Cγ-α）较低，而靠近渗碳体一侧含碳量（Cγ-Fe3C）较高,由于Cγ-Fe3CCγ-α,这使得在奥氏体中出现了碳的浓度梯度，引起碳在奥氏体中由高浓度的Fe3C/γ相界面向低浓度的α/γ相界面扩散。随着碳在奥氏体中的扩散，破坏了原先相界面处碳浓度的平衡，即造成靠近铁素体一侧奥氏体的碳浓度增高（Cγ-α），靠近渗碳体一侧奥氏体的碳浓度降低（Cγ-Fe3C）。为了恢复原先碳浓度的平衡，势必促使铁素体向奥氏体转变以及渗碳体的溶解。 共析钢A晶核长大时浓度变化和扩散示意图 2. 碳原子在铁素体内部的扩散 碳在奥氏体中的扩散的同时，在奥氏体中出现了碳的浓度梯度（Cγ-Fe3C－Cγ