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1、材料成型基础教学课件第1页，此课件共13页哦一、奥氏体形成的热力学条件一、奥氏体形成的热力学条件l根据铁碳状态图，温度在根据铁碳状态图，温度在A1以上和以下时的平衡相分别为以上和以下时的平衡相分别为奥氏体、铁素体奥氏体、铁素体+渗碳体。渗碳体。l奥氏体形成时奥氏体形成时 系统总的自由能变化为系统总的自由能变化为 G=Gv+Gs+Gel式中：式中：Gv新旧相之间新旧相之间 的体积自由能差的体积自由能差 Gs新增界面能新增界面能 Ge新增应变能新增应变能第2页，此课件共13页哦二、奥氏体的形成过程二、奥氏体的形成过程l以共析钢为例以共析钢为例lP(Fe3C6.69+F0.02)A面心面心l碳的扩散
2、重新分布和铁原子扩散，使碳的扩散重新分布和铁原子扩散，使FA的晶格重组。的晶格重组。l转变包括以下四个阶段：转变包括以下四个阶段：1 奥氏体形核奥氏体形核 2 奥氏体长大奥氏体长大 3 剩余渗碳体溶解剩余渗碳体溶解 4 奥氏体均匀化奥氏体均匀化第3页，此课件共13页哦奥氏体的形核与长大机制奥氏体的形核与长大机制l晶核优先在相界或其它界面上形成。晶核优先在相界或其它界面上形成。l自由能在不断变化。自由能在不断变化。l奥氏体中有碳的扩散，奥氏体中有碳的扩散，铁素体和渗碳体向奥氏体转变，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。奥氏体向铁素体和渗碳体扩展、长大。第4页，此课件共1
3、3页哦三、三、A的形成速度的形成速度l共析钢共析钢A等温形成速度如图，有四条线。等温形成速度如图，有四条线。l孕育期孕育期奥氏体形成前这一段时间。奥氏体形成前这一段时间。l亚、过共析钢有过剩相亚、过共析钢有过剩相F或或Cm的继续转变。的继续转变。第5页，此课件共13页哦四、影响奥氏体形成速度的因素四、影响奥氏体形成速度的因素l一切影响扩散、影响形核与长大的因素都影响奥氏体的一切影响扩散、影响形核与长大的因素都影响奥氏体的形成速度。形成速度。l主要因素有加热温度、原始组织和化学成分等。主要因素有加热温度、原始组织和化学成分等。l 1 加热温度的影响加热温度的影响：（1）温度增加，原子扩散系数增加
4、；）温度增加，原子扩散系数增加；（2）温度增加，）温度增加，A中的碳浓度差增大；中的碳浓度差增大；（3）温度增加，）温度增加，A与与P的自由能差增大。的自由能差增大。第6页，此课件共13页哦四、影响奥氏体形成速度的因素四、影响奥氏体形成速度的因素l 2 原始组织的影响：原始组织的影响：在化学成分相同的情况下，随原始组织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，加大了奥氏体的形渗碳体相界面增多，加大了奥氏体的形核率；核率；而且由于珠光体片层间距减小，使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，使碳奥氏体中
5、的碳浓度梯度增大，使碳原子的扩散距离减小，这些都使奥原子的扩散距离减小，这些都使奥氏体的长大速度增加。氏体的长大速度增加。因此，钢的原始组织越细，则奥氏因此，钢的原始组织越细，则奥氏体的形成速度越快。体的形成速度越快。第7页，此课件共13页哦四、影响奥氏体形成速度的因素四、影响奥氏体形成速度的因素l 3 化学成分的影响化学成分的影响：（1）含碳量）含碳量 钢中含碳量越高，钢中含碳量越高，Cm增加，增加，F、Cm相界面的面积增加，相界面的面积增加，扩散距离减小，所以会提扩散距离减小，所以会提高速度。高速度。（2）合金元素）合金元素 首先，影响碳在奥氏体中首先，影响碳在奥氏体中 的扩散速度；的扩散
6、速度；其次，改变钢的临界温度；其次，改变钢的临界温度；第三，本身扩散速度慢。第三，本身扩散速度慢。第8页，此课件共13页哦五、奥氏体的晶粒大小及其影响因素五、奥氏体的晶粒大小及其影响因素 1、A的晶粒度：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。法来确定它的级别。通常分为通常分为8级，级，14级为粗晶粒，级为粗晶粒，58级为细晶粒。级为细晶粒。第9页，此课件共13页哦五、奥氏体的晶粒大小及其影响因素五、奥氏体的晶粒大小及其影响因素 A 晶粒度的概念有三个：晶粒度的概念有三个：（1）起始晶粒度起始晶粒度A 转变转变
7、 刚刚完成；刚刚完成；（2）实际晶粒度实际晶粒度某一具某一具 体工艺下获得的体工艺下获得的A晶粒度；晶粒度；（3）本质晶粒度本质晶粒度93010，38h后测得的后测得的A晶粒度，表晶粒度，表 示示A长大的倾向性。长大的倾向性。第10页，此课件共13页哦2、影响、影响A晶粒长大的因素晶粒长大的因素 A 晶粒长大是一个晶界迁移晶粒长大是一个晶界迁移的过程，实质是原子扩散。的过程，实质是原子扩散。（1）加热温度和保温时间加热温度和保温时间 扩散速度随温度升高扩散速度随温度升高 呈指数关系增加；呈指数关系增加；第11页，此课件共13页哦2、影响、影响A晶粒长大的因素晶粒长大的因素（2）加热速度）加热速度 图图7.13，速度加大，形核率高，晶粒细，速度加大，形核率高，晶粒细 小；小；（3）含碳量）含碳量 C ，C、Fe扩散速度扩散速度 晶粒长大晶粒长大；C 出现出现Fe3C 阻碍晶界移动阻碍晶界移动，晶粒细小。晶粒细小。第12页，此课件共13页哦2、影响、影响A晶粒长大的因素晶粒长大的因素（4）合金元素）合金元素 Ti、Zr、V、Al、Nb、Ta阻碍阻碍A晶粒长大；晶粒长大；Mn、P、N溶入溶入A，削弱，削弱-Fe原子间的结原子间的结 合力，加速合力，加速Fe扩散，促进扩散，促进A长大。长大。第13页，此课件共13页哦