三奥氏体形成PPT教案

1、三奥氏体形成三奥氏体形成EFG 912 SPQ1148727AFA+FA+ Fe3CF + Fe3CKFe3CFeA1AcmA3T C%第1页/共54页第2页/共54页3.1、奥氏体的形成第3页/共54页3.1、奥氏体的形成第4页/共54页EFG 912 SPQ1148727AFA+FA+ Fe3CF + Fe3CKFe3CFeA1AcmA3T C%3.1、奥氏体的形成平衡加热状态实际加热状态（非平衡态）A形成的条件过热第5页/共54页AAFPFAA31亚共析钢的奥氏体化 室温下组织为F+P。 A1以上，F+A A3以上，AAFTCFeA1A3Acm第6页/共54页ACFeACFePcmAA3

2、31过共析钢的奥氏体化 室温下组织为 P+Fe3C A1以上，Fe3C+A Acm以上，A 在A1Acm之间的奥氏体化， 称为不完全奥氏体化，热处 理工艺中常用。AFTCFe1.平衡加热状态 A1A3Acm第7页/共54页 2.实际加热状态（非平衡态） 实际加热或冷却都是在较快的速度下进行（非平衡过程），实际转变温度与相图中的临界温度存在一定的偏离，会出现滞后。 也即G= G A - Gp 0 才发生转变。加热时：实际转变温度移向高温，以Ac表示Ac1、Ac3、Accm 冷却时：实际转变温度移向低温，用Ar表示Ar1、Ar3、Arcm第8页/共54页Ac1Ac3AccmA3AcmArcmAr3

3、Ar1A1AGSEPQF7271148P+CmF+P2.110.770.0218FeC%第9页/共54页GTA1=727GPGA GVT3. A形成的条件 过热（TA1）过热度 ，Ac1 ，驱动力 ，转变速度 。第10页/共54页Fe3CF珠光体团界FFe3CAF + Fe3C A Ac1以上 加热球状P形核片状P形核(珠光体类组织向A转变）(以共析钢为例）第11页/共54页第12页/共54页第13页/共54页A3AcmA1AGSEPQF7271148P+CmF+P2.110.770.0218FeC%7387808200.230.930.410.680.890.79第14页/共54页3.2、奥

4、氏体形成机理 A的长大是通过渗碳体的溶解，C原子在A中的扩散以及A两侧界面向F和Fe3C推移来进行的。 A长大方向基本垂直于片层和平行于片层。 4s6s8s15s第15页/共54页T1AFTCCA/Fe3CCA/FCF/ACF/Fe3CAFe3CFT1CA/Fe3CAATFeCF/Fe3CCCA/FCF/A垂直于片层长大受控于C在A中扩散，C在F中扩散起促进作用。第16页/共54页Fe3CFA奥氏体长大方向平行于片层A平行于片层长大速度 垂直于片层长大速度第17页/共54页45钢在735加热10min的组织15000第18页/共54页3.2、奥氏体形成机理第19页/共54页原始组织5S8S15

5、S球状P向A的转变第20页/共54页1.奥氏体的形核2.奥氏体的长大3.2、奥氏体形成机理第21页/共54页第22页/共54页AFe3CFT1CA/Fe3CAFTFeCF/Fe3CCCA/FCF/A第23页/共54页1.奥氏体的形核2.奥氏体的长大3.2、奥氏体形成机理4.奥氏体的均匀化奥氏体的不均匀性： 即使Fe3C完全溶解转变为奥氏体，碳在奥氏体中的分布仍然不均匀，表现为原Fe3C区域碳浓度高，原F区碳浓度低。奥氏体的均匀化： 随着继续加热或继续保温，以便于碳原子不断扩散，最终使奥氏体中碳浓度均匀一致。第24页/共54页奥氏体的形成 （以共析钢为例） 奥氏体形核奥氏体长大残余Fe3C溶解奥

6、氏体均匀化第25页/共54页0.12C-3.5Ni-0.35Mo钢720保温10s后形成的两种A针状球状第26页/共54页第27页/共54页3.3、奥氏体转变动力学1、奥氏体转变量图730750790 奥氏体量（）时间(S)100500共析钢的奥氏体等温转变量与时间的关系奥氏体转变量与温度，时间的关系第28页/共54页由图可见：（1）A转变有孕育期,（2） A转变速度先增后减，转变量50时最大（3） T ，孕育期 ，转变速度（4）此曲线仅表示PA转变刚结束。730750790 奥氏体量（）时间(S)100500共析钢的奥氏体等温转变量与时间的关系第29页/共54页2、等温转变图(TTA) Ti

7、me Temperature Austenitization800750700温度/ t/s730750790T/ 奥氏体量（）100500奥氏体转变开始线奥氏体转变完成线PP+AA第30页/共54页不均匀A均匀AP+ AA+ Fe3CPT(s)T/可见：残余A的溶解，特别是成分均匀化所需时间最长。Ac112341A转变开始线2A转变终止线3残余Fe3C溶解终止线4A均匀化终止线0101102103104第31页/共54页3.3、奥氏体转变动力学)exp(KTQWCI新旧相间的比界面能GV 体积自由能差 ES体积应变能Q-扩散激活能,W-临界形核功23)(svEGAW T ，I ，其原因：T

8、，A形核所需的浓度起伏减小,T ，W , exp（W/KT）T ，exp（Q/KT） ，即能克服能垒进行扩散的原子数T1AFTCCA/Fe3CCA/FCF/ACF/Fe3CT2第32页/共54页3.3、奥氏体转变动力学BCdxdCKDG11)T ，G FFe3CAT1AFTCCA/Fe3CCA/FCF/ACF/Fe3C0)(xxCCCDdtdxu D C在A中扩散系数，dC/dxA中浓度梯度CB 两相在界面上的浓度差讨论：2) GAF GFA第33页/共54页CA/Fe3CCA/FCF/ACF/Fe3C第34页/共54页综上所述，和过冷情况下的结晶过程不同，A形成时， T （或过热度T ），始

9、终有利于A的形成。 T ，A形成速度第35页/共54页AFFAFACCKG/公式应用：估算某一温度下A向F（或Fe3C）的移动速度。CFeACFeACKG33/69. 6当A形成温度为780时02. 041. 0KGFA89. 069. 63KGCFeA8 .1402. 041. 089. 069. 63CFeAFAGGBCdxdCKDG1 F先消失，剩余碳化物T1AFTCCA/Fe3CCA/FCF/ACF/Fe3C转变温度 ，残余碳化物量第36页/共54页3.3、奥氏体转变动力学T ，I ，G ，且I G各种因素中，T的影响作用最强烈BCdxdCKDG1)exp()exp(KTQKTWCI2

10、、原始组织的影响片状P转变速度球状P薄片较厚片转变快3、碳含量的影响C ，A形成速度 ，第37页/共54页3.3、奥氏体转变动力学（1）对A形成速度的影响 改变临界点位置， 影响碳在A 中的扩散系数 合金碳化物在A中溶解难易程度的牵制 对原始组织的影响（2）对A均匀化的影响 合金钢需要更长均匀化时间第38页/共54页3.3、奥氏体转变动力学 连续转变图 V1 V2V3不均匀A均匀AP+ AA+ Fe3CPt/sT/V3V2V1Ac1第39页/共54页3.3、奥氏体转变动力学特点：（1）加热速度 ，临界点 ，（2）转变在一个温度范围内完成，（3）形成速度随加热速度 而 ，（4）A起始晶粒度随加热

11、速度速度 而细化，（5）A成分不均匀性随加热速度 而 。V1V3 V2 V1不均匀A均匀AP+ AA+ Fe3CPt/sT/V3V2Ac1第40页/共54页3.4、奥氏体晶粒长大及其控制 （见书表2.3）,其中n=2N-1 概念:起始晶粒度、n0=(I/G)1/2 实际晶粒度、 本质晶粒度 应用:晶粒细化处理第41页/共54页58级的钢为本质细晶粒度的钢14级的钢为本质粗晶粒度钢第42页/共54页本质粗晶粒度：奥氏体随温度的升高迅速长大的钢。如经锰硅脱氧的钢、沸腾钢等本质细晶粒度：奥氏体晶粒长大倾向小，加热到较高温度时才显著长大的钢。如经铝脱氧的钢、镇静钢等第43页/共54页3.4、奥氏体晶粒

12、长大及其控制晶粒长大驱动力: 界面能的降低。 驱动力大小:F驱=2/R 方向：指向曲率中心abc120120-比界面能，R-晶界曲率半径理想界面形态：界面平直，界面间夹角120，如b图晶粒长大方式：大吃小第44页/共54页第45页/共54页3.4、奥氏体晶粒长大及其控制晶粒长大阻力第二相质点的钉扎作用 F阻=3f/2r r-粒子半径, f 粒子数, -比界面能界面r第二相质点越细小，分散，总阻力第46页/共54页三.奥氏体晶粒长大影响因素3.4、奥氏体晶粒长大及其控制第47页/共54页第48页/共54页四.奥氏体大小控制及其应用3.4、奥氏体晶粒长大及其控制第49页/共54页四.奥氏体大小控制及其应用3.4、奥氏体晶粒长大及其控制第50页/共54页第51页/共54页思考题：1、以共析钢为例，简述奥氏体转变过程，为什么奥氏体全部形成后还会有部分渗碳体未溶解？2、奥氏体晶核优先在什么地方形成？为