金属热处理原理-2

1、 钢在加热时的组织转变是其热处理的基钢在加热时的组织转变是其热处理的基础础为使钢经热处理后获得所需要的组织与为使钢经热处理后获得所需要的组织与性能，大多数热处理（退火、正火及淬火）都性能，大多数热处理（退火、正火及淬火）都需要将钢件加热到相变临界温度以上，形成奥需要将钢件加热到相变临界温度以上，形成奥氏体组织（氏体组织（奥氏体化奥氏体化），然后以一定的速度冷），然后以一定的速度冷却，获得不同的组织与性能。却，获得不同的组织与性能。 加热时形成的奥氏体的化学成分、均匀性、加热时形成的奥氏体的化学成分、均匀性、晶粒大小以及未溶入奥氏体的碳化物、氮化物晶粒大小以及未溶入奥氏体的碳化物、氮化物等过剩相

2、的数量、分布状况都对钢在其后的冷等过剩相的数量、分布状况都对钢在其后的冷却转变过程及转变产物的组织与性能产生非常却转变过程及转变产物的组织与性能产生非常重要的影响。因此，研究钢在加热中奥氏体的重要的影响。因此，研究钢在加热中奥氏体的形成过程具有十分重要的意义。形成过程具有十分重要的意义。 1、Fe-Fe3C相图上的临界相图上的临界温度温度共 析 钢共 析 钢 ： P S K 线 （线 （ A1） P(+Fe3C)亚共析钢亚共析钢： PSK线（线（A1）P，GS线（线（A3）F过共析钢过共析钢：PSK线（线（A1）P，ES线（线（Acm）Fe3C溶溶入入2、实际加热、冷却条件下的临界温度、实际加

3、热、冷却条件下的临界温度 加热时的临界温度用脚标加热时的临界温度用脚标C表示：表示：AC1、AC3、ACcm； 冷却时的临界温度用脚标冷却时的临界温度用脚标r表示，表示，Ar1、Ar3、Arcm。在加热（冷却）速度为在加热（冷却）速度为0.125/min时，对临界点时，对临界点A1，A3，Acm的影响的影响本章学习重点：本章学习重点：p掌握钢件在加热过程中组织转变的规律；掌握钢件在加热过程中组织转变的规律；p掌握奥氏体晶粒大小的影响因素及其控制措施。掌握奥氏体晶粒大小的影响因素及其控制措施。本章学习难点：本章学习难点：p奥氏体的形成机理奥氏体的形成机理一、奥氏体的组织一、奥氏体的组织p奥氏体是

4、碳在奥氏体是碳在-Fe中的中的固溶体，碳原子在固溶体，碳原子在-Fe点阵点阵中处于中处于Fe原子组成原子组成的八面体间隙中心位置，的八面体间隙中心位置，即面心立方晶胞的中心即面心立方晶胞的中心或棱边中点。或棱边中点。 奥氏体奥氏体通常是由等轴状的多边型晶粒所组成，通常是由等轴状的多边型晶粒所组成，晶内常见相变孪晶。晶内常见相变孪晶。奥氏体显微组织奥氏体显微组织（晶内有孪晶）（晶内有孪晶） 1000 若按所有八面体间隙填满碳原子计算，单若按所有八面体间隙填满碳原子计算，单位晶胞内应有位晶胞内应有4个个Fe原子和原子和4个个C原子，其原子原子，其原子百分比为百分比为50%，重量百分比为，重量百分比

5、为20%。 实际上奥氏体的最大含碳量仅实际上奥氏体的最大含碳量仅2.11wt%（1148），即），即23个晶胞才有一个碳原子。个晶胞才有一个碳原子。Why？原因：原因： 碳原子半径为碳原子半径为0.77，而，而-Fe的八面体间隙的的八面体间隙的半径仅半径仅0.52，碳原子进入点阵间隙位置后将引起，碳原子进入点阵间隙位置后将引起点阵畸变，使其周围的间隙位置不可能填满原子点阵畸变，使其周围的间隙位置不可能填满原子。讨论：讨论：1、碳原子的存在，、碳原子的存在，使奥氏体点阵发使奥氏体点阵发生对称性膨胀，生对称性膨胀，C%，膨胀，膨胀，点，点阵常数阵常数。奥氏体点阵常数与碳含量的关系奥氏体点阵常数与碳

6、含量的关系2、部分而不是每个八面体间隙中才占据一个碳原、部分而不是每个八面体间隙中才占据一个碳原子子碳在奥氏体中的分布具有不均匀性。碳在奥氏体中的分布具有不均匀性。奥氏体中奥氏体中存在碳原子的浓度起伏存在碳原子的浓度起伏。3、合金钢的奥氏体是碳和合金元素在、合金钢的奥氏体是碳和合金元素在-Fe中的固溶中的固溶体，合金元素取代体，合金元素取代Fe的点阵位置而成为置换固溶体，的点阵位置而成为置换固溶体，也引起晶格畸变和点阵常数的变化。也引起晶格畸变和点阵常数的变化。奥氏体奥氏体 的存在形式：的存在形式：p高温下高温下：是钢的稳定相：是钢的稳定相p室温下室温下：非稳定相，但若钢中加入足够量的扩大：非

7、稳定相，但若钢中加入足够量的扩大区的合金元素，则可成为稳定相。区的合金元素，则可成为稳定相。二、奥氏体二、奥氏体 的力学性能的力学性能p硬度和强度都不高，并且碳的固溶体不能有效地硬度和强度都不高，并且碳的固溶体不能有效地提高其强度和硬度；提高其强度和硬度；p作为面心立方晶格，其滑移系多，故奥氏体的塑作为面心立方晶格，其滑移系多，故奥氏体的塑性很好，易于变形性很好，易于变形钢的锻造加工通常要求在奥钢的锻造加工通常要求在奥氏体稳定存在的高温区进行氏体稳定存在的高温区进行。三、奥氏体三、奥氏体 的物理、化学性能的物理、化学性能p作为面心立方晶格，是一种最密排的点阵结构，作为面心立方晶格，是一种最密排

8、的点阵结构，致密度高，故奥氏体的比容最小；致密度高，故奥氏体的比容最小；p导热性差，故奥氏体钢加热时不宜采用过大加热导热性差，故奥氏体钢加热时不宜采用过大加热速度，以免热应力过大而引起工件变形；速度，以免热应力过大而引起工件变形；p线膨胀系数大（线膨胀系数大（比铁素体和渗碳体高出约一倍比铁素体和渗碳体高出约一倍），），故奥氏体钢可用来制作热膨胀灵敏的仪表元件；故奥氏体钢可用来制作热膨胀灵敏的仪表元件；p具有顺磁性（其他奥氏体的转变产物均为铁磁具有顺磁性（其他奥氏体的转变产物均为铁磁性），故奥氏体可作为无磁性钢使用；性），故奥氏体可作为无磁性钢使用；p单相奥氏体具有优良的耐腐蚀性能；单相奥氏体具

9、有优良的耐腐蚀性能；p奥氏体中铁原子自扩散激活能大，扩散系数小，奥氏体中铁原子自扩散激活能大，扩散系数小，故奥氏体的热强性好，可用作高温用钢。故奥氏体的热强性好，可用作高温用钢。一、奥氏体形成的热力学条件：一、奥氏体形成的热力学条件： 根据根据Fe-Fe3C相图，在相图，在A1温度以下，钢的平衡温度以下，钢的平衡组织为珠光体。当温度超过组织为珠光体。当温度超过A1时，珠光体将转变为时，珠光体将转变为奥氏体，亚共析钢与过共析钢只有分别加热到奥氏体，亚共析钢与过共析钢只有分别加热到A3或或Acm才能得到均匀的单相奥氏体才能得到均匀的单相奥氏体。Pure Iron4001400 1200 1000

10、800 6001600 Fe1% C2% C3% C4% C5% C6% C6.69% CLgadSteelCast IronA1A3Acm 奥氏体形成时体系总的自由能变化为：奥氏体形成时体系总的自由能变化为：G=Gv+ Gs+ Ge （2-1）式中式中Gv新相奥氏体与母相体积自由能之差；新相奥氏体与母相体积自由能之差； Gs 形成奥氏体所增加的界面能；形成奥氏体所增加的界面能； Ge 形成奥氏体所增加的应变能。形成奥氏体所增加的应变能。 其中其中Gv是相变的驱动力；是相变的驱动力； Gs与与Ge是相变的是相变的阻力，由于相变在高温下进行，阻力，由于相变在高温下进行，Ge一项很小，相一项很小，

11、相变阻力主要是变阻力主要是Gs。 奥氏体自发形成的条件：奥氏体自发形成的条件： G0GGpG（Gp-）T TT0（727）T1温度温度自由能自由能G 下图为珠光体、奥氏体的自由能与温度的关系，下图为珠光体、奥氏体的自由能与温度的关系，可见，在温度等于可见，在温度等于A1时，珠光体与奥氏体的自由能时，珠光体与奥氏体的自由能相等。只有相等。只有当温度高于当温度高于A1时，珠光体向奥氏体转变时，珠光体向奥氏体转变的驱动力才能克服界面能和应变能的相变阻力的驱动力才能克服界面能和应变能的相变阻力使奥氏体的自由能使奥氏体的自由能低于珠光体，使奥低于珠光体，使奥氏体自发形成氏体自发形成。 以共析钢为例说明从

12、珠光体向奥氏体转变的转变以共析钢为例说明从珠光体向奥氏体转变的转变过程：过程： + Fe3C 碳含量碳含量C% 0.0218 6.69 0.77 晶格类型晶格类型 体心立方体心立方 复杂斜方复杂斜方 面心立方面心立方 从反应式可以看出：珠光体向奥氏体转变包括铁从反应式可以看出：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。原子的点阵改组，碳原子的扩散和渗碳体的溶解。 二、奥氏体的形成过程二、奥氏体的形成过程 奥氏体的形成是由四个基本过程所组成：形核、奥氏体的形成是由四个基本过程所组成：形核、长大、剩余碳化物的溶解和成分均匀化长大、剩余碳化物的溶解和成分均匀化。1、奥氏体晶

13、粒形核、奥氏体晶粒形核形核条件：形核条件：体系具备充分的能量、结构和成分起伏。体系具备充分的能量、结构和成分起伏。 形核部位形核部位：奥氏体晶核首先在铁素体和渗碳体两相：奥氏体晶核首先在铁素体和渗碳体两相界面处或珠光体团的边界上形成。界面处或珠光体团的边界上形成。原因：原因： p铁素体和渗碳体相界面处碳浓度相差较大，有利于铁素体和渗碳体相界面处碳浓度相差较大，有利于获得形成奥氏体所需要的碳浓度；获得形成奥氏体所需要的碳浓度；p相界面处原子排列不规则，使铁原子通过短程扩散相界面处原子排列不规则，使铁原子通过短程扩散由旧相点阵向新相点阵转移而促进奥氏体形核；由旧相点阵向新相点阵转移而促进奥氏体形核

14、；p相界面处杂质及其它晶体缺陷多，具有较高的畸变相界面处杂质及其它晶体缺陷多，具有较高的畸变能，新相在这些部位形核，有可能消除某些晶体缺能，新相在这些部位形核，有可能消除某些晶体缺陷而使体系的自由能降低，新相形核所产生的应变陷而使体系的自由能降低，新相形核所产生的应变能也容易借助相界能也容易借助相界/ /晶界流变而释放。晶界流变而释放。 珠光体团边界与铁素体珠光体团边界与铁素体/渗碳体相界一样，也是渗碳体相界一样，也是奥氏体形核的部位。此外，在快速加热时，由于过奥氏体形核的部位。此外，在快速加热时，由于过热度大，奥氏体临界晶核尺寸减小，且相变所需的热度大，奥氏体临界晶核尺寸减小，且相变所需的浓

15、度起伏也减小，因此奥氏体也可以在铁素体内的浓度起伏也减小，因此奥氏体也可以在铁素体内的亚晶界处形核。亚晶界处形核。2、奥氏体晶粒长大、奥氏体晶粒长大 奥氏体晶粒的长大是通过铁素体与奥氏体之间奥氏体晶粒的长大是通过铁素体与奥氏体之间的的点阵重构点阵重构、渗碳体的溶解渗碳体的溶解及及碳在奥氏体中的扩散碳在奥氏体中的扩散等过程进行的，即奥氏体形核后依靠逐步吞噬其两等过程进行的，即奥氏体形核后依靠逐步吞噬其两边的铁素体和渗碳体而长大。边的铁素体和渗碳体而长大。 奥氏体在铁素体与渗碳体的相界面形核，必然奥氏体在铁素体与渗碳体的相界面形核，必然与两个旧相存在碳浓度差，它是相界面推移的驱动与两个旧相存在碳浓

16、度差，它是相界面推移的驱动力，相界面移动的结果是力，相界面移动的结果是Fe3C不断溶解，不断溶解，。3、剩余渗碳体的溶解、剩余渗碳体的溶解 实验表明在珠光体向奥转变过程中，铁素体和渗实验表明在珠光体向奥转变过程中，铁素体和渗碳体并不是同时消失，而碳体并不是同时消失，而总是铁素体首先消失，将有总是铁素体首先消失，将有一部分渗碳体残留下来一部分渗碳体残留下来。这部分渗碳体在铁素体消失。这部分渗碳体在铁素体消失后，随着保温时间的延长或温度的升高，通过碳原子后，随着保温时间的延长或温度的升高，通过碳原子的扩散不断溶入奥氏体中。一旦渗碳体全部溶入奥氏的扩散不断溶入奥氏体中。一旦渗碳体全部溶入奥氏体中，这

17、一阶段便告结束。体中，这一阶段便告结束。 碳化物溶入碳化物溶入A的机理，现在还不十分清楚，有人认的机理，现在还不十分清楚，有人认为是通过碳化物中的碳原子向奥氏体中扩散和为是通过碳化物中的碳原子向奥氏体中扩散和Fe原子原子向贫碳的渗碳体区扩散，以及向贫碳的渗碳体区扩散，以及Fe3C向向A晶体点阵改组晶体点阵改组来完成的。来完成的。 奥氏体晶核的长大奥氏体晶核的长大 为什么铁素体和渗碳体不能同时消失，而总有为什么铁素体和渗碳体不能同时消失，而总有部分渗碳体剩余？部分渗碳体剩余？ 按相平衡理论，从按相平衡理论，从Fe-Fe3C相图可以看出，在高于相图可以看出，在高于AC1温度，温度，刚刚形成的奥氏体

18、，靠近刚刚形成的奥氏体，靠近Cem的的C浓度高于共析成分较少，而浓度高于共析成分较少，而靠近靠近F处的处的C浓度低于共析成分浓度低于共析成分较多（即较多（即ES线的斜率较大，线的斜率较大，GS线的斜率较小）线的斜率较小）。 所以，在奥氏体刚刚形成时，即所以，在奥氏体刚刚形成时，即F全部消失时，全部消失时，奥氏体的平均奥氏体的平均C浓度低于共析成分，这就进一步说浓度低于共析成分，这就进一步说明，共析钢的明，共析钢的P刚刚形成的刚刚形成的A的平均碳含量降低，的平均碳含量降低，低于共析成分，必然有部分碳化物残留，只有继续低于共析成分，必然有部分碳化物残留，只有继续加热保温，残留碳化物才能逐渐溶解。加

19、热保温，残留碳化物才能逐渐溶解。 4、奥氏体成分均匀化、奥氏体成分均匀化 珠光体转变为奥氏体时，在残留渗碳体刚刚珠光体转变为奥氏体时，在残留渗碳体刚刚完全溶入奥氏体的情况下，完全溶入奥氏体的情况下，C在奥氏体中的分布是在奥氏体中的分布是不均匀的。原来为渗碳体的区域碳含量较高，而不均匀的。原来为渗碳体的区域碳含量较高，而原来是铁素体的区域，碳含量较低。这种碳浓度原来是铁素体的区域，碳含量较低。这种碳浓度的不均匀性随加热速度增大而越加严重。因此，的不均匀性随加热速度增大而越加严重。因此，只有继续加热或保温，借助于只有继续加热或保温，借助于C原子的扩散才能使原子的扩散才能使整个奥氏体中碳的分布趋于均

20、匀。整个奥氏体中碳的分布趋于均匀。 共共析析碳碳钢钢奥奥氏氏体体等等温温形形成成过过程程奥氏体长大是奥氏体长大是通过同时消耗通过同时消耗两相来实现的。两相来实现的。 亚共析钢和过共析钢的奥氏体形成过程与共析亚共析钢和过共析钢的奥氏体形成过程与共析钢基本相同，当加热温度刚刚超过钢基本相同，当加热温度刚刚超过A1时，只能使原时，只能使原始组织中的珠光体转变为奥氏体，仍保留一部分先始组织中的珠光体转变为奥氏体，仍保留一部分先共析铁素体或先共析渗碳体，只有当温度超过共析铁素体或先共析渗碳体，只有当温度超过A3或或Acm并保温一定的时间后，才能获得单一的奥氏体并保温一定的时间后，才能获得单一的奥氏体组织

21、。组织。 5、奥氏体非扩散形成简介、奥氏体非扩散形成简介（1 1）无扩散形核，扩散长大；）无扩散形核，扩散长大；（2 2）铁素体全部以无扩散方式转变为低碳的奥氏体；）铁素体全部以无扩散方式转变为低碳的奥氏体；（3 3）最近的研究成果：）最近的研究成果： 铁素体向奥氏体转变直接受加热速度控制，快速铁素体向奥氏体转变直接受加热速度控制，快速加热可以为无扩散形核，而缓慢加热则以扩散方式形加热可以为无扩散形核，而缓慢加热则以扩散方式形成。成。 相变的动力学研究的是：相变的动力学研究的是：转变温度转变温度、转变量转变量和和转变时间转变时间的关系。的关系。 奥氏体形成动力学可分为奥氏体形成动力学可分为等温

22、形成动力学等温形成动力学和和连续加热形成动力学连续加热形成动力学。一、奥氏体等温形成动力学一、奥氏体等温形成动力学 等温形成动力学等温形成动力学即在一定温度下的转变量和转即在一定温度下的转变量和转变时间的关系（即在一定温度下的转变速度）。变时间的关系（即在一定温度下的转变速度）。 研究表明，奥氏体的形成速度决定于奥氏体的研究表明，奥氏体的形成速度决定于奥氏体的形核率和晶核的线长大速度，它受钢的成分、原始形核率和晶核的线长大速度，它受钢的成分、原始组织状态、等温温度等条件的影响。组织状态、等温温度等条件的影响。 1、奥氏体等温形成动力学曲线、奥氏体等温形成动力学曲线（1）共析碳钢奥氏体等温形成图

23、建立）共析碳钢奥氏体等温形成图建立 试样试样：厚：厚2mm左右，直径约为左右，直径约为10mm的小圆片；的小圆片； 原始状态原始状态：每个试样均有相同的原始组织状态；：每个试样均有相同的原始组织状态； 温度温度：在：在AC1以上设定不同的温度，如以上设定不同的温度，如730、745、765、； 时间时间：在每个温度下保持一系列时间，如：在每个温度下保持一系列时间，如1S、5S、10S、20S、； 冷却冷却：在盐水中急冷到室温；：在盐水中急冷到室温； 观察观察：在显微镜下测出试样中马氏体的数量：在显微镜下测出试样中马氏体的数量（相当于高温下奥氏体的数量）；（相当于高温下奥氏体的数量）； 做图做图

24、：做出每个温度下奥氏体形成量和保温时：做出每个温度下奥氏体形成量和保温时间的关系曲线，即得到了奥氏体等温形成的动力学间的关系曲线，即得到了奥氏体等温形成的动力学曲线。曲线。 为方便，通常把不同温度下转变转变相同数量为方便，通常把不同温度下转变转变相同数量所需时间，综合在温度和时间坐标系内，这样就得所需时间，综合在温度和时间坐标系内，这样就得到了奥氏体等温形成图。到了奥氏体等温形成图。共析碳钢奥氏体等温形成图共析碳钢奥氏体等温形成图 （2）奥氏体等温形成的特点）奥氏体等温形成的特点p在高于在高于AC1温度保温时，奥氏体并不立即形成，而温度保温时，奥氏体并不立即形成，而是需要经过一定时间后，才开始

25、形成。温度越高，是需要经过一定时间后，才开始形成。温度越高，所需时间越短。所需时间越短。 孕育期孕育期：从保温开始到转变开始的这段时间，其实：从保温开始到转变开始的这段时间，其实质是相变的准备阶段，是扩散型相变的共同特点。质是相变的准备阶段，是扩散型相变的共同特点。p奥氏体形成速度在整个过程中是不同的，开始时速奥氏体形成速度在整个过程中是不同的，开始时速度较慢，以后逐渐加快；在转变量达到度较慢，以后逐渐加快；在转变量达到50%时，转时，转变速度达到极大值，以后转变速度又开始逐渐减慢。变速度达到极大值，以后转变速度又开始逐渐减慢。p温度越高，奥氏体形成所需的全部时间越短，即温度越高，奥氏体形成所

26、需的全部时间越短，即奥氏体的形成速度越快。换言之，随温度升高，奥氏体的形成速度越快。换言之，随温度升高，奥氏体形成始终是加速的。奥氏体形成始终是加速的。p在奥氏体刚刚形成后，还需一段时间使残留碳化在奥氏体刚刚形成后，还需一段时间使残留碳化物溶解和奥氏体成分均匀化。物溶解和奥氏体成分均匀化。（3）过共析和亚共析碳钢奥氏体等温形成图）过共析和亚共析碳钢奥氏体等温形成图过共析碳钢过共析碳钢：原始组织为：原始组织为P+Cem，且，且P的数量随钢的的数量随钢的C%增加而减少。增加而减少。亚共析碳钢亚共析碳钢：原始组织为：原始组织为P+F，且，且P的数量随钢的的数量随钢的C%增加而增加。增加而增加。 （a

27、）过共析钢（）过共析钢（WC1.2%）奥氏体等温形成图）奥氏体等温形成图 （b）亚共析钢（）亚共析钢（WC0.45%）奥氏体等温形成图）奥氏体等温形成图 2、奥氏体等温形成动力学的分析、奥氏体等温形成动力学的分析 奥氏体等温形成动力学图示出的温度升高奥氏奥氏体等温形成动力学图示出的温度升高奥氏体形成速度加快的规律，是由于随着温度升高奥氏体形成速度加快的规律，是由于随着温度升高奥氏体的形核率和长大速度均增加的缘故。有人做过试体的形核率和长大速度均增加的缘故。有人做过试验，把奥氏体的形成温度从验，把奥氏体的形成温度从740提高到提高到800时，时，奥氏体的形核率奥氏体的形核率N增加增加270倍，而

28、长大速度倍，而长大速度G增加了增加了80倍。因此，随着温度升高，奥氏体形成速度迅速倍。因此，随着温度升高，奥氏体形成速度迅速增加。增加。（1）奥氏体的形核率）奥氏体的形核率 研究指出，在奥氏体均匀形核条件下，形核率研究指出，在奥氏体均匀形核条件下，形核率I和温度之间的关系可以表示为：和温度之间的关系可以表示为： C常数；常数； Q扩散激活能；扩散激活能； T绝对温度；绝对温度； k-波尔茨曼常波尔茨曼常数；数；w-临界形核功，在忽略应变能时，临界形核功，在忽略应变能时，kTwkTQeeCI 23vGAw A常数；常数；奥氏体与旧相的界面能；奥氏体与旧相的界面能；Gv奥氏体与旧相之间单位体积自由

29、能之差；奥氏体与旧相之间单位体积自由能之差；1）温度升高，形核率）温度升高，形核率I以指数关系迅速增加；以指数关系迅速增加；2）因）因GV随温度升高而增大，使随温度升高而增大，使w减小，使减小，使I进一步增进一步增大；大；3）随温度升高原子扩散速度加快，不仅有利于铁素）随温度升高原子扩散速度加快，不仅有利于铁素体向奥氏体点阵改组，而且也促进渗碳体溶解，这也体向奥氏体点阵改组，而且也促进渗碳体溶解，这也加速奥氏体的形核；加速奥氏体的形核；4）随温度升高铁素体的）随温度升高铁素体的C%沿沿QP线增加，另一方面线增加，另一方面奥氏体在铁素体中形核时所需的碳浓度沿奥氏体在铁素体中形核时所需的碳浓度沿S

30、G而降低，而降低，结果减小了奥氏体形核所需要的碳的浓度起伏，促进结果减小了奥氏体形核所需要的碳的浓度起伏，促进奥氏体的形核。奥氏体的形核。 综上所述，奥氏体化温度升高，即相变的过热综上所述，奥氏体化温度升高，即相变的过热度增大，可使奥氏体的形核率度增大，可使奥氏体的形核率I急剧上升，因此有利急剧上升，因此有利于获得细小的奥氏体晶粒。于获得细小的奥氏体晶粒。 （2）奥氏体晶体的长大速度）奥氏体晶体的长大速度 关于奥氏体晶体的长大速度，有不少研究者利用扩关于奥氏体晶体的长大速度，有不少研究者利用扩散规律导出一些计算公式，具有代表性的如下：散规律导出一些计算公式，具有代表性的如下：碳在铁素体和奥氏体

31、中的扩散系数；碳在铁素体和奥氏体中的扩散系数；g ga aCCDD ,2211,dxdcdxdcg ga aa ag g CC铁素体和奥氏体界面处碳在铁素体和奥氏铁素体和奥氏体界面处碳在铁素体和奥氏体中的浓度梯度；体中的浓度梯度；奥氏体与铁素体相界面间的碳浓度差奥氏体与铁素体相界面间的碳浓度差;负号表示下坡扩散。负号表示下坡扩散。g ga aa ag gg ga aa ag g CCdxdcDdxdcDKvCC2211/ 由于碳在铁素体中的浓度梯度很小，可近似看作由于碳在铁素体中的浓度梯度很小，可近似看作是是0。上式可以改写为：。上式可以改写为： 利用碳在渗碳体中的浓度梯度等于零的特点，可利用

32、碳在渗碳体中的浓度梯度等于零的特点，可得界面向渗碳体中推移的速度表达式：得界面向渗碳体中推移的速度表达式： cemcemCC g gg gdxdc渗碳体与奥氏体相界面间的碳浓度差。渗碳体与奥氏体相界面间的碳浓度差。 碳在奥氏体中的浓度梯度。碳在奥氏体中的浓度梯度。 g ga aa ag gg ga ag g CCdxdcDKvC/cemCcemcemCcemCdxdcDKCCdxdcDKv g gg gg gg gg gg g696./ 1）温度）温度，扩散系数，扩散系数D（D=D0e-Q/RT），同时奥氏，同时奥氏体的两相界面之间碳浓度差体的两相界面之间碳浓度差C-cem-C-，碳在奥氏体，

33、碳在奥氏体中的浓度梯度中的浓度梯度，使奥氏体的长大速度，使奥氏体的长大速度； 2）温度）温度，在铁素体中有利于奥氏体形核的部位，在铁素体中有利于奥氏体形核的部位，原子的扩散距离原子的扩散距离，奥氏体的长大速度，奥氏体的长大速度； 3）温度）温度，奥氏体与铁素体相界面处的碳浓度差，奥氏体与铁素体相界面处的碳浓度差C- -C-以及渗碳体与奥氏体相界面处的碳浓度差以及渗碳体与奥氏体相界面处的碳浓度差Ccem-C-cem ，因此奥氏体晶体长大，因此奥氏体晶体长大速度速度。 小结：小结：奥氏体形成时，升高温度（或增加过热奥氏体形成时，升高温度（或增加过热度）始终是有利于奥氏体形成的，所以加热温度越度）始

34、终是有利于奥氏体形成的，所以加热温度越高，奥氏体形成的孕育期以及整个相变过程所需时高，奥氏体形成的孕育期以及整个相变过程所需时间越短，即奥形成速度越快。换言之：间越短，即奥形成速度越快。换言之：随温度的升随温度的升高（或过热度的增大）奥氏体的形成是单调加速的高（或过热度的增大）奥氏体的形成是单调加速的。 二、连续加热时奥氏体的形成二、连续加热时奥氏体的形成 连续加热时奥氏体形成连续加热时奥氏体形成的基本过程也是由奥氏体的的基本过程也是由奥氏体的形成、残留碳化物溶解和奥形成、残留碳化物溶解和奥氏体成分均匀化三个阶段组氏体成分均匀化三个阶段组成。影响这些过程的因素也成。影响这些过程的因素也大致与等

35、温形成时相同。但大致与等温形成时相同。但在连续加热条件下进行的，在连续加热条件下进行的，所以在相变动力学及相变机所以在相变动力学及相变机理上常会出现若干等温转变理上常会出现若干等温转变所没有的特点。所没有的特点。1、在一定的加热速度范围内，临界点随加热速度、在一定的加热速度范围内，临界点随加热速度增大而升高增大而升高 奥氏体形成的开始温度和终了温度均随加热速奥氏体形成的开始温度和终了温度均随加热速度增大而升高。当钢的加热速度大到某一范围时，度增大而升高。当钢的加热速度大到某一范围时，所有亚共析钢的转变温度均相同，加热速度约在所有亚共析钢的转变温度均相同，加热速度约在105-106/S范围内时含

36、碳在范围内时含碳在0.20.9%的钢的转变的钢的转变温度均约在温度均约在1130。2、相变是在一个温度范围内完成的、相变是在一个温度范围内完成的 加热速度越快奥氏体的温度范围越宽，但形成速加热速度越快奥氏体的温度范围越宽，但形成速度确加快，奥氏体形成时间缩短。度确加快，奥氏体形成时间缩短。3、可以可以获得超细晶粒获得超细晶粒 4、钢中原始组织的不均匀使钢中原始组织的不均匀使连续加热时的奥氏体化连续加热时的奥氏体化温度升高温度升高5、快速连续加热时形成的快速连续加热时形成的奥氏体成分不均匀性增大奥氏体成分不均匀性增大 C-降低，降低，C-cem升高。升高。6、在超快速加热条件下，铁素体转变为奥氏

37、体的点在超快速加热条件下，铁素体转变为奥氏体的点阵改组属于阵改组属于无扩散型相变。无扩散型相变。 奥氏体的非扩散形成简介奥氏体的非扩散形成简介 如果能阻止钢在加热期间的扩散过程（例如如果能阻止钢在加热期间的扩散过程（例如快速加热），当加热到铁素体奥氏体平衡温度快速加热），当加热到铁素体奥氏体平衡温度以上时，铁素体就能自发地、瞬间地转变成同成以上时，铁素体就能自发地、瞬间地转变成同成分的奥氏体，也就是说在没有碳化物参与的条件分的奥氏体，也就是说在没有碳化物参与的条件下，由体心立方改组成面心立方晶格。然后，在下，由体心立方改组成面心立方晶格。然后，在该温度下继续保温或升温过程中，才发生碳化物该温度

38、下继续保温或升温过程中，才发生碳化物向奥氏体中的溶解。向奥氏体中的溶解。 奥氏体的非扩散形成温度（奥氏体的非扩散形成温度（A3），它只与铁），它只与铁素体的成分有关。增大碳化物的弥散度，提高铁素体的成分有关。增大碳化物的弥散度，提高铁素体中的碳含量，将使素体中的碳含量，将使A3降低。降低。 原始组织是贝氏体或马氏体时，进行快速加原始组织是贝氏体或马氏体时，进行快速加热最容易出现这种转变方式。热最容易出现这种转变方式。奥氏体的非扩散形成简介奥氏体的非扩散形成简介三、影响奥氏体形成速度的因素三、影响奥氏体形成速度的因素1、温度、温度 在各种影响因素中，温度的作用最为强烈，因在各种影响因素中，温度的

39、作用最为强烈，因此控制奥氏体的形成温度十分重要。此控制奥氏体的形成温度十分重要。 提高温度，奥氏体的形核率和生长速度都增大，提高温度，奥氏体的形核率和生长速度都增大，但形核率增长高于长大速度。因此，但形核率增长高于长大速度。因此，奥氏体的形成奥氏体的形成温度越高，所获得的起始晶粒度越细。温度越高，所获得的起始晶粒度越细。2、碳含量、碳含量 钢中碳含量越高，碳化物的数量增加，钢中碳含量越高，碳化物的数量增加，F与与Fe3C界面增多，界面增多，增加了奥氏体的形核部位增加了奥氏体的形核部位，同时，同时碳的扩散距离相对减小。碳的扩散距离相对减小。奥氏体的形成速度越快奥氏体的形成速度越快。 另一方面，碳

40、化物的数量增加致使剩余碳化另一方面，碳化物的数量增加致使剩余碳化物溶解时间更长，即物溶解时间更长，即奥氏体均匀化时间延长奥氏体均匀化时间延长。3、原始组织的影响、原始组织的影响 如果钢的化学成分相同，原始组织中碳化物的如果钢的化学成分相同，原始组织中碳化物的分散度越大，相界面越多，形核率便越大；珠光体分散度越大，相界面越多，形核率便越大；珠光体片间距离越小，奥氏体中碳浓度梯度越大，扩散速片间距离越小，奥氏体中碳浓度梯度越大，扩散速度便越快；碳化物分散度越大，使得碳原子扩散距度便越快；碳化物分散度越大，使得碳原子扩散距离缩短，奥氏体晶体长大速度增加。离缩短，奥氏体晶体长大速度增加。 粒状珠光体与

41、片状珠光体的奥氏体形成速度？粒状珠光体与片状珠光体的奥氏体形成速度？4、合金元素的影响、合金元素的影响（1）合金钢中奥氏体形成的特点）合金钢中奥氏体形成的特点 钢中添加合金元素并不影响珠光体向奥氏体的钢中添加合金元素并不影响珠光体向奥氏体的转变机制，但影响碳化物的稳定性及碳原子在奥氏转变机制，但影响碳化物的稳定性及碳原子在奥氏体中的扩散系数。另一方面，多数合金元素在碳化体中的扩散系数。另一方面，多数合金元素在碳化物和基体相中的分布是不均匀的，故合金元素将影物和基体相中的分布是不均匀的，故合金元素将影响奥氏体的形核与长大、剩余碳化物的溶解、奥氏响奥氏体的形核与长大、剩余碳化物的溶解、奥氏体成分均

42、匀化的速度。体成分均匀化的速度。 通过对碳扩散速度影响奥氏体的形成速度通过对碳扩散速度影响奥氏体的形成速度 强碳化物形成元素强碳化物形成元素Cr、Mo、W等，降低碳在奥等，降低碳在奥氏体中扩散系数，推迟珠光体转变为奥氏体；非碳化氏体中扩散系数，推迟珠光体转变为奥氏体；非碳化物形成元素物形成元素Co、Ni等增大碳在奥氏体中的扩散系数，等增大碳在奥氏体中的扩散系数，使奥氏体形成速度加快；使奥氏体形成速度加快；Si、Al等对碳原子的扩散系等对碳原子的扩散系数影响不大，对奥氏体的形成无明显的影响。数影响不大，对奥氏体的形成无明显的影响。通过改变碳化物稳定性影响奥氏体的形成速度通过改变碳化物稳定性影响奥

43、氏体的形成速度 W、Mo等强碳化物形成元素，在钢中可以形成等强碳化物形成元素，在钢中可以形成稳定性极高的特殊类型的碳化物，加热时不易溶解，稳定性极高的特殊类型的碳化物，加热时不易溶解，将使奥氏体形成速度减慢。将使奥氏体形成速度减慢。 例：试分析例：试分析Cr含量变化对奥氏体形成的影响？含量变化对奥氏体形成的影响？ 解：解： Cr可以在钢中形成不同类型的碳化物，这可以在钢中形成不同类型的碳化物，这些含些含Cr碳化物具有不同的稳定性，因此我们只要分碳化物具有不同的稳定性，因此我们只要分析不同析不同Cr%所相对应的碳化物的特性便可总结出其所相对应的碳化物的特性便可总结出其对奥氏体形成速度的影响。对奥

44、氏体形成速度的影响。2%Cr(FeCr)3C，较稳定的不易溶解；，较稳定的不易溶解；6%Cr(FeCr)7C3，更稳定的不易溶解；，更稳定的不易溶解；11%Cr(FeCr)23C6，含碳较少、较易溶解、稳定，含碳较少、较易溶解、稳定性较低，性较低，C%相同时可以形成更多的相同时可以形成更多的(FeCr)23C6。分析结果：分析结果： Cr含量为含量为2%及及6%时，延缓奥氏体的形成，时，延缓奥氏体的形成，但但Cr含量为含量为11%时，奥氏体形成速度反而比时，奥氏体形成速度反而比6%时时快。快。 一方面一方面(FeCr)23C6较不稳定，另一方面较不稳定，另一方面C%相相同时可以形成更多的碳化物

45、，从而使相界面面积增同时可以形成更多的碳化物，从而使相界面面积增加，这些都会加速奥氏体的形成。加，这些都会加速奥氏体的形成。对临界点的影响对临界点的影响 Ni、Mn、Cu等降低等降低A1温度；温度；Cr、Mo、Ti、Si、Al、W、V等升高等升高A1温度。温度。 通过对原始组织的影响进而影响奥氏体的形成速度通过对原始组织的影响进而影响奥氏体的形成速度 Ni、Mn等往往使珠光体细化，有利于奥氏体的形等往往使珠光体细化，有利于奥氏体的形成成。 （2）合金钢中奥氏体均匀化）合金钢中奥氏体均匀化 合金元素在原始组织各相中（铁素体和碳化物）合金元素在原始组织各相中（铁素体和碳化物）的分配是不均匀的，这种

46、不均匀分布，到碳化物溶的分配是不均匀的，这种不均匀分布，到碳化物溶解完毕后，还显著地保留在钢中，故合金钢奥氏体解完毕后，还显著地保留在钢中，故合金钢奥氏体形成后，除了碳的均匀化外，还要进行合金元素的形成后，除了碳的均匀化外，还要进行合金元素的均匀化。均匀化。 在其它条件相同的情况下，合金元素在奥氏体在其它条件相同的情况下，合金元素在奥氏体中的扩散速度比碳在奥氏体中的扩散速度小中的扩散速度比碳在奥氏体中的扩散速度小100-10000倍。此外，碳化物形成元素还会减小碳在奥氏倍。此外，碳化物形成元素还会减小碳在奥氏体中的扩散速度，这将降低碳的均匀化速度，因此，体中的扩散速度，这将降低碳的均匀化速度，

47、因此，合金钢均匀化所需时间常常比碳钢长得多合金钢均匀化所需时间常常比碳钢长得多。 奥氏体晶粒的大小对冷却转变过程及其所获得奥氏体晶粒的大小对冷却转变过程及其所获得的组织与性能均有很大的影响。的组织与性能均有很大的影响。粗大奥氏体，导致粗大奥氏体，导致钢的组织粗大，降低塑性、韧性。钢的组织粗大，降低塑性、韧性。因此，掌握奥氏因此，掌握奥氏体晶粒长大的规律及控制其晶粒度的方法，对热处体晶粒长大的规律及控制其晶粒度的方法，对热处理生产实践非常重要。理生产实践非常重要。 奥氏体晶粒大小可以用奥氏体晶粒直径或单位奥氏体晶粒大小可以用奥氏体晶粒直径或单位面积奥氏体晶粒的数目来表示，为了方便起见，实面积奥氏

48、体晶粒的数目来表示，为了方便起见，实际生产中常用奥氏体晶粒度来表示其大小。际生产中常用奥氏体晶粒度来表示其大小。 对钢来说，如果不特别指明，一般指奥氏体化对钢来说，如果不特别指明，一般指奥氏体化后的实际晶粒大小。奥氏体晶粒度有以下三个不同后的实际晶粒大小。奥氏体晶粒度有以下三个不同的概念。的概念。一、奥氏体晶粒度一、奥氏体晶粒度 晶粒度：晶粒度：是表示晶粒大小的一种尺度。是表示晶粒大小的一种尺度。1、起始晶粒度：、起始晶粒度： 指临界温度以上奥氏体形成刚刚完成，其晶粒边指临界温度以上奥氏体形成刚刚完成，其晶粒边界刚刚互相接触时的晶粒大小。界刚刚互相接触时的晶粒大小。2、实际晶粒度：、实际晶粒度

49、： 指在某一热处理加热条件下，所得到的晶粒尺寸。指在某一热处理加热条件下，所得到的晶粒尺寸。 3、本质晶粒度：、本质晶粒度： 根据标准实验条件，在根据标准实验条件，在930 10，保温足够时间，保温足够时间（38小时）后，测定的钢中奥氏体晶粒的大小。小时）后，测定的钢中奥氏体晶粒的大小。 本质晶粒度并不是实际晶粒大小，它只是描述了本质晶粒度并不是实际晶粒大小，它只是描述了晶粒长大的趋势，它说明本质细晶粒钢加热时，奥氏晶粒长大的趋势，它说明本质细晶粒钢加热时，奥氏体晶粒长大的倾向小，而本质粗晶粒钢加热时奥氏体体晶粒长大的倾向小，而本质粗晶粒钢加热时奥氏体晶粒长大的倾向大。实际加热条件下，本质粗晶

50、粒钢晶粒长大的倾向大。实际加热条件下，本质粗晶粒钢的晶粒不一定粗，而本质细晶粒钢的晶粒不一定细。的晶粒不一定粗，而本质细晶粒钢的晶粒不一定细。4、奥氏体晶粒的评定标准、奥氏体晶粒的评定标准 一般生产中把奥氏体晶粒大小分为一般生产中把奥氏体晶粒大小分为18个级别，个级别，其中其中1级最粗，级最粗，8级最细，超过级最细，超过8级以上的称为超细晶级以上的称为超细晶粒。粒。 晶粒度的级别晶粒度的级别N与晶粒大小之间的关系为：与晶粒大小之间的关系为：n=2N-1 n 为放大为放大100倍进行金相观察时每平方英寸倍进行金相观察时每平方英寸（6.45cm2）视野中所含的平均晶粒数目。）视野中所含的平均晶粒数

51、目。 奥氏体晶粒度级别与其他表示方法的对照。奥氏体晶粒度级别与其他表示方法的对照。晶粒度晶粒度级别级别N100X时每平方英时每平方英寸面积内晶粒数寸面积内晶粒数n平均每个晶粒所平均每个晶粒所占的面积占的面积/mm2晶粒平均晶粒平均直径直径d/mm弦平均长弦平均长度度/mm110.6250.2500.222220.3120.1770.157340.1560.1250.111480.0780.0880.07835160.0390.0620.05536320.01950.0440.03977640.00980.0310.026781280.00490.0220.019692560.002440.01

52、560.0133 晶粒度晶粒度在在58级者级者称为称为本质细本质细晶粒钢晶粒钢，在，在14级者称级者称为为本质粗晶本质粗晶粒钢粒钢。 本质细晶粒钢在本质细晶粒钢在930950以下加热时，奥以下加热时，奥氏体晶粒长大的倾向很小，所以加热的温度范围氏体晶粒长大的倾向很小，所以加热的温度范围较宽，生产上容易掌握，例如可在较宽，生产上容易掌握，例如可在930渗碳后渗碳后直接淬火。直接淬火。 对于本质粗晶粒钢，必须严格控制加热温度，对于本质粗晶粒钢，必须严格控制加热温度，以防止过热而导致奥氏体晶粒粗大。以防止过热而导致奥氏体晶粒粗大。 奥氏体起始晶粒的大小取决于奥氏体的形核率奥氏体起始晶粒的大小取决于奥

53、氏体的形核率I和长大速度和长大速度v。单位面积内奥氏体晶粒的数目。单位面积内奥氏体晶粒的数目n与与I和和v的关系如下：的关系如下：式中式中K为系数。为系数。21 vIKn 可见，可见，I/v值越大，值越大，n就越大，即奥氏体的晶就越大，即奥氏体的晶粒越细。因此，增大形核率或降低长大速度是获粒越细。因此，增大形核率或降低长大速度是获得细小奥氏体晶粒的有效途径。得细小奥氏体晶粒的有效途径。 奥氏体的实际晶粒度取决于钢材的本质粗晶奥氏体的实际晶粒度取决于钢材的本质粗晶粒度和具体的加热条件，粒度和具体的加热条件，在一般加热条件下，加在一般加热条件下，加热温度越高，保温时间越长，最后获得的奥氏体热温度越

54、高，保温时间越长，最后获得的奥氏体晶粒越粗大晶粒越粗大。二、奥氏体晶粒长大的过程（三个阶段）二、奥氏体晶粒长大的过程（三个阶段）本质粗晶粒钢只有第三阶段。本质粗晶粒钢只有第三阶段。p孕育期孕育期：奥氏体刚刚形成后，并不马上长大，需要：奥氏体刚刚形成后，并不马上长大，需要一定的孕育期，温度越高，孕育期越短；一定的孕育期，温度越高，孕育期越短；p不均匀长大期不均匀长大期：大晶粒吞并周围小晶粒长成很粗大：大晶粒吞并周围小晶粒长成很粗大的晶粒，未被吞并的小晶粒长大速度极慢；的晶粒，未被吞并的小晶粒长大速度极慢；p均匀长大期均匀长大期：待细小晶粒全被吞并后，所有晶粒开：待细小晶粒全被吞并后，所有晶粒开始

55、缓慢均匀长大。始缓慢均匀长大。孕育期不均匀长大期均匀长大期时间粗晶粒尺寸粗晶粒尺寸细晶粒尺寸细晶粒尺寸平均晶粒尺寸平均晶粒尺寸奥氏体晶粒长大过程示意图奥氏体晶粒长大过程示意图奥氏体晶粒的长大过程奥氏体晶粒的长大过程三、奥氏体晶粒长大的机理三、奥氏体晶粒长大的机理 奥氏体刚刚形成后，起始晶粒一般均很细小，奥氏体刚刚形成后，起始晶粒一般均很细小，而且也不均匀。界面弯曲，晶界面积大，界面能高。而且也不均匀。界面弯曲，晶界面积大，界面能高。 从热力学分析，界面能越高，则界面越不稳定，从热力学分析，界面能越高，则界面越不稳定，必然要自发地向减少晶界面积，降低界面能的方向必然要自发地向减少晶界面积，降低界

56、面能的方向发展。发展。 弯曲晶界变成平直晶界，小晶粒合并成大晶粒弯曲晶界变成平直晶界，小晶粒合并成大晶粒是一种自发过程。是一种自发过程。 1、晶粒长大的动力、晶粒长大的动力 晶粒长大的动力：奥氏体晶粒大小的不均匀性。晶粒长大的动力：奥氏体晶粒大小的不均匀性。 晶粒大小均匀一致时稳定的二维结构，晶粒不易长大晶粒大小均匀一致时稳定的二维结构，晶粒不易长大 实际上，奥氏体晶粒的大小是不均匀的。直实际上，奥氏体晶粒的大小是不均匀的。直径小于平均晶粒直径值的奥氏体晶粒，其邻接晶径小于平均晶粒直径值的奥氏体晶粒，其邻接晶粒数可能粒数可能6；而直径大于平均晶粒直径值的奥；而直径大于平均晶粒直径值的奥氏体晶粒

57、，其邻接晶粒数可能氏体晶粒，其邻接晶粒数可能6。为了保持界。为了保持界面张力的平衡，相交于一点的三条晶界的夹角应面张力的平衡，相交于一点的三条晶界的夹角应互成互成120，因此，在一定温度条件下，由于界，因此，在一定温度条件下，由于界面张力的作用，凡邻接晶粒数小于面张力的作用，凡邻接晶粒数小于6的晶界将弯的晶界将弯曲成正曲率弧面，使晶界面积增大，界面能升高。曲成正曲率弧面，使晶界面积增大，界面能升高。 为了减小晶界面积而降低界面能，晶界有由曲为了减小晶界面积而降低界面能，晶界有由曲面转化为平面的自发趋势，其结果是导致该晶粒缩面转化为平面的自发趋势，其结果是导致该晶粒缩小，直至消失；而邻接晶粒数大

58、于小，直至消失；而邻接晶粒数大于6的晶粒的晶界的晶粒的晶界也因界面张力的作用而弯曲成负曲率弧面，其后为也因界面张力的作用而弯曲成负曲率弧面，其后为了减小晶界面积并降低界面能，该晶粒将长大，从了减小晶界面积并降低界面能，该晶粒将长大，从而吞并相邻小晶粒。而吞并相邻小晶粒。 进一步提高加热温度或延长保温时间，大晶粒进一步提高加热温度或延长保温时间，大晶粒将继续长大。将继续长大。 奥氏体晶粒长大的驱动力奥氏体晶粒长大的驱动力G与晶粒大小及界面与晶粒大小及界面能大小有关，可用下式表示：能大小有关，可用下式表示：式中，式中，单位面积晶界界面能；单位面积晶界界面能； r晶界曲率半径，若晶粒为球形时晶界曲率

59、半径，若晶粒为球形时R R即为其半径。即为其半径。讨论讨论：，晶粒尺寸，晶粒尺寸，则，则G，即奥氏体晶粒长，即奥氏体晶粒长大倾向性大倾向性，其晶界越易迁移。，其晶界越易迁移。rG 2 2、晶界推移的阻力、晶界推移的阻力 对实际金属材料而言，不是在所有情况下晶对实际金属材料而言，不是在所有情况下晶界都能自发迁移。在晶粒边界及晶粒内部。往往界都能自发迁移。在晶粒边界及晶粒内部。往往存在着很多细小难熔的第二相颗粒，推移的晶界存在着很多细小难熔的第二相颗粒，推移的晶界遇到第二相粒子将会发生弯曲，导致晶界面积增遇到第二相粒子将会发生弯曲，导致晶界面积增大，界面能上升，它们将阻碍晶界移动，起着钉大，界面能

60、上升，它们将阻碍晶界移动，起着钉扎晶界的作用。扎晶界的作用。 弥散析出的第二弥散析出的第二相颗粒越细粒子附近相颗粒越细粒子附近晶界弯曲的曲率就越晶界弯曲的曲率就越大，晶界增加的面积大，晶界增加的面积就越多，界面能上升就越多，界面能上升的幅度就越大。显然，的幅度就越大。显然，这个使体系自由能增这个使体系自由能增加的过程是非自发的。加的过程是非自发的。 r 第二相颗粒的半径；第二相颗粒的半径； 界面能；界面能； f 单位体积内第二相颗粒的数目。单位体积内第二相颗粒的数目。 可见，第二相颗粒的体积百分数一定时，粒子半径可见，第二相颗粒的体积百分数一定时，粒子半径越小则其数量越多（颗粒的分散度越高），