金属学与热处理

金属学与热处理作业题

冶金060440621105苏金丽

2009.6.16

I.解释奥氏体化和奥氏体的形成过程。画出加热与冷却过程对转变温度的影响图。.

答：

1）奥氏体化（austenitizing）：在热处理过程中把钢加热到临界温度以上使常温下的铁素体和渗碳体组织转变为高温奥氏体

的热转变过程叫做奥氏体化。

奥氏体化的组织状态，包括奥氏体的成分、晶粒大小、亚结构、均匀性以及是否存在碳化物等其它相，对奥氏体在随后的冷

却过程中得到的组织和性能有直接的影响。

临界温度:对于共析钢（PSK）线，亚共析钢A4GS）线，过共析钢Acm（ES）线。

奥氏寿（A-austenite）：碳和各种元素溶解在y-Fe中形成的固溶体（其中C、N等元素存在于奥氏体的间隙位置，或者晶

格缺陷处；具备固溶体条件的合金元索，其原子半径和Fe原子半径相差不大的则固溶于替换原子的位置；还有一些元素难

以固溶则多数吸附在奥氏体晶界等晶格缺陷处）。它仍保持Y-Fe的面心立方晶格,其溶碳能力较大。奥氏体•般是在高温

下才能稳定存在的组织。奥氏体组织一般为等轴状多边形晶粒，在奥氏体内存在李晶，但形成条件不同时也可以得到针状奥

氏体晶粒。在奥氏体化刚结束时奥氏体晶粒比较细小，晶粒边界呈不规则的弧形。经历段时间的加热或保温，晶粒将要长

大，晶粒边界平直化。

2）奥氏体形成过程：奥氏体的形成是扩散型相变，转变的全过程•般可分为奥氏体形核、奥氏体晶核长大、剩余渗碳体溶

解、奥氏体成分均匀化四个阶段。

奥氏体品核的形成：奥氏体的形核为之•般在渗碳体和铁素体两相界面上，此外珠光体领域的边界，铁素体镶块边界都可以

成为奥氏体形核的地点。这是由于铁素体含碳量极低（0.02%以下），而渗碳体含碳量有很高（6.67%）,奥氏体的含碳两

介于两者之间。在相界面上碳原子有吸附，含量较高，界面扩散速度又比较快，容易形成大的浓度涨落,使相界面某•微区

达到形成奥氏体晶核所需要的含碳量：此外在街面上能量也较高，容易造成能最涨落,以便满足形核功的需求；在两相界面

处还容易满足结构涨落的要求。所有这三个涨落在两相界面处的优势，造成奥氏体晶核在此处形成。

奥氏体晶核的长大:当在渗碳体和铁素体的晶核交界而上形成奥氏体晶核时,形成了Y-a和Y-Fe3c两个新的相界面。奥

氏体晶核的长大过程实际上是两个相界面（非共格品界）向原有铁素体和渗碳体中推移形成等轴晶粒的过程。

在奥氏体晶核内部，碳原子分布是不均匀的。与铁素体教界面处的奥氏体的含碳量C…,而与渗碳体交界处的奥氏体含碳量

C…em,C…<C-em,故在奥氏体中形成了浓度梯度，碳原子将以下坡扩散的方式向铁素体一侧扩散。一旦发生了碳原子的扩

散，，则破坏了界面处的坦的浓度平衡。为了恢复平衡，奥氏体向铁素体方向长大，地毯的铁素体转变为奥氏体消耗一部分

碳原子，使之重新降为Ci；而含碳量很高的渗碳体将溶解使之界面处的奥氏体含碳量增为C-em。这是奥氏体向铁素体

和渗碳体两个方向推移，不断长大。这一过程是扩散控制。

教爰遂邃钮由于铁素体育奥氏体界面上的浓度差（C…-CT）远小于渗碳体育奥氏体界面的浓度差（Ccem-，-C，一cem），

是铁素体向奥氏体的转变比渗碳体的溶解速度要快得多，因此珠光体中的铁素体总是先消失，但是此时仍有部剩余渗碳体尚

未溶解，奥氏体化过程还在继续进行，直到渗碳体全部溶解。

奥氏体成分的均匀化:当渗碳体全部溶解时，奥氏体重的碳原子分布是不均匀的。在原来渗碳体存在的微区碳含量比较高，

而原来铁素体的区域碳含量比较低，随加热时间延长，奥氏体将发生均匀化。

2.金相法测定奥氏体等温转变图C曲线的方法。画出共析C曲线并标注过冷奥氏体不同温度等温转变产物。何谓过冷奥

氏体的孕育期？

答：

1）金相法测定奥氏体等温转变图C曲线的方法

金属学与热处理作业题

冶金060440621105苏金丽

2009.6.16

磔是利用金相显微镜直接观察过冷奥氏体在不同等温温度

卜.，各转变阶段的转变产物及其数量，根据组织的变化来确定

过冷奥氏体等温转变的起止时间，从而绘制出等温转变图。

(

优点是能较准确地测出转变的开始点和终了点,并能直接观察*

)

到转变产物的组织形态、分布状况及其数量，但其缺点是所得黄

淑

/

结果是不连续的，并且要制作大量的金相试片，费时而麻烦。

具体过程:①试样<t>10~15mm,厚1.5~2mm,具有相同的原

始组织（可通过退火或正火获得）。

②奥氏体化：所有试样均在相同条件下进行奥氏体化，要求奥

氏体的化学成分均匀一致。

③等温转变：将奥氏化后的试样迅速转入给定温度的等温浴炉

中保温一系列时间。

④淬火：将保温后的试样迅速取出淬入盐水中。

《

。

⑤绘图：测出给定温度、时间卜.的转变产物类型、转变产物的)

副

百分数，并将结果绘制成曲线。知

⑥Ms测定：奥氏体化后试样迅速投入预先估计的马氏体转变

开始的热浴中，保持2~3分钟后，再移到温度比第一个热浴高

20~30℃的热浴中保持2~3分钟，取出淬入盐水中，若第一个

热浴高于Ms奥氏体不发生转变，在盐水中奥氏体向马氏体转

变，显微镜卜为白亮的马氏体组织，若第一个热浴低于Ms，

奥氏体向马氏体向马氏体转变，而在第二个热浴中已转变的马103io4

时间（s）

氏体被回火，而剩余的奥氏体在盐水中转变为马氏体，两种马图5-1等温转变图建立的示意图

氏体在显微镜下是不同的可以分开，调整第一个热浴可测出。）在r*、……和温度下的等温转变曲线6）等温转变图

Ms。

2）共析钢的C曲处

0

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