第1章奥氏体的形成精.ppt
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1、第1章奥氏体的形成第1页,本讲稿共47页v课程名称:金属固态相变v课程性质:金属材料专业主要专业课,2学分v计划学时:原理:48学时v考核方式:平时考察,期末闭卷考试v主要参考书:金属热处理原理各种参考书第2页,本讲稿共47页主要讲授内容第1章:奥氏体的形成第2章:珠光体转变第3章:马氏体转变第4章:贝氏体转变第5章:钢的过冷奥氏体转变图第6章:钢的回火转变第7章:热处理原理的某些应用第3页,本讲稿共47页金属固态相变的基础金属固态相变的基础固体中有元素扩散固体中有元素扩散自由能最低原则自由能最低原则降低自由能的过程降低自由能的过程热力学原理热力学原理(自由能下降)(自由能下降)动力学原理动力
2、学原理(时间和温度)(时间和温度)金属热处理(相变是基本原则)金属热处理(相变是基本原则)相变过程相变过程(形核、长(形核、长大)发生相大)发生相转变转变成份起伏成份起伏结构起伏结构起伏能量起伏能量起伏第4页,本讲稿共47页第1章:奥氏体的形成1.1 奥氏体的组织、结构和性能1.2 奥氏体的形成机制1.3 奥氏体形成动力学1.4 奥氏体晶粒长大及其控制第5页,本讲稿共47页第1章:奥氏体(austenite)的形成v热处理(heat treatment):通过加热、保温和冷却的方法,改变金属及合金的组织结构,使其获得所需要的性能的热加工工艺。见动画1,动画2,动画3v奥氏体化(austenit
3、izing):钢加热获得奥氏体的过程。第6页,本讲稿共47页1.1 奥氏体的组织、结构和性能第7页,本讲稿共47页1.1.1奥氏体形成的温度范围(1)奥氏体形成的温度范围与Fe-Fe3C相图图1-1 Fe-Fe3C状态图第8页,本讲稿共47页 系统总的自由能变化G G=-GV+GS+G GV奥氏体与旧相体积自由能之差;GS 形成奥氏体时所增加的表面能;G 形成奥氏体时所增加的应变能 G0,形成奥氏体。(2)奥氏体形成的热力学条件1第9页,本讲稿共47页图1-2 珠光体(P)与奥氏体(A)自由能随温度变化的曲线(2)奥氏体形成的热力学条件2第10页,本讲稿共47页(3)实际加热时临界点的变化v加
4、热:偏向高温,存在过热度;AC1,AC3,ACCmv冷却:偏向低温,存在过冷度。Ar1,Ar3,ArCm图1-3 在加热(冷却)速度为0.125/min时,对临界点A1,A3,Acm的影响第11页,本讲稿共47页1.1.2 奥氏体的组织和结构(1)奥氏体的组织 通常由多边形的等轴晶粒所组成,有时可观察到孪晶。图1-4 奥氏体组织(晶内有孪晶)1000第12页,本讲稿共47页(2)奥氏体的结构v具有面心立方结构。(奥氏体是C溶于-Fe中的固溶体。合金钢中的奥氏体是C及合金元素溶于-Fe中的固溶体。)vC是处于-Fe八面体的中心空隙处,即面心立方晶胞的中心或棱边的中点,如图1-5所示。见动画v-F
5、e的点阵常数为0.364nm时,最大空隙的半径为0.052nm,与C原子半径(0.077 nm)比较接近。C原子的存在,使奥氏体点阵常数增大,如图1-6所示。v实际上奥氏体最大碳含量是2.11%(重量),大约2-3个-Fe晶胞中才有一个C原子。第13页,本讲稿共47页图1-5 C在-Fe中可能的间隙位置图1-6 奥氏体点阵常数和碳含量的关系第14页,本讲稿共47页1.1.3 奥氏体的性能 1(1)顺磁性。用于相变点和残余奥氏体含量的测定等。(2)比容最小。奥氏体 铁素体 索氏体 珠光体;片状珠光体粒状珠光体(4)影响奥氏体形成速度的因素 2第33页,本讲稿共47页合金元素合金元素A,对奥氏体的
6、形核和长大、碳化物溶解的影响,对奥氏体的形核和长大、碳化物溶解的影响强碳化物形成元素如强碳化物形成元素如Cr、Mo、W等降低等降低C在奥氏体中的扩散系数;在奥氏体中的扩散系数;Co、Ni提高提高C在奥氏体中的扩散系数;在奥氏体中的扩散系数;Si、Al对扩散系数影响不大。对扩散系数影响不大。合金元素对合金元素对A形成速度的影响,也受到合金碳化物向形成速度的影响,也受到合金碳化物向A中溶解难中溶解难易程度的牵制。易程度的牵制。Cr,2%,(,(FeCr)3C;6%,(,(CrFe)7C3-慢慢 11%,(CrFe)23C6-快快改变临界点改变临界点 Ni、Mn、Cu 等等A1,奥氏体形成速度;奥氏
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- 奥氏体 形成
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