第2章钢的加热转变精.ppt

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1、第第2章钢的加热转变章钢的加热转变第1页，本讲稿共47页2结构结构结构结构 同素异构转变、多型性转变、马氏同素异构转变、多型性转变、马氏同素异构转变、多型性转变、马氏同素异构转变、多型性转变、马氏 体转变等只有结构上的变化；体转变等只有结构上的变化；成分成分成分成分 调幅分解只有成分上的变化；调幅分解只有成分上的变化；调幅分解只有成分上的变化；调幅分解只有成分上的变化；有序化程度有序化程度有序化程度有序化程度 有序化转变只有有序化程度有序化转变只有有序化程度有序化转变只有有序化程度有序化转变只有有序化程度 的变化；的变化；的变化；的变化；共析转变、贝氏体转变、脱溶沉淀等则共析转变、贝氏体转变、

2、脱溶沉淀等则兼有结构和成分的变化。兼有结构和成分的变化。类类类类型型型型第2页，本讲稿共47页3界面结构界面结构界面结构界面结构共格共格共格共格界面能小，弹性应变能大界面能小，弹性应变能大界面能小，弹性应变能大界面能小，弹性应变能大半共格半共格半共格半共格介于之间介于之间介于之间介于之间非共格非共格非共格非共格界面能大，弹性应变能小界面能大，弹性应变能小界面能大，弹性应变能小界面能大，弹性应变能小新相形核新相形核新相形核新相形核均匀形核均匀形核均匀形核均匀形核在母相基体中无择优任意形核在母相基体中无择优任意形核在母相基体中无择优任意形核在母相基体中无择优任意形核非均匀形核非均匀形核非均匀形核非

3、均匀形核依附于母相中的缺陷择优形依附于母相中的缺陷择优形依附于母相中的缺陷择优形依附于母相中的缺陷择优形 核核核核 (如空位、位错、晶界等）如空位、位错、晶界等）如空位、位错、晶界等）如空位、位错、晶界等）晶核长大晶核长大晶核长大晶核长大半共格界面迁移半共格界面迁移半共格界面迁移半共格界面迁移(无扩散型无扩散型无扩散型无扩散型)非共格界面迁移非共格界面迁移非共格界面迁移非共格界面迁移(扩散型扩散型扩散型扩散型)切变长大切变长大切变长大切变长大(协同长大协同长大协同长大协同长大)界面位错运动界面位错运动界面位错运动界面位错运动非协同长大非协同长大非协同长大非协同长大台阶长大台阶长大台阶长大台阶长

4、大第3页，本讲稿共47页第第2章章 钢的加热转变钢的加热转变2.1 奥氏体的形成奥氏体的形成2.2 奥氏体形成机理奥氏体形成机理奥氏体形成机理奥氏体形成机理2.3 2.3 奥氏体形成动力学奥氏体形成动力学奥氏体形成动力学奥氏体形成动力学2.4 奥氏体晶粒的长大及其控制奥氏体晶粒的长大及其控制奥氏体晶粒的长大及其控制奥氏体晶粒的长大及其控制4第4页，本讲稿共47页回主页回主页第二章第二章 钢的加热转变钢的加热转变 钢钢件件在在热热处处理理、热热加加工工等等循循环环过过程程中中，其其加加热热温温度度高高于于临临界界点点以以上上时时将将得得到到奥奥氏氏体体组组织织，而而奥奥氏氏体体晶晶粒粒大大小小、

5、亚亚结结构构、成成分分、均均匀匀性性以以及及是是否否存存在在其其它它相相、夹杂物夹杂物夹杂物夹杂物等直接影响钢的最终性能。等直接影响钢的最终性能。等直接影响钢的最终性能。等直接影响钢的最终性能。第5页，本讲稿共47页62.1 2.1 奥氏体的形成奥氏体的形成上一页上一页下一页下一页 2.1.1 2.1.1 奥氏体的组织结构和性能奥氏体的组织结构和性能 奥氏体是奥氏体是奥氏体是奥氏体是C C原子溶入原子溶入原子溶入原子溶入-Fe-Fe中构成的固溶体。中构成的固溶体。l l 奥氏体组织奥氏体组织 奥奥氏氏体体晶晶粒粒一一般般为为等等轴轴状状多多边边形形，在在晶晶粒粒内内有有孪孪晶晶。转转变变刚刚结

6、结束束时时，晶晶粒粒比比较较细细小小，晶晶粒粒边边界界呈呈不不规规则则的的弧弧形形，保保温温后后晶晶粒粒长长大大，晶粒边界趋向平直化。晶粒边界趋向平直化。第6页，本讲稿共47页7图图2.1 1Cr18Ni9Ti2.1 1Cr18Ni9Ti钢室温的钢室温的奥氏体组织奥氏体组织第7页，本讲稿共47页8uu 奥氏体晶体结构奥氏体晶体结构 奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体为为为为面面面面心心心心立立立立方方方方结结结结构构构构，碳碳碳碳原原原原子子子子位位位位于于于于晶晶晶晶胞胞胞胞八八八八面面面面体体体体的的的的中中中中心心心心或或或或棱棱棱棱边边边边的的的的中点。中点。中点。中点。图图2.2 2.2 奥氏

7、体晶胞及奥氏体晶胞及碳原子的可能位置碳原子的可能位置上一页上一页下一页下一页第8页，本讲稿共47页9uu 奥氏体的性能奥氏体的性能 奥氏体是最密排的点阵结构，致密度高奥氏体是最密排的点阵结构，致密度高质量体积最小质量体积最小 奥氏体的点阵滑移系多奥氏体的点阵滑移系多塑性好，屈服强度低，易于加工变形塑性好，屈服强度低，易于加工变形 上一页上一页下一页下一页第9页，本讲稿共47页10 奥氏体具有顺磁性奥氏体具有顺磁性 奥氏体钢可作为无磁性钢奥氏体钢可作为无磁性钢 奥氏体线膨胀系数最大奥氏体线膨胀系数最大 奥氏体钢制造热膨胀灵敏的仪表元件奥氏体钢制造热膨胀灵敏的仪表元件 奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体导导

8、导导热热热热性性性性最最最最差差差差，奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体钢钢钢钢加加加加热热热热时时时时，热热热热透透透透慢慢慢慢，加热速度应慢一些。加热速度应慢一些。加热速度应慢一些。加热速度应慢一些。上一页上一页下一页下一页第10页，本讲稿共47页112.1.2 奥氏体的形成条件奥氏体的形成条件 驱动力驱动力 自自自自 由由由由 能能能能 差差差差 G GV V即即即即 为为为为PAPAPAPA转变的驱动力。转变的驱动力。转变的驱动力。转变的驱动力。转转转转变变变变必必必必须须须须远远远远离离离离平平平平衡衡衡衡态态态态，即存在过热度即存在过热度即存在过热度即存在过热度TTTT。图图图图2.32.3

9、 珠光体和奥氏体自由能与温度的关系珠光体和奥氏体自由能与温度的关系珠光体和奥氏体自由能与温度的关系珠光体和奥氏体自由能与温度的关系上一页上一页下一页下一页第11页，本讲稿共47页12加热和冷却时的临界点加热和冷却时的临界点加热：加热：加热：加热：A A1 1AcAc1 1 A A A A3 3AcAc3 3 Acm AcmAcAcAcAccmcm冷却：冷却：A A1 1ArAr1 1 A A3 3 3 3ArAr3 3 3 3 Acm AcmArArcmcm图图2.4 加热和冷却速度为加热和冷却速度为0.125/min0.125/min时时相变点的变动相变点的变动第12页，本讲稿共47页132

10、.2 2.2 奥氏体形成机理奥氏体形成机理 珠光体珠光体珠光体珠光体 马氏体马氏体马氏体马氏体奥氏体奥氏体2.2.1 2.2.1 珠光体类组织向奥氏体的转变珠光体类组织向奥氏体的转变 奥氏体的形核奥氏体的形核 奥氏体优先奥氏体优先形核的位置形核的位置/Fe3C C界面或界面或界面或界面或珠光体团界面珠光体团界面珠光体团界面珠光体团界面上一页上一页下一页下一页第13页，本讲稿共47页14 /Fe/Fe3 3C C界面形核原因界面形核原因1 1）易于获得所需的浓度起伏易于获得所需的浓度起伏。2 2）易易易易于于于于获获获获得得得得所所所所需需需需的的的的结结结结构构构构起起起起伏伏伏伏。在在两两相

11、相界界面面处处，原原子子排排列列不不规规则则，铁铁原原子子有有可可能能通通过过短短程程扩扩散散，由由母母相相点点阵阵向向新新相相点点阵阵转转移移，满满足足形形核核所需的结构。所需的结构。3 3 3 3）易易于于获获得得所所需需的的能能量量起起伏伏。新新相相形形核核时时可可消消除除部部分分晶晶体体缺缺陷陷，使使系系统统的的自自由由能能降降低低，产产生生的的应应变变能能也也易易于于借借助助相相界界(晶晶晶晶界界界界)流流变变而而释放。释放。上一页上一页下一页下一页第14页，本讲稿共47页15图图图图2.52.5 共析钢奥氏体晶核长大共析钢奥氏体晶核长大共析钢奥氏体晶核长大共析钢奥氏体晶核长大(a)

12、T(a)T(a)T(a)T1 1 1 1温度下各相中温度下各相中温度下各相中温度下各相中C C C C的浓度的浓度的浓度的浓度 (b)(b)(b)(b)相界面的推移相界面的推移相界面的推移相界面的推移 奥氏体晶核长大奥氏体晶核长大 奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体的的的的长长长长大大大大过过过过程程程程是是是是/和和和和/Fe/Fe/Fe/Fe3 3 3 3C C C C两两两两个个个个相相相相界界界界面面面面向向向向原原原原来来来来的铁素体和渗碳体中推移的过程。的铁素体和渗碳体中推移的过程。的铁素体和渗碳体中推移的过程。的铁素体和渗碳体中推移的过程。第15页，本讲稿共47页16第16页，本讲稿共47

13、页17 奥奥氏氏体体中中的的碳碳浓浓度度差差是是相相界界面面推推移移的的驱驱动动力力，相相界界面面推推移移的的结结果果是是Fe3 3C C不不不不断断断断溶溶溶溶解解解解，相相逐逐渐转变为渐转变为 相。相。相。相。剩余碳化物溶解剩余碳化物溶解 奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体长长长长大大大大过过过过程程程程中中中中，由由由由于于于于C C/Fe3C/Fe3CCCCC/，因因此此长长大大中中的的奥奥氏氏体体溶溶解解铁铁素素体体的的速速度度始始终终大大于于溶溶解解渗渗碳碳体体的的速速度度，故故在在共共析析钢钢中中总总是是铁铁素素体体先先消失，剩有残余渗碳体。消失，剩有残余渗碳体。上一页上一页下一页下一页第

14、17页，本讲稿共47页18奥氏体成分均匀化奥氏体成分均匀化 奥氏体的形成过程分为四个阶段：奥氏体的形成过程分为四个阶段：奥氏体的形成过程分为四个阶段：奥氏体的形成过程分为四个阶段：奥奥氏氏体体形形核核 奥奥氏氏体体晶晶核核向向 及及及及FeFe3 3 3 3C C C C两两两两个个个个方方方方向向向向长长长长大大大大 剩剩剩剩余余余余碳碳碳碳化化化化物物物物溶溶溶溶解解解解 奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体均均均均匀化匀化匀化匀化 上一页上一页下一页下一页 残残残残留留留留FeFe3C C全全部部溶溶解解后后，碳碳在在奥奥氏氏体体中中的的分分布布仍仍不不均均匀匀。继继续续加加热热或或保保温温，使使碳

15、碳原原子子充充分分扩扩散，整个奥氏体中碳的分布趋于均匀。散，整个奥氏体中碳的分布趋于均匀。第18页，本讲稿共47页19l l亚共析钢亚共析钢 F FP PAcAc1 1以上以上以上以上A A F FAcAc3 3以上以上以上以上A Al l过共析钢过共析钢 P P FeFe3 3C CAcAc1 1以上以上以上以上FeFe3 3C CA AAcAccmcm以上以上以上以上A A上一页上一页下一页下一页第19页，本讲稿共47页202.2.2 2.2.2 马氏体向奥氏体的转变马氏体向奥氏体的转变 马马马马氏氏氏氏体体体体在在在在AcAc1 1以以以以上上上上时时时时，会会会会同同同同时时时时形形形

16、形成成成成针针针针状状状状和和和和球球球球状状状状两两两两种种种种形形形形状状状状的的的的奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体。形形形形成成成成球球球球状状状状奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体是是是是其其其其主主主主流流流流，针针针针状状状状奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体只只只只是是是是在在在在奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体化化化化初初初初始始始始阶阶阶阶段段段段的的的的一一一一种种种种过过过过渡渡渡渡性性性性组组组组织形态。织形态。织形态。织形态。针针状状奥奥氏氏体体在在继继续续保保温温或或升升温温过过程程中中发发生生变化：变化：(a)(a)(a)(a)通过再结晶变成球状奥氏体；通过再结晶变成球状奥氏体；通过再结晶变成球状

17、奥氏体；通过再结晶变成球状奥氏体；上一页上一页下一页下一页第20页，本讲稿共47页21 (b)(b)(b)(b)通通通通过过过过一一一一种种种种合合合合并并并并长长长长大大大大的的的的机机机机理理理理变变变变成成成成大大大大晶晶晶晶粒粒粒粒奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体，这这这这种种种种大大大大晶晶晶晶粒粒粒粒往往往往往往往往会会会会与与与与原原原原奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体晶晶晶晶粒粒粒粒重重重重合合合合，即即即即产产产产生生生生所所所所谓谓谓谓“遗遗遗遗传传传传”现现现现象象象象(指指钢钢加加热热后后得得到到的的奥奥氏氏体体晶晶粒粒就就是是前前一一次次奥奥氏氏体体化化时时所所得得到到的的晶粒晶粒)

18、。球球球球状状状状奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体的的的的形形形形成成成成规规规规律律律律，与与与与珠珠珠珠光光光光体体体体向向向向奥奥奥奥氏氏氏氏体的转变类似。体的转变类似。体的转变类似。体的转变类似。上一页上一页下一页下一页第21页，本讲稿共47页222.3 奥氏体形成动力学奥氏体形成动力学 研究奥氏体的研究奥氏体的研究奥氏体的研究奥氏体的转变量与温度和时间的关系转变量与温度和时间的关系转变量与温度和时间的关系转变量与温度和时间的关系。2.3.1 奥氏体等温形成动力学奥氏体等温形成动力学 1.1.奥氏体等温形成动力学曲线的建立奥氏体等温形成动力学曲线的建立奥氏体等温形成动力学曲线的建立奥氏体等温形

19、成动力学曲线的建立将将若若干干小小试试样样迅迅速速加加热热到到A AC1以以以以上上上上的的的的不不不不同同同同温温温温度度度度，保保保保温不同时间后，迅速温不同时间后，迅速温不同时间后，迅速温不同时间后，迅速淬火淬火淬火淬火；用用用用金金金金相相相相法法法法测测测测定定定定奥奥氏氏体体的的转转变变量量与与时时间间的的关关系系(实实实实际际际际上上上上是是是是测测测测定定定定奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体淬淬淬淬火火火火后后后后转转转转变变变变成成成成马马马马氏氏氏氏体体体体的的的的量量量量与与与与时时时时间间间间的的的的关关关关系系系系)。上一页上一页下一页下一页第22页，本讲稿共47页23图图图

20、图2.62.62.62.6 共析钢奥氏体共析钢奥氏体共析钢奥氏体共析钢奥氏体等温形成动力学曲线等温形成动力学曲线等温形成动力学曲线等温形成动力学曲线上一页上一页下一页下一页第23页，本讲稿共47页24奥氏体形成需要一定的孕育期。奥氏体形成需要一定的孕育期。奥氏体形成需要一定的孕育期。奥氏体形成需要一定的孕育期。等等等等温温温温转转转转变变变变开开开开始始始始阶阶阶阶段段段段，转转转转变变变变速速速速度度度度渐渐渐渐增增增增，在在在在转转转转变变变变量量量量约约约约为为为为50505050时最快，之后逐渐减慢。时最快，之后逐渐减慢。时最快，之后逐渐减慢。时最快，之后逐渐减慢。加加加加热热热热温温

21、温温度度度度越越越越高高高高，奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体的的的的形形形形成成成成速速速速度度度度越越越越快快快快。因因因因为为为为随随随随着着着着温温温温度度度度的的的的升升升升高高高高，过过过过热热热热度度度度增增增增加加加加，使使使使临临临临界界界界晶晶晶晶核核核核半半半半径径径径减减减减小小小小，所需的浓度起伏也减小。所需的浓度起伏也减小。所需的浓度起伏也减小。所需的浓度起伏也减小。加加加加热热热热温温温温度度度度越越越越高高高高，奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体等等等等温温温温形形形形成成成成动动动动力力力力学学学学曲曲曲曲线线线线就就就就越越越越向向向向左移，奥氏体等温形成的开始及终了时间缩短

22、。左移，奥氏体等温形成的开始及终了时间缩短。左移，奥氏体等温形成的开始及终了时间缩短。左移，奥氏体等温形成的开始及终了时间缩短。2.2.曲线的特点曲线的特点上一页上一页下一页下一页第24页，本讲稿共47页25图图2.7 共析钢等温形成动力学图共析钢等温形成动力学图（Time-Temperature-Austenitization,Time-Temperature-Austenitization,TTA图图）第25页，本讲稿共47页262.3.2 连续加热时奥氏体形成动力学连续加热时奥氏体形成动力学图图2.8 2.8 共析钢连续加热时的奥氏体形成图共析钢连续加热时的奥氏体形成图共析钢连续加热时的

23、奥氏体形成图共析钢连续加热时的奥氏体形成图(V(V1 1VV2 2VV3 3V 8 81212(最粗最粗最粗最粗)(最细最细最细最细)(超细超细超细超细)n为为放放大大100倍倍的的视视野野中中每每平平方方英英寸寸（6.45cm2 2）所含的平均奥氏体晶粒数目。）所含的平均奥氏体晶粒数目。上一页上一页下一页下一页第30页，本讲稿共47页31奥氏体晶粒度有三种：奥氏体晶粒度有三种：（1 1 1 1）起起始始晶晶粒粒度度：在在在在临临临临界界界界温温温温度度度度以以以以上上上上，奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体形形形形成成成成刚刚刚刚刚刚刚刚完完完完成成成成，其其其其晶晶晶晶粒粒粒粒边边边边界界界界刚刚刚

24、刚刚刚刚刚相相相相互互互互接接接接触触触触时时时时的晶粒大小。的晶粒大小。的晶粒大小。的晶粒大小。（2 2）实实实实际际际际晶晶晶晶粒粒粒粒度度度度：在在某某一一加加热热条条件件下下所所得得到到的实际奥氏体晶粒度大小。的实际奥氏体晶粒度大小。（3 3）本本质质晶晶粒粒度度：根根据据标标准准试试验验方方法法，在在93010保保保保温温温温足足足足够够够够时时时时间间间间(38小小时时)后后后后测测测测得得得得的的的的奥氏体晶粒的大小。奥氏体晶粒的大小。奥氏体晶粒的大小。奥氏体晶粒的大小。上一页上一页下一页下一页第31页，本讲稿共47页32经经过过上上述述试试验验，奥奥氏氏体体晶晶粒粒度度在在5

25、58 8级级称称为为本本质质细细晶晶粒粒钢钢，奥奥氏氏体体晶晶粒粒度度在在1 14 4 4 4级级级级称称称称为为为为本本本本质质质质粗晶粒钢。粗晶粒钢。粗晶粒钢。粗晶粒钢。本本本本质质质质晶晶晶晶粒粒粒粒度度度度只只只只是是是是表表表表示示示示钢钢钢钢在在在在一一一一定定定定条条条条件件件件下下下下奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体晶晶晶晶晶晶晶晶粒长大的倾向性。粒长大的倾向性。粒长大的倾向性。粒长大的倾向性。第32页，本讲稿共47页33图图2.8 2.8 2.8 2.8 加热温度对奥氏体晶粒大小的影响加热温度对奥氏体晶粒大小的影响上一页上一页下一页下一页第33页，本讲稿共47页342.4.3 2.4

26、.3 影响奥氏体晶粒长大的因素影响奥氏体晶粒长大的因素加热温度和保温时间加热温度和保温时间加热温度和保温时间加热温度和保温时间图图图图2.9 2.9 50CrMo450CrMo450CrMo450CrMo4钢奥氏体晶粒度随温度和保温时间的变化钢奥氏体晶粒度随温度和保温时间的变化钢奥氏体晶粒度随温度和保温时间的变化钢奥氏体晶粒度随温度和保温时间的变化第34页，本讲稿共47页35 加加加加热热热热温温温温度度度度愈愈愈愈高高高高，保保保保温温温温时时时时间间间间愈愈愈愈长长长长，奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体晶晶晶晶粒粒粒粒愈粗大愈粗大愈粗大愈粗大 ；较较低低温温度度下下保保温温时时，时时间间因因素素影

27、影响响较较小小。加热温度升高时，保温时间应相应缩短。加热温度升高时，保温时间应相应缩短。加热速度加热速度 在在保保证证奥奥氏氏体体成成分分均均匀匀的的前前提提下下，快快速速加加热并短时保温能获得细小的奥氏体晶粒热并短时保温能获得细小的奥氏体晶粒。第35页，本讲稿共47页36化学成分的影响化学成分的影响 碳含量碳含量碳含量碳含量 钢中碳含量增加钢中碳含量增加钢中碳含量增加钢中碳含量增加，奥氏体晶粒长大倾向变大，奥氏体晶粒长大倾向变大，奥氏体晶粒长大倾向变大，奥氏体晶粒长大倾向变大。在不含有过剩碳化物的情况下，。在不含有过剩碳化物的情况下，。在不含有过剩碳化物的情况下，。在不含有过剩碳化物的情况下

28、，奥氏体晶粒容易长大奥氏体晶粒容易长大奥氏体晶粒容易长大奥氏体晶粒容易长大。原原原原因因因因 碳碳碳碳含含含含量量量量增增增增高高高高时时时时，碳碳碳碳化化化化物物物物数数数数量量量量增增增增多多多多，铁铁铁铁素素素素体体体体与与与与渗渗渗渗碳碳碳碳体体体体的的的的相相相相界界界界面面面面面面面面积积积积增增增增大大大大，因因因因而而而而增增增增加加加加了了了了奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体的的的的形形形形核核核核部部部部位位位位，使使使使形形形形核核核核率率率率增增增增大大大大。同同同同时时时时，碳碳碳碳化化化化物物物物数数数数量量量量增增增增多多多多后后后后，使使使使碳碳碳碳的的的的扩扩扩扩散散

29、散散距距距距离离离离减减减减小小小小，并并并并且且且且随随随随奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体中中中中碳碳碳碳含含含含量量量量增增增增加加加加，碳碳碳碳和和和和铁铁铁铁原原原原子子子子的的的的扩扩扩扩散散散散系系系系数增大，这些因素都加速了奥氏体的形成。数增大，这些因素都加速了奥氏体的形成。数增大，这些因素都加速了奥氏体的形成。数增大，这些因素都加速了奥氏体的形成。但但但但在在在在过过过过共共共共析析析析钢钢钢钢中中中中由由由由于于于于碳碳碳碳化化化化物物物物数数数数量量量量过过过过多多多多，随随随随碳碳碳碳含含含含量量量量增增增增加加加加会会会会使使使使剩剩剩剩余碳化物溶解和奥氏体均匀化的时间延长。

30、余碳化物溶解和奥氏体均匀化的时间延长。余碳化物溶解和奥氏体均匀化的时间延长。余碳化物溶解和奥氏体均匀化的时间延长。第36页，本讲稿共47页37 合金元素含量合金元素含量合金元素含量合金元素含量 钢钢钢钢中中中中Ti、V V、AlAl、NbNb等等等等元元元元素素素素能能能能形形形形成成成成熔熔熔熔点点点点高高高高、稳稳稳稳定定定定性性性性强强强强的的的的特特特特殊殊殊殊碳碳碳碳化化化化物物物物、氮氮氮氮化化化化物物物物，这这这这些些些些第第第第二二二二相相相相微微微微粒粒粒粒细细细细小小小小硬硬硬硬度度度度高高高高，难难难难以以以以变变变变形形形形，弥弥弥弥散散散散分分分分布布布布于于于于晶晶

31、晶晶界界界界上上上上，阻阻阻阻止止止止奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体晶晶晶晶界界界界移移移移动动动动，对对对对晶晶晶晶界界界界起起起起钉钉钉钉扎扎扎扎作作作作用用用用，阻阻阻阻碍碍碍碍奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体晶晶晶晶粒粒粒粒的的的的长长长长大大大大。合金元素合金元素合金元素合金元素WW、MoMo、CrCr形成的碳化物形成的碳化物形成的碳化物形成的碳化物阻碍晶粒阻碍晶粒长大长大的作用次之。的作用次之。的作用次之。的作用次之。Mn、P元素有元素有元素有元素有促进奥氏体晶粒长大促进奥氏体晶粒长大促进奥氏体晶粒长大促进奥氏体晶粒长大的作用。的作用。的作用。的作用。第37页，本讲稿共47页奥氏体晶粒长大的驱动

32、力奥氏体晶粒长大的驱动力 奥奥氏氏体体晶晶粒粒长长大大是是通通过过晶晶界界的的迁迁移移进进行行的的。晶晶界界推推移移的的驱驱动动力力来来自自奥奥氏氏体体的的晶晶界界能能。奥奥氏氏体体的的初初始始晶晶粒粒很很细细，界界面面积积大大，晶晶界界能能量量高高，晶晶粒粒长长大大将将减减少少界界面面能能，使使系系统统能能量量降降低低，而而趋趋于于稳稳定定。因因此此，在在一一定定温温度度下下，奥奥氏氏体体晶晶粒粒会发生相互吞并的现象。会发生相互吞并的现象。38第38页，本讲稿共47页39 奥氏体晶粒长大驱动力奥氏体晶粒长大驱动力F F与晶粒和界面能大与晶粒和界面能大与晶粒和界面能大与晶粒和界面能大小的关系：

33、小的关系：小的关系：小的关系：式式中中，为为单单位位面面积积晶晶界界界界面面能能(比比比比界界界界面面面面能能能能)；R R为晶界曲率半径。为晶界曲率半径。晶晶粒粒尺尺寸寸越越小小，比比界界面面能能越越大大，则则奥奥氏氏体体晶晶粒粒长长大大驱驱动动力力F就就越越大大，即即晶晶粒粒长长大大的的倾向性就越大。倾向性就越大。上一页上一页下一页下一页第39页，本讲稿共47页40 当当晶晶界界跨跨越越一一个个半半径径为为r的的球球形形第第二二相相颗颗粒粒时时，第第二二相相粒粒子子对对晶晶界界推推移移的的最最大大阻阻力力Fmax与与粒粒子子半半径径r及及及及单单单单位位位位体体体体积积积积中中中中粒粒粒粒

34、子子子子的的的的数数数数目目目目f之之间的关系：间的关系：当当第第二二相相粒粒子子的的体体积积百百分分数数一一定定时时，粒粒子子尺尺寸寸愈愈小小，单单位位体体积积中中粒粒子子数数目目愈愈多多(即即分分散度愈大散度愈大)，则其对晶界推移的阻力就愈大。，则其对晶界推移的阻力就愈大。上一页上一页下一页下一页第40页，本讲稿共47页41 在在一一定定温温度度下下，奥奥氏氏体体晶晶粒粒的的平平均均极极限限半半径径Rlimlim取取取取决决决决于于于于第第第第二二二二相相相相沉沉沉沉淀淀淀淀析析析析出出出出粒粒粒粒子子子子的的的的半半半半径径径径r及及其其单位体积中的数目单位体积中的数目f f，即，即 总

35、总之之，奥奥氏氏体体晶晶粒粒长长大大是是一一种种自自发发过过程程，它它是是晶晶界界的的推推移移与与高高度度弥弥散散的的难难溶溶第第二二相相粒粒子子抑制其推移的综合结果。抑制其推移的综合结果。上一页上一页下一页下一页第41页，本讲稿共47页422.4.4 奥氏体晶粒大小的控制奥氏体晶粒大小的控制 及其在生产中的应用及其在生产中的应用 高强度低合金钢高强度低合金钢(High Strength Low A1loy Steel(High Strength Low A1loy Steel(High Strength Low A1loy Steel(High Strength Low A1loy Stee

36、l，简称简称简称简称HSLAHSLAHSLAHSLA钢钢钢钢)加加入入少少于于0.050.050.050.05的的NbNbNbNb、V V V V、TiTiTiTi等等元元元元素素素素，由由由由于于于于非非非非常常常常细细细细小小小小的的的的铁铁铁铁素素素素体体体体晶晶晶晶粒粒粒粒和和和和合合合合金金金金碳碳碳碳氮氮氮氮化化化化物物物物沉沉沉沉淀淀淀淀的的的的共共共共同同同同作作作作用用用用，使其屈服强度达到使其屈服强度达到使其屈服强度达到使其屈服强度达到345345345345550MPa550MPa。快速加热快速加热 利利用用温温度度和和时时间间对对奥奥氏氏体体晶晶粒粒长长大大的的影影响响

37、来来细细化化晶晶粒粒。高高频频感感应应加加热热淬淬火火、激激光光淬淬火火、电电子子束束淬淬火火等等就就是是利利用用这这一一原原理理细细化化晶晶粒粒获获得得高高硬硬度的。度的。上一页上一页下一页下一页第42页，本讲稿共47页43图图图图2.10 HSLA2.10 HSLA2.10 HSLA2.10 HSLA钢形成极细铁素体晶粒的温度、钢形成极细铁素体晶粒的温度、钢形成极细铁素体晶粒的温度、钢形成极细铁素体晶粒的温度、时间、形变示意图时间、形变示意图时间、形变示意图时间、形变示意图上一页上一页下一页下一页第43页，本讲稿共47页442.4.5 粗大奥氏体晶粒的遗传及其阻断粗大奥氏体晶粒的遗传及其阻

38、断 将将粗粗晶晶有有序序组组织织加加热热到到高高于于Ac3，可可能能导导致致形形成成的的奥奥氏氏体体晶晶粒粒与与原原始始晶晶粒粒具具有有相相同同的的形形状状、大大小小和和取取向向。这这这这种种种种现现现现象象象象称称称称为为为为钢钢钢钢的的的的组组织织遗传遗传。如如果果母母母母相相相相中中中中的的的的晶晶晶晶体体体体缺缺缺缺陷陷陷陷和和和和不不不不均均均均匀匀匀匀性性性性被被被被新新新新相相相相继继继继承承承承下下下下来来来来，例例如如马马氏氏体体继继承承了了奥奥氏氏体体中中的的晶晶体缺陷，这种遗传称为体缺陷，这种遗传称为相遗传相遗传相遗传相遗传。上一页上一页下一页下一页第44页，本讲稿共47

39、页45 组织遗传原因：组织遗传原因：在在粗粗大大晶晶粒粒生生成成后后的的组组织织转转变变中中维维持持了了严严格格的的晶体学取向关系。晶体学取向关系。原原奥奥氏氏体体晶晶界界上上的的杂杂质质、第第二二相相颗颗粒粒等等在在两两次无扩散相变中不发生移动。次无扩散相变中不发生移动。采取措施：采取措施：避避免免由由不不平平衡衡组组织织(即即即即马马马马氏氏氏氏体体体体或或或或贝贝贝贝氏氏氏氏体体体体)直直直直接接接接加加加加热热热热奥氏体化。奥氏体化。奥氏体化。奥氏体化。上一页上一页下一页下一页第45页，本讲稿共47页46避避免免新新的的奥奥氏氏体体以以无无扩扩散散机机理理形形成成，为为此此应应控控制制

40、加加热热速速度度和和温温度度，不不使使马马氏氏体体的逆转变发生的逆转变发生。通通过过多多次次的的加加热热冷冷却却循循环环来来破破坏坏新新、母母相相之之间间的的取取向向关关系系，从从从从而而而而获获获获得得得得细细细细小小小小的的的的奥氏体晶粒。奥氏体晶粒。奥氏体晶粒。奥氏体晶粒。上一页上一页下一页下一页第46页，本讲稿共47页47作业作业简答本质晶粒度的意义。简答本质晶粒度的意义。简答本质晶粒度的意义。简答本质晶粒度的意义。晶晶晶晶粒粒粒粒度度度度等等等等级级级级N N N N是是是是由由由由关关关关系系系系式式式式n n n n=2 2 2 2 N N N N-1 1 1 1来来来来确确确确

41、定定定定的的的的，n n n n为为为为放放放放大大大大100100100100倍倍倍倍时时时时，每每每每6.45cm6.45cm6.45cm6.45cm2 2 2 2面面面面积积积积中中中中所所所所观观观观察察察察到到到到的的的的晶晶晶晶粒粒粒粒数数数数，N N N N为为为为晶晶晶晶粒粒粒粒等等等等级级级级。经经经经测测测测定定定定，某某某某处处处处理理理理钢钢钢钢件件件件的的的的奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体晶晶晶晶粒粒粒粒为为为为6 6 6 6级级级级，这这这这说说说说明明明明在在在在光光光光学学学学显显显显微微微微镜镜镜镜下下下下的的的的视视视视野野野野中中中中所所所所含含含含的的的的晶晶

42、晶晶粒粒粒粒数数数数为为为为多多多多少少少少个个个个？计计计计算算算算出出出出实实实实际际际际平平平平均均均均每个晶粒所占面积为多少？每个晶粒所占面积为多少？每个晶粒所占面积为多少？每个晶粒所占面积为多少？P-AP-AP-AP-A转变分为哪四个阶段？转变分为哪四个阶段？转变分为哪四个阶段？转变分为哪四个阶段？将将将将冷冷冷冷却却却却曲曲曲曲线线线线叠叠叠叠绘绘绘绘到到到到共共共共析析析析钢钢钢钢奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体连连连连续续续续转转转转变变变变动动动动力力力力学学学学曲曲曲曲线线线线上上上上，并并并并用用用用以以以以说说说说明明明明连连连连续续续续加加加加热热热热奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体转转转转变变变变的的的的五大特点。五大特点。五大特点。五大特点。第47页，本讲稿共47页