钢加热时的转变

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实际生产中采 用晶粒度级别N 晶粒度级别N越大， 晶粒尺寸越小； 1〜4级为粗晶粒 5〜8级为细晶粒
1级
2级
3级
八级以外的晶粒
为超粗、超细晶粒
6级
4级
5级
7级
8级
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图9-8 八级A晶粒度标准
晶粒度级别G(或N) 与晶粒大小之间的关系
n2
N 1
n ：放大100倍时每平方英寸（6.45cm ）
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三种晶粒度之间的关系
实际晶粒度＞起始晶粒度
本质粗晶粒钢 本质细晶粒钢 并非其实际晶粒度 粗大 细小
实际晶粒度与钢的具体加热条件（加热温度、 保温时间）有关 在相同条件下，实际晶粒度取决于本质晶粒度。
本质粗晶粒钢→ 实际晶粒度也大 本质细晶粒钢→ 实际晶粒度也小
因此，剩余Fe3C有必要继续溶解
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一、共析钢奥氏体的形成过程
A均匀化
不均匀 均匀
原是Fe3C的部位ωc高 原是 F 的部位ωc低
扩散
扩散的重要性
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亚共析钢和过共析钢的A化
与共析钢的A化过程基本相同 不同之处：温度只超过Ac1时，只有原始组织 中的P转变为A，仍部分保留先共析相（F和 Fe3C ） ，温度继续升高超过 Ac3、Accm,并保 温足够时间后，才能获得均匀的单相A组织。 A
§9－2 钢在加热时的转变
保温
温 度
加热
冷却
时间
“奥氏体”化： 把钢加热获得奥氏体的组织转变。
1
§9－2 钢在加热时的转变
A
2
§9－2 钢在加热时的转变
一、共析钢奥氏体的形成过程
α 或F ＋ Fe3C
Wc=6.69% 正交晶格 ＞ Ac1
γ 或A
（相）
Wc=0.0218% 体心立方
Wc=0.77% （成分） 面心立方（结构）
成分的变化、结构的变化 思考 相变？ 组织变化？ 组织转变与相变的关系
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一、共析钢奥氏体的形成过程
图9-4 共析钢中A形成示意图
注意： 连续进行的过程；交替进行的过程 界限不明确
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一、共析钢奥氏体的形成过程
A形核：不均匀形核
形核地点：
(1)Fe3C和F相界面
晶体缺陷
(2)P领域的边界 (3)晶界
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二、影响A形成速度的因素
（一）加热温度和保温时间
A等温形成图： TTA曲线 转变温度、转变时间、转变量 A变温形成图：
加热温度：
保温时间：
连续加热
A形成速度
A形成速度
加热温度
图9－6 共析钢A等温形成图 12
二、影响A形成速度的因素
（二）原始组织（从形核角度考虑）
原始组织越细
相界面和晶界越多 形核位置越多
（A内部）
C c
C
C c
Cc ＞ C
Cc
C
பைடு நூலகம்
破坏了界面处的碳浓度平衡
界面向Fe3C和F
Cc
C
（为了恢复平衡）A外部的扩散 Fe3C不断溶解F不断转变为A
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侧推移，A长大
Fe3C
t1温度下
Fe3C
Cc
C
C

碳： 含碳量越高， A形成速度越快。
（原始组织中的渗碳体数量越多，相界面越多）
合金元素影响碳在A中的扩散速度 Co、Ni：
合金元素：
Si、Al、Mn：影响不大
Cr、Mo、W、V：
合金元素改变了钢的临界点和碳在A中溶解度， 从而改变钢的过热度和碳在A中扩散速度
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三、A晶粒大小及其影响因素
（一）A晶粒度：是衡量晶粒大小的尺度。
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视野中观察到的平均晶粒数
N ：晶粒度级别
实际每平方毫米 面积平均晶粒数
n N 3 n0 2 n0 2 6.45 100 / 100
(d / M ) 1 / 2
2
N 3
d
M
放大M倍时晶粒的 平均直径（mm）
放大倍数
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A晶粒度的分类
起始晶粒度：钢在临界温度以上A形成刚结束， 其晶粒边界刚刚相互接触时的晶粒大小。 本质晶粒度：钢在一定条件下A晶粒长大的倾向性(钢 的工艺性能之一)。 通常采用标准试验方法（YB27－64）：将钢加热到 930± 10℃，保温3～ 8h，测其晶粒大小。若N=1～4, 则为本质粗晶粒钢；若N=5～8,则为本质细晶粒钢。 实际晶粒度：钢在某一具体热处理 加热条件下所获得的A晶粒大小。
通常以单位面积内的晶粒数目或以每个晶粒的平 均面积与平均直径来描述。 材料组织？ 组成相的形状、尺寸、数量、分布
A组织？单相组织；
数量：100％A；
分布：均布；不均匀 形状：等轴晶；针状（由非平衡组织加热得到） 尺寸： A晶粒大小
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为什么要学习或研究A晶粒大小？
如前所述，在钢的加热转变(P→A)过程中，P 作为原始组织影响A(转变产物)形成等。 同理，在钢的冷却转变(A→P、B、M)过程中， A作为原始组织也会影响转变产物的组织结构、 性能等。因此有必要了解A晶粒大小，因为晶 粒尺寸是描述组织的一个重要因素。
A形成速度越快
形核数量越多
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1
淬火M在A1线以上升 温过程中，已经分解 为微细粒状P，组织 最弥散，相界面最多
2 正火态的细片状P相 界面也很多（居中）
球化态的粒状P 3 的相界面最少
图9-7 不同原始组织共析钢等温A曲线 1－淬火态 2－正火态 3－球化退火态
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二、影响A形成速度的因素
（三）化学成分
(1) P
F Fe3C
A
F+A
Fe3C +A
(2)
A
P＋F P＋Fe3C 亚共析钢 过共析钢
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思考：
如何进行？
二、影响A形成速度的因素
（一）加热温度和保温时间 （二）原始组织 （三）化学成分 碳元素 合金元素
A的形成是通过形核与长大过程进行，整个过程受原子扩散所 控制。因此凡是影响扩散、影响形核与长大的一切因素都会影 响A的形成速度。
C c
P片间距
图9-5 A相界面推移示意图
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一、共析钢奥氏体的形成过程
残余Fe3C溶解
实验证明：在A化过程中， 总是F先消失，剩余一些Fe3C F和A的含碳量相差小
原 因
Fe3C和A含碳量相差大
根据扩散定律也能表示出A向Fe3C和F推移的线速度， 其结果是：A与F界面的推移快于A与Fe3C界面的推移。
母相的晶体缺陷对相变起促进作用（固态相变特征之一） 原子排列的不完整性或不理想状态 晶体缺陷？ 5 对相变有利的因素
Fe3C
Fe3C
一、共析钢奥氏体的形成过程
A长大：(以在相界面形成的A晶核为例)
A内部，碳原子分布不均匀的，记： C F(α)和A(γ)的界面处的含碳量为：
Fe3C和A (γ)的界面处的含碳量为： C c 下坡扩散