奥氏体转变
奥氏体转变温度
奥氏体转变温度1. 引言奥氏体转变温度是指材料在加热或冷却过程中发生奥氏体转变的临界温度。
奥氏体转变温度对材料的性能和微观组织起着重要影响。
了解奥氏体转变温度有助于我们优化材料的制备工艺和应用性能。
2. 奥氏体转变温度的定义奥氏体转变温度是指材料在加热过程中从铁素体相转变为奥氏体相的温度，或在冷却过程中从奥氏体相转变为铁素体相的温度。
根据转变的方向，奥氏体转变温度可以分为A1温度和A3温度。
A1温度指的是材料在加热过程中开始转变为奥氏体的温度，也称为非完全回火温度。
A3温度指的是材料在冷却过程中开始转变为铁素体的温度，也称为非完全退火温度。
3. 影响奥氏体转变温度的因素奥氏体转变温度受到多个因素的影响，主要包括化学成分、加热速度和冷却速度等。
3.1 化学成分材料的化学成分对奥氏体转变温度有直接影响。
元素的添加和含量变化会改变材料的晶体结构和相变温度。
例如，碳的添加可以提高奥氏体转变温度，而镍的添加可以降低奥氏体转变温度。
3.2 加热速度加热速度对奥氏体转变温度也有显著影响。
通常情况下，加热速度越快，奥氏体转变温度就越高。
这是因为快速加热导致了晶粒的细化，使得奥氏体转变的能量变高。
3.3 冷却速度冷却速度对奥氏体转变温度同样有重要影响。
快速冷却可以提高奥氏体转变温度，而慢速冷却则可以降低奥氏体转变温度。
这主要是因为冷却速度的变化会导致材料的组织和相变过程发生变化。
4. 奥氏体转变温度的测定方法为了准确测定奥氏体转变温度，我们通常采用多种实验方法。
4.1 热分析法热分析法是一种常用的测定奥氏体转变温度的方法。
常见的热分析技术包括差示扫描量热法（DSC）、热重分析法（TGA）和热膨胀法等。
这些方法通过测量材料在不同温度下的热学性质变化，来确定奥氏体转变温度。
4.2 金相显微镜观察法金相显微镜观察法是一种通过观察材料的金相组织来确定奥氏体转变温度的方法。
通过制备金相样品，并在显微镜下观察材料的组织结构变化，可以准确判断奥氏体转变温度。
奥氏体向马氏体转变体积
奥氏体向马氏体转变体积
什么是奥氏体和马氏体奥氏体（austenite）是一种称为铁
素体的结构，由六方晶系构成，其中的原子排列成长方体的格局，温度越高，其结构越稳定。
马氏体（martensite）是一种
非晶状态，其中的原子排列不是长方体的格局，而是更复杂的格局，温度越低，其结构越稳定。
奥氏体向马氏体转变的体积由于奥氏体和马氏体的结构不同，当从奥氏体转变为马氏体时，其体积会发生变化。
这种变化是由于马氏体可以把原子排列得更紧凑，因此，将奥氏体转变为马氏体时，原子会拉伸，使得体积减小。
转变的过程这种转变的过程是一个力学过程，它受到温度和压力的影响。
当温度降低时，原子排列会发生变化，奥氏体结构会出现破裂现象，当温度低于一定值时，这种破裂现象会使原子排列发生变化，从而使其从奥氏体变成马氏体。
同时，压力也会影响转变过程，当压力增加时，原子排列会发生变化，从而使其从奥氏体变成马氏体。
转变的应用奥氏体向马氏体转变所产生的体积变化，可以为金属加工技术提供新的可能性。
通过改变温度和压力，可以使金属进行变形，实现特殊的加工效果。
此外，由于马氏体的结构更紧凑，因此，也可以用于降低金属的密度，从而提高金属的强度和塑性。
总结奥氏体向马氏体转变的体积变化，是由于马氏体的原子排列比奥氏体更紧凑，这种转变受温度和压力的影响，可以为金属加工技术提供新的可能性，还可以用于降低金属的密度，提高金属的强度和塑性。
球化退火过程中的组织转变
球化退火过程中的组织转变
球化退火是一种热处理技术，其主要目的是将钢中珠光体转变为球状组织，以便改善钢的塑性和切削性。
这个过程中发生的主要组织转变是由珠光体向球状体的转变，通常由三个阶段组成：
1. 奥氏体转变：将钢材加热到适当的温度，使其处于奥氏体状态。
这通常需要一个特定的温度范围，根据不同钢材和应用，通常在725℃至1050℃之间。
2. 等温球化：将钢材置于特定温度下进行处理，以促进球状体的形核和生长。
这个过程的时间通常是根据钢材的种类和规格而定的，从数分钟到数小时不等。
3. 退火：将钢材从等温球化处理的温度冷却到室温，这通常需要数小时到数天的时间，以便使钢材内部的组织转变充分完成。
在整个球化退火过程中，还会发生其他一些组织转变，如高温下的马氏体转变、低温下的马氏体和贝氏体转变等。
然而，球化退火过程中的主要组织转变是由珠光体向球状体的转变，这种转变可以提高钢材的塑性和切削性，从而使其更加适合各种应用。
奥氏体转变为马氏体
奥氏体转变为马氏体
奥氏体转变为马氏体
奥氏体（Austenite）转变为马氏体（Martensite）是钢材经过淬火后的一种组织变化过程。
具体来说，当钢材在高温状态下（通常在800℃以上）形成奥氏体晶体结构后，再通过迅速冷却的淬火工艺，可以把奥氏体转变为马氏体，从而提高钢材的硬度和强度。
奥氏体在高温下具有面心立方结构，但在冷却过程中，温度降低、扩散减缓，当降至一定温度以下（一般在600-400℃），奥氏体的结构会逐渐转变为体心立方结构的马氏体。
这种转变过程受到许多因素的影响，如淬火速度、钢材化学成分、形状等，具体应根据实际情况加以掌握。
需要注意的是，淬火过程是一种比较严格的工艺，对淬火温度和速度等要求都比较高，否则容易出现淬火裂纹等问题。
此外，与奥氏体相比，马氏体具有较高的脆性和易断裂性，因此需要在使用中进行适当的热处理，以改善其力学性能。
奥氏体转变优秀课件
(2 6)
比界面能
R 球面曲率半径，如为平
图2-12 球面晶界长 大驱动力示意图
直晶界，R ，P 0。
(2) 晶界迁移阻力
第二相粒子—晶界迁移阻力
晶界向右迁移时，奥氏 体晶界面积将增长，所受 旳最大阻力为：
Fmax
3 f
2r
(2 7)
f 第二相微粒的体积分数 图2-19 Zener微粒钉
消除、预防组织遗传性旳措施： 进行中间处理 安排合适旳中间正火或退火； 对于遗传性很强旳钢种，可作两次以上旳退火或“正火十
退火”。
屡次高温回火处理。
晶粒度级别与晶粒大小旳关系 n = 2N-1 n ---- X100倍时，晶粒数 / in2 N ---- 晶粒度级别
N d (μm) 1 250 2 177 3 125 4 88 5 62 6 44 7 31 8 22 9 15.6 10 11
图2-10 X100倍 晶粒度
奥氏体晶粒度：
八面体间隙半径 0.52 Ǻ 碳原子半径 0.77 Ǻ →点阵畸变
（面心立方 Face Centered Cubic）
奥氏体旳单胞
奥 氏 体 相 区 ： NJESGN包围旳区域
GS线 ---- A3线 ES线 ---- Acm线 PSK线 ---- A1线
碳在奥氏体中旳最大 溶解度为2.11wt% (10at%)
从而线长大速度G增大。
由（2-2）两式可计算A向F与Fe3C两相推移速度旳比值。 例如，当A形成温度为780℃时
A向F旳推移速度
v
K' 0.41 0.02
A向Fe3C中旳推移速度
K' v Fe3C 6.69 0.89
v 6.69 0.89 14.8 v Fe3C 0.41 0.02
第3章 奥氏体相变
针状A形成示意图
针状A晶粒合并长大示意图
颗粒状Ag
针状Aa
（一）针状A晶粒的形成及长大
钢的成分：低中碳钢 形成温度：在Ac1~Ac3之间 形核位置：小角晶界上（原始M板条之间 形成） 在形成Aa同时也会形成Ag
M束
低碳板条马氏体
M板条间的Aa和M板条束间的Ag
Aa的形成机制
形核：Aa核在板条条界上、碳化物旁形成。由于板条 条界是小角晶界，故Aa核可以与两侧均形成共格或半 共格晶界，保持K－S关系。由于共格或半共格界面能 量低，故形核功小，在不大的过热度下即可形成。 长大：形核后依靠碳化物的溶解与碳在F与A中的扩散 而长大。但因核两侧均为共格或半共格晶界，活动性 差，而条界又可以提供长大所需的碳原子，故沿条界 长大速度大，长成针状A。 合并:由于同一板条束内的Aa均具有相同的空间取向， 故相遇时合并成一个大颗粒状A（组织遗传）。
1)奥氏体的形核
以共析钢的等温形成A为例： P (F + Fe3C) A 含碳量： 0.02% 6.67% 0.77% 结构： 体心立方 复杂斜方 面心立方 形成位置： i) 在F和Fe3C交界面上通过扩散机构形成； ii) 珠光体团界； iii) 先共析F/珠光体团交界处。
界面形核的原因
1）成分上：在相界面上容易形成A所需的浓度
本节讨论共析钢和亚共析钢的等温形成动 力学
一、共析钢奥氏体等温形成动力学
1. 等温形成动力学图－ 时间－温度－转变量关系图
动力学曲线
共析钢等温形成动力学图
2. 共析钢等温转变动力学图特点
1）转变需要孕育期 2）曲线呈S型 初期：速度随时间加快； 50%后：速度下降 3）随温度升高，孕育期缩短，速度加快
淬火奥氏体变成马氏体的过程
淬火奥氏体变成马氏体的过程
淬火是一种金属材料热处理工艺，通过快速冷却来改变材料的组织结构和性能。
在淬火过程中，奥氏体会转变成马氏体。
奥氏体是一种面心立方结构的金属晶体结构，而马氏体是一种变形后的体心立方结构。
淬火过程中，首先将金属材料加热到临界温度以上，然后迅速冷却。
在快速冷却的过程中，奥氏体会发生相变，形成马氏体。
这个过程可以通过以下几个步骤来解释：
1. 加热，首先，金属材料被加热到临界温度以上，这个温度取决于具体的金属材料。
在这个温度下，材料的晶体结构开始发生改变，原本的奥氏体结构开始变得不稳定。
2. 快速冷却，一旦达到所需的温度，材料被迅速冷却。
这个过程非常关键，因为快速冷却可以阻止奥氏体重新结晶，从而促使马氏体的形成。
3. 相变，在快速冷却的环境中，奥氏体会发生相变，形成马氏体。
这种相变是由于晶格结构的变化，奥氏体的面心立方结构变为
体心立方结构，形成了马氏体。
总的来说，淬火过程中奥氏体变成马氏体是通过加热到临界温度以上后迅速冷却，使得奥氏体结构发生相变形成马氏体的。
这种转变可以显著改变金属材料的硬度和强度等力学性能，从而使材料具有更好的工程应用价值。
奥氏体在冷却时的转变综述
度的浴炉中进行等温转变，并开始计时。
4. 记时：每隔一定时间取出一个试样，进行高温 金相 组织观察。记录开始转变时间和转变终了 时间。
将其余各组试 样，用上述方法分别 测出不同等温条件下 A转变开始和终了时 间，最后将所有转变 开始时间点和终了时 间点标在温度—时间 (对数) 坐标上，并分 别连接起来，即得C 曲线。
（二）应用
1. 在转变图上估计连续冷却转变产物
→退火 →正火 →淬火
→淬火
CCT曲线位于 TTT的右下方；CCT曲线中没有 A→B 转变
2. 马氏体淬火临界冷却速度 淬火临界冷却速度:
v
' k
A1 t m
1.5τ
m
Vk ´—获得完全M组织的最小冷却速度或与转变开始线相切的冷却速度 tm—C曲线鼻尖处温度 τm—C曲线鼻尖处时间
A中的C%↑ 则 MS、Mf ↓，残余A含量↑。
（6）产生很大内应力。
奥氏体的碳含量对残余奥氏体量的影响
700 600 500 400 300 200 100
温度/℃
Ms
0 Mf －100 －200 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 Wc(%)
奥氏体的碳含量对M转变温度的影响
过冷A转变开始线 过冷A转变终了线 相变线 P S 5 ～25HRC 25 ～35HRC
性能
P 转变
T
3 5 ～40HRC
B 转变 M 转变
M转变开始线 M转变终了线
上B 40 ～50HRC 下B 50 ～60HRC
M+A′60 ～65HRC
下 降
三、过冷奥氏体转变产物的组织形态及其性能
（一）极其缓慢冷却转变
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逆转变奥氏体
科技名词定义
中文名称：逆转变奥氏体
英文名称：reverse transformed austenite
定义：在铁素体或马氏体稳定存在的温度范围内，局部区域的铁素体或马氏体向奥氏体转变所形成的奥氏体。
应用学科：材料科学技术（一级学科）；金属材料（二级学科）；钢铁材料（三级学科）；钢铁材料基础及组织和性能（四级学科）
以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布
在碳钢中，淬火获得马氏体后，再次加热到奥氏体化温度应该可以获得奥氏体，这种奥氏体不能叫逆转变奥氏体。
一般材料很少提到逆变奥氏体，马氏体不锈钢或沉淀硬化不锈钢时见的可能多点。
1. 逆变奥氏体的形成(形核和长大)必须具备的条件：原生马氏体板条直到加热至稍高于Ac1点是稳定的。
在略低于Ac1(As)点回火时，马氏体中过饱和的C部分以碳化物的形式在板条间界面弥散析出，使马氏体转变为回火马氏体。
当回火温度升至稍高于As点时，逆变奥氏体相的核心就通过切变方式在此高Ni区直接生成，并沿板条界面纵向长大成极细的针条状逆变奥氏体。
在-196℃，逆变奥氏体也是稳定的，可能因为其富集奥氏体化元素，很低的温度下也不发生转变。
2. 回火后样品中逆变奥氏体含量受两个因素控制：即高温时奥氏体转变量及其在回火冷却过程中的稳定性。
As-Af之间回火时，室温得到的逆变奥氏体量随着回火温度的升高出现先增后减的趋势，中间存在最优化回火温度，能使室温逆变奥氏体量达到最大。
奥氏体在冷却时发生的组织转变，既可在恒温下进行，也可在连续冷却过程中进行，随着冷却条件的不同，奥氏体可在A1以下不同的温度发生转变，获得不同的组织。
所以，冷却是热处理的关键工序，它决定着钢在热处理后的组织和性能。
在临界转变温度A1以上存在的奥氏体是稳定的，不会发生转变。
但一旦冷却到A1以下，则变得不稳定，冷却时要发生组织转变。
这种在临界温度以下存在且不稳定的、将要发生转变的奥氏体称为过冷奥氏体。
研究过冷奥氏体的冷却转变行为，通常采用两种方法，一种是利用奥氏体等温转变曲线研究奥氏体在不同过冷度下的等温转变过程，另一种是利用奥氏体连续冷却转变曲线研究奥氏体在不同冷速下的连续冷却中的转变过程。
亚温区的奥氏体转变
Г.Н.Теплухин魏卓夫
【摘要】：正亚共析钢在亚温区冷却时α-相的析出过程通常看作如同平衡状态一样。
这时形成的α-相数量,可根据Fe-Fe_3C平衡图用杠杆定律来估算。
计算的正确性只有钢足够缓慢地冷却时才不致引起疑问。
亚共析钢在实际热处理条件下(如在完全退火或均匀化退火、正火以及借助轧制加热或特殊加热的热强化时),在亚温区其冷却是被加快的。
无论何时所形成的α-相数量
【关键词】：奥氏体转变亚共析钢相数量杠杆定律均匀化退火温区析出过程热处理条件完全退火平衡状态
【正文快照】：
亚共析钢在亚温区冷却时“一相的析出过程通常看作如同平衡状态一样.这时形成的。
一相数量,可根据Fe一Fe:C乎衡图用杠杆定律来估算。
计算的正确性只有钢足够缓慢地冷却时才不致引起疑问。
亚共析钢在实际热处理条件下(如在完全退火或均匀化退火、正火以及借助轧制加热或特殊。