奥氏体晶粒长大

晶界弯曲的几何证明如下：
在晶界与微粒的交点处，三个界面处于 平衡状态时，则有：
相 ＝ 相

sin 1 sin 2
因此， 1½£ 2
即晶界与微粒相界面应当垂直，那么离 开微粒的晶界必然弯曲。这使得奥氏体 交界面面积增加，使能量升高，等于阻 止晶界右移，相当于有一个阻力G作用于 奥氏体晶界。
图4-19奥氏体晶粒直径与加热温度的关系
1－不含铝的C-Mn钢 2－含Nb-N钢
2.奥氏体晶粒长大动力学
分为三个阶段： 加速长大期， 急剧长大期 减速期。
奥氏体晶粒长大动力学 曲线
3、奥氏体晶粒长大机理
已经证明：
奥氏体晶粒的正常长 大速度：
4、硬相微粒对奥氏体晶界的扎钉作用
用铝脱氧的钢及含有Nb、V、Ti等元素的钢， 钢中存在AlN、NbC、VC、TiC等微粒，这些 析出相硬度很高，难以变形，存在于晶界上时， 阻止奥氏体晶界移动，对晶界起了扎钉作用， 在一定温度范围内保持奥氏体晶粒细小。
在钢中往往存在较多的弥散的硬相微粒，当其体积 分数ƒ一定时，微粒越细，半径r越小，晶界移动的 阻力越大。微粒所占的体积分数ƒ越大，对晶界移 动的阻力也越大。如钢中的VC，NbC，TiC等可以 细化晶粒。
5.影响奥氏体晶粒长大的因素
5.1 加热温度和保温时间的影响 上已叙及，加热温度愈高，保温时间愈长，奥
2.4奥氏体晶粒长大及控制
1、奥氏体晶粒长大现象
加热温度、时间对0.48%C,0.82%Mn钢奥氏体晶粒大小的影响
图4－18 加热温度、时间对0.48%C,0.82%Mn钢奥 氏体晶粒大小的影响
18Cr2Ni4WA钢的奥氏体晶粒的长大 (a)950℃，（b）1000℃，（c）1100℃，（d） 1200℃
5.2化学成分的影响
钢中的碳含量增加时，碳原子在奥氏体中的扩 散速度及铁的自扩散速度均增加。故奥氏体晶 粒长大倾向变大。在不含有过剩碳化物的情况 下，奥氏体晶粒容易长大。
钢中含有特殊碳化物、氮化物形成元素时，如 Ti、V、Al、Nb等，形成熔点高、稳定性强、 不易聚集长大的碳化物、氮化物，颗粒细小， 弥散分布，阻碍晶粒长大。合金元素W、Mo、 Cr的碳化物较易溶解，但也有阻碍晶粒长大的 作用。Mn、P元素有增大奥氏体晶粒长大的作 用。
设晶界从Ⅰ位移到Ⅱ位，晶界暂停移动，处于平衡态， 那么，阻力的大小必须等于界面总张力在水平方向上的分 力，即与在水平方向的分力相平衡。
微粒与晶粒相接触的周界长度：
L ＝2r cos
那么，总的线张力F总＝ 则在平方向上的分力 F分＝
ÒÑ Öª b = 900 + - a
水平方向上的分力 :
氏体晶粒愈粗大。可见，每一个温度下，晶粒 都有一个加速长大期，当晶粒长大到一定大小 后，晶粒长大趋势变缓，最后停止长大。加热 温度愈高，晶粒长大愈快。因此，为了获得较 为细小的奥氏体晶粒，必须同时控制加热温度 和保温时间。较低温度下保温时，时间因素影 响较小。加热温度高时，保温时间的影响变大。 因此，升高加热温度时，保温时间应当相应缩 短。
可见，F分是 的函数：
取 dF分 ＝0
d
Gm=Fmax=r ( 1 + cos a)
设单位体积中有N个半径为r的微粒，所占的体积 分数为ƒ，则可以证明最大阻力：
3f ( 1 + cosa)
Gm=
2r
当
a = 900 = 450
3f
最大阻力Gm= 2r
如果是一个微粒，其半径r愈小，则对晶界移 动的阻力愈大
如果在奥氏体晶界上有一个硬相微粒，设为 球形，半径为r，如图4－19所示。
由于晶界向前移动，如 图中所示，晶界从原位 置位移到新位置，则造 成晶界的弯曲、变长， 增加了相界面面积为S， 晶界能发生变化，故界 面能升高为Sσ。 这是一个非自发过程， 所以，晶界受到了一定 的移动阻力，使移动趋 于困难。