钢的热处理--钢在加热时的组织转变

第一节钢在加热时的组织转变
加热是热处理的第一道工序。在临界点以上加热，目的是获得均匀的奥氏体组织，称奥氏体化。 
一、钢的临界温度 铁碳相图中PSK、GS、ES线分别用A1、A3、Acm表示。 由于实际加热或冷却时存在过冷或过热现象，


钢加热时的实际转变温度分别用Ac1、Ac3、Accm 表示，冷却时的实际转变温度分别用Ar1、Ar3、 Arcm表示

二、奥氏体的形成 1.奥氏体的形成的基本过程 奥氏体化也是形核和长大的过程，分为四步。现以 共析钢为例说明： 第一步：奥氏体晶核形成：首先在与Fe3C相界形核。 第二步：奥氏体晶核长大： 晶核通过碳原子的扩散向 和Fe3C方向长大。 
第三步：残余Fe3C溶解：铁素体在成分、结构上比Fe3C更接近于奥氏体，因而先于Fe3C消失，而残余Fe3C则随保温时间延长不断溶解直至消失。 第四步：奥氏体均匀化。Fe3C溶解后，其所在部位 碳含量仍很高，通过长时间保温使奥氏体成分趋于 均匀。 

亚共析钢和过共析钢的奥氏体化过程与共析钢基本相同。但由于先共析 或二次Fe3C的存在，要获得全部奥氏体组织，必须相应加热到Ac3或Accm以上。 
2.影响奥氏体形成的因素 
1．加热温度 
T↑→A化↑  (D↑→浓度梯度大） 
2.含碳量 C%↑→界面多→核心多 →转变快 
3.加热速度 
V↑→转变开始温度↑，转变时间↓ 
4．合金元素 a. Cr、M0、W、V、Nb、Ti强碳化物形成元素， ↓奥氏体形成速度     b. C0、Ni非碳化物形成元素，↑奥氏形成速度 c. Al、Si、Mn影响不大 5．原始组织 片状，片间距小→相界面多→碳弥散度大→碳原子扩散距离短→奥氏体形核长大快 >粒状 


三、奥氏体晶粒大小及控制 
1、奥氏体晶粒度概念
1）奥氏体化刚结束时的晶粒度称起始晶粒度，此时晶粒细小均匀。 随加热温度升高或保温时间延长，奥氏体晶粒将进一步长大，这也是一个自发的过程。\
 
2）在给定温度下奥氏体的晶粒度称实际晶粒度。 3）加热时奥氏体晶粒的长大倾向称本质晶粒度。通常将钢加热到94010℃奥氏体化后，设法把奥氏 
体晶粒保留到室温来判断。  晶粒度为1-4 级的是本质粗晶粒钢，5-8 级的是本质细晶粒钢。前者晶粒长大倾向大，后者晶粒长大倾向小。 

2、影响奥氏体晶粒长大的因素 ⑴ 加热温度和保温时间：加热温度高、保温时间长，晶粒粗大。 ⑵ 加热速度：加热速度越快，过热度越大，形核率越高，晶粒越细。 
⑶ 合金元素： 阻碍奥氏体晶粒长大的元素：Ti、V、Nb、Ta、Zr、W、Mo、Cr、Al等，多为碳化物和氮化物形成元素。 促进奥氏体晶粒长大的元素：Mn、P、C、N。 ⑷ 原始组织：平衡状态的组织有利于获得细晶粒。 奥氏体晶粒粗大，冷却后的组织也粗大，降低钢的常温力学性能，尤其是塑性。因此加热得到细而均匀的奥氏体晶粒是热处理的关键问题之一。

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