金屬學與熱處理

金屬學與熱處理作業(yè)題

冶金060440621105蘇金麗

2009.6.16

I.解釋奧氏體化和奧氏體的形成過程。畫出加熱與冷卻過程對轉(zhuǎn)變溫度的影響圖。.

答：

1）奧氏體化（austenitizing）：在熱處理過程中把鋼加熱到臨界溫度以上使常溫下的鐵素體和滲碳體組織轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷貖W氏體

的熱轉(zhuǎn)變過程叫做奧氏體化。

奧氏體化的組織狀態(tài)，包括奧氏體的成分、晶粒大小、亞結(jié)構(gòu)、均勻性以及是否存在碳化物等其它相，對奧氏體在隨后的冷

卻過程中得到的組織和性能有直接的影響。

臨界溫度:對于共析鋼（PSK）線，亞共析鋼A4GS）線，過共析鋼Acm（ES）線。

奧氏壽（A-austenite）：碳和各種元素溶解在y-Fe中形成的固溶體（其中C、N等元素存在于奧氏體的間隙位置，或者晶

格缺陷處；具備固溶體條件的合金元索，其原子半徑和Fe原子半徑相差不大的則固溶于替換原子的位置；還有一些元素難

以固溶則多數(shù)吸附在奧氏體晶界等晶格缺陷處）。它仍保持Y-Fe的面心立方晶格,其溶碳能力較大。奧氏體?般是在高溫

下才能穩(wěn)定存在的組織。奧氏體組織一般為等軸狀多邊形晶粒，在奧氏體內(nèi)存在李晶，但形成條件不同時也可以得到針狀奧

氏體晶粒。在奧氏體化剛結(jié)束時奧氏體晶粒比較細小，晶粒邊界呈不規(guī)則的弧形。經(jīng)歷段時間的加熱或保溫，晶粒將要長

大，晶粒邊界平直化。

2）奧氏體形成過程：奧氏體的形成是擴散型相變，轉(zhuǎn)變的全過程?般可分為奧氏體形核、奧氏體晶核長大、剩余滲碳體溶

解、奧氏體成分均勻化四個階段。

奧氏體品核的形成：奧氏體的形核為之?般在滲碳體和鐵素體兩相界面上，此外珠光體領(lǐng)域的邊界，鐵素體鑲塊邊界都可以

成為奧氏體形核的地點。這是由于鐵素體含碳量極低（0.02%以下），而滲碳體含碳量有很高（6.67%）,奧氏體的含碳兩

介于兩者之間。在相界面上碳原子有吸附，含量較高，界面擴散速度又比較快，容易形成大的濃度漲落,使相界面某?微區(qū)

達到形成奧氏體晶核所需要的含碳量：此外在街面上能量也較高，容易造成能最漲落,以便滿足形核功的需求；在兩相界面

處還容易滿足結(jié)構(gòu)漲落的要求。所有這三個漲落在兩相界面處的優(yōu)勢，造成奧氏體晶核在此處形成。

奧氏體晶核的長大:當在滲碳體和鐵素體的晶核交界而上形成奧氏體晶核時,形成了Y-a和Y-Fe3c兩個新的相界面。奧

氏體晶核的長大過程實際上是兩個相界面（非共格品界）向原有鐵素體和滲碳體中推移形成等軸晶粒的過程。

在奧氏體晶核內(nèi)部，碳原子分布是不均勻的。與鐵素體教界面處的奧氏體的含碳量C…,而與滲碳體交界處的奧氏體含碳量

C…em,C…<C-em,故在奧氏體中形成了濃度梯度，碳原子將以下坡擴散的方式向鐵素體一側(cè)擴散。一旦發(fā)生了碳原子的擴

散，，則破壞了界面處的坦的濃度平衡。為了恢復平衡，奧氏體向鐵素體方向長大，地毯的鐵素體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體消耗一部分

碳原子，使之重新降為Ci；而含碳量很高的滲碳體將溶解使之界面處的奧氏體含碳量增為C-em。這是奧氏體向鐵素體

和滲碳體兩個方向推移，不斷長大。這一過程是擴散控制。

教爰遂邃鈕由于鐵素體育奧氏體界面上的濃度差（C…-CT）遠小于滲碳體育奧氏體界面的濃度差（Ccem-，-C，一cem），

是鐵素體向奧氏體的轉(zhuǎn)變比滲碳體的溶解速度要快得多，因此珠光體中的鐵素體總是先消失，但是此時仍有部剩余滲碳體尚

未溶解，奧氏體化過程還在繼續(xù)進行，直到滲碳體全部溶解。

奧氏體成分的均勻化:當滲碳體全部溶解時，奧氏體重的碳原子分布是不均勻的。在原來滲碳體存在的微區(qū)碳含量比較高，

而原來鐵素體的區(qū)域碳含量比較低，隨加熱時間延長，奧氏體將發(fā)生均勻化。

2.金相法測定奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖C曲線的方法。畫出共析C曲線并標注過冷奧氏體不同溫度等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。何謂過冷奧

氏體的孕育期？

答：

1）金相法測定奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖C曲線的方法

金屬學與熱處理作業(yè)題

冶金060440621105蘇金麗

2009.6.16

磔是利用金相顯微鏡直接觀察過冷奧氏體在不同等溫溫度

卜.，各轉(zhuǎn)變階段的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物及其數(shù)量，根據(jù)組織的變化來確定

過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變的起止時間，從而繪制出等溫轉(zhuǎn)變圖。

(

優(yōu)點是能較準確地測出轉(zhuǎn)變的開始點和終了點,并能直接觀察*

)

到轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織形態(tài)、分布狀況及其數(shù)量，但其缺點是所得黃

淑

/

結(jié)果是不連續(xù)的，并且要制作大量的金相試片，費時而麻煩。

具體過程:①試樣<t>10~15mm,厚1.5~2mm,具有相同的原

始組織（可通過退火或正火獲得）。

②奧氏體化：所有試樣均在相同條件下進行奧氏體化，要求奧

氏體的化學成分均勻一致。

③等溫轉(zhuǎn)變：將奧氏化后的試樣迅速轉(zhuǎn)入給定溫度的等溫浴爐

中保溫一系列時間。

④淬火：將保溫后的試樣迅速取出淬入鹽水中。

《

。

⑤繪圖：測出給定溫度、時間卜.的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物類型、轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的)

副

百分數(shù)，并將結(jié)果繪制成曲線。知

⑥Ms測定：奧氏體化后試樣迅速投入預先估計的馬氏體轉(zhuǎn)變

開始的熱浴中，保持2~3分鐘后，再移到溫度比第一個熱浴高

20~30℃的熱浴中保持2~3分鐘，取出淬入鹽水中，若第一個

熱浴高于Ms奧氏體不發(fā)生轉(zhuǎn)變，在鹽水中奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)

變，顯微鏡卜為白亮的馬氏體組織，若第一個熱浴低于Ms，

奧氏體向馬氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變，而在第二個熱浴中已轉(zhuǎn)變的馬103io4

時間（s）

氏體被回火，而剩余的奧氏體在鹽水中轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，兩種馬圖5-1等溫轉(zhuǎn)變圖建立的示意圖

氏體在顯微鏡下是不同的可以分開，調(diào)整第一個熱浴可測出。）在r*、……和溫度下的等溫轉(zhuǎn)變曲線6）等溫轉(zhuǎn)變圖

Ms。

2）共析鋼的C曲處

0

a畝

A-M