材料成型基礎(chǔ)教學(xué)課件第1頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月一、奧氏體形成的熱力學(xué)條件根據(jù)鐵碳狀態(tài)圖，溫度在A1以上和以下時的平衡相分別為奧氏體、鐵素體+滲碳體。奧氏體形成時系統(tǒng)總的自由能變化為△G=△Gv+△Gs+△Ge式中：△Gv——新舊相之間的體積自由能差△Gs——新增界面能△Ge——新增應(yīng)變能第2頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月二、奧氏體的形成過程以共析鋼為例P(Fe3C6.69+F0.02)→A面心碳的擴散重新分布和鐵原子擴散，使F→A的晶格重組。轉(zhuǎn)變包括以下四個階段：

1奧氏體形核2奧氏體長大

3剩余滲碳體溶解4奧氏體均勻化第3頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月奧氏體的形核與長大機制晶核優(yōu)先在相界或其它界面上形成。自由能在不斷變化。奧氏體中有碳的擴散，鐵素體和滲碳體向奧氏體轉(zhuǎn)變，奧氏體向鐵素體和滲碳體擴展、長大。第4頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月三、A的形成速度共析鋼A等溫形成速度如圖，有四條線。孕育期——奧氏體形成前這一段時間。亞、過共析鋼有過剩相F或Cm的繼續(xù)轉(zhuǎn)變。

第5頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月四、影響奧氏體形成速度的因素一切影響擴散、影響形核與長大的因素都影響奧氏體的形成速度。主要因素有加熱溫度、原始組織和化學(xué)成分等。

1加熱溫度的影響：（1）溫度增加，原子擴散系數(shù)增加；（2）溫度增加，A中的碳濃度差增大；（3）溫度增加，A與P的自由能差增大。第6頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月四、影響奧氏體形成速度的因素

2原始組織的影響：在化學(xué)成分相同的情況下，隨原始組織中碳化物分散度的增大，不僅鐵素體和滲碳體相界面增多，加大了奧氏體的形核率；而且由于珠光體片層間距減小，使奧氏體中的碳濃度梯度增大，使碳原子的擴散距離減小，這些都使奧氏體的長大速度增加。因此，鋼的原始組織越細，則奧氏體的形成速度越快。第7頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月四、影響奧氏體形成速度的因素

3化學(xué)成分的影響：（1）含碳量鋼中含碳量越高，Cm增加，F(xiàn)、Cm相界面的面積增加，擴散距離減小，所以會提高速度。（2）合金元素首先，影響碳在奧氏體中的擴散速度；其次，改變鋼的臨界溫度；第三，本身擴散速度慢。第8頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月五、奧氏體的晶粒大小及其影響因素

1、A的晶粒度：晶粒度難于測定，所以使用與標準金相圖片相比較的方法來確定它的級別。通常分為8級，1~4級為粗晶粒，5~8級為細晶粒。

第9頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月五、奧氏體的晶粒大小及其影響因素

A晶粒度的概念有三個：（1）起始晶粒度——A轉(zhuǎn)變剛剛完成；（2）實際晶粒度——某一具體工藝下獲得的A晶粒度；（3）本質(zhì)晶粒度——930±10℃，

3~8h后測得的A晶粒度，表示A長大的傾向性。

第10頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月2、影響A晶粒長大的因素

A晶粒長大是一個晶界遷移的過程，實質(zhì)是原子擴散。（1）

加熱溫度和保溫時間擴散速度隨溫度升高呈指數(shù)關(guān)系增加；第11頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月2、影響A晶粒長大的因素

（2）加熱速度圖7.13，速度加大，形核率高，晶粒細??；（3）含碳量C↗，C、Fe擴散速度↗晶粒長大；

C↗↗

→

出現(xiàn)Fe3CⅡ

阻礙晶界移動，晶粒細小。

第12頁，課件共13頁，創(chuàng)作于2023年2月2、影響A晶粒長大的因素（4）合金元素Ti、Zr、V、Al、Nb、Ta阻礙A晶粒長大；