奥氏体珠光体铁素体贝氏体马氏体

影响非平衡组织加热转变的主要因素是加热速度。加热速度一般分为慢速、中速与快 速二类；①以120℃／s的速度加热称为慢速加热；②以大于1000℃／s的速度加热称

为快速加热；③加热速度介于慢速和快速之间称为中速加热。对于低、中碳合金钢而百，淬 火获得板条马氏体后采用快速和慢速加热都易于形成针状奥氏体；而采用中速加热，主要转 变为球状奥氏体，且加热速度越高，奥氏体晶粒越细。 除受加热速度的影响外，残余奥氏体的存在、钢的合金成分以及塑性变形等对加热转变均有一定影响。残余奥氏体的存在将促进原奥氏体晶粒的恢复，加入合金元素也能促进组织遗传，而加热前的塑性变形则可促使球状奥氏体的形成。

影响奥氏体形成速度的因素（TTA图） 奥氏体形成速度取决于形核率和长大速度，影响奥氏体晶粒大小的因素 形核率与长大速度比值越大，奥氏体的起始二者在等温下为常数，随着温度增高，二者均增大。影响奥氏体形成速度的三个因素导致形核率和长大速度发生变化，进而影响奥氏体形成速度。 (1)加热温度的影响

在各种因素巾，温度对奥氏体形成速度的影响最大。加热温度越高，奥氏体形成速度越快。

其次，随着加热温度升高，奥氏体相界面向铁索体的推移速度与向渗碳体的推移速度之比增大。例如，在780℃时两者之比为14．9，而温度升高到800℃时，两者之比增大到约19．1。温度升高使得铁素体刚刚全部转变为奥氏体时的残余渗碳体量增大，而刚形成的要氏体的平均含碳量降低。

（2）原始组织的影响

在钢的成分相同的情况下，原始组织越细小，奥氏体形成速度越快。因为原始组织中碳化物的分散度越大，相界面就越多，形核幸也就越大。

同时由于珠光体的片层间距减小，碳原子的扩散距离减小，而奥氏体中碳的浓度梯度增大，这些都增大奥氏体的长大速度。

原始组织中碳化物的形式对奥氏体的形成速度也有一定的影响。与粒状珠光体相比 由于片状珠光体中碳化物与铁索体的相界面面积较大，形核位置更多，薄片状渗碳体也易溶解，所以加热时奥氏体转变速度更快。

（3）成分的影响 ①碳的影响。

亚共析钢中，随着含碳量的增加，碳化物数量增加，铁素体与渗碳体的相界面面积增增加了奥氏体的形核部位，使奥氏体形核李增大和形成速度加快。同时，碳化物数量增加 后，使碳的扩散距离减小，并且随奥氏体含碳量增加，碳和铁原子的扩散系数增大，这些因素都加速了奥氏体的形成。但是，在过共析钢中由于碳化物数量过多，含碳量增加会引起剩余碳化物溶解和奥氏体均匀化的时间延长。

晶粒度就越小。起始晶粒形成之后，实际晶粒度则取决于继续保温或升温过程中的奥氏体晶粒的长大程度。晶粒长大是通过品界迁移来进行的，其实质是原子在晶界附近的扩散过程，因此凡是影响晶界原子扩散的因素，都会影响晶粒长大。 (1)加热湿度和保温时间

由于奥氏体晶粒长大与原子扩散密切相关，团此加热温度越高，保温时间越长，哭氏体晶粒将越粗大。由图可知，在每个温度下部有一个加速长大期，当奥氏体晶粒长到一定尺寸后，长大过程将减慢直至停止长大。加热温度越高，奥氏体晶特长大进行得就越快。比较而言，加热温度对奥氏体晶粒长大起主要作用，因此生产中必须严加控制防止加热温度过高，以避免奥氏体晶粒粗

化。

(2)加热速度

加热速度越快，过热度就越大，即奥氏体实际形成温度就越高．相应里氏体的形核韦N及长大速度G均增大，但N的增大速率高于G的增大速率，所以快速加热时可以获得细小的奥氏体起始品粒，而且加热速度越快，奥氏体起始晶就就越细小。但由于起始晶枝细小，加之温度较高，奥氏体晶粒很容易长大，因此不宜氏时间保温，否则晶粒反而更加粗大。所以生产中常采用快速加热并短时保温来获得细小的奥氏体晶粒，但对于原始组织有一定要求。

(3)原始组织的影响

原始组织主要影响奥氏体的起始晶粒度。一般来说，原始组织越细小，碳化物弥散度越大，所得到的奥氏体起始晶粒就越细

1．合金元素改变了钢的相变临界点，即改变相变时的过热度，从而影响奥氏体的形成速度。例如Ni、Mn、cM等降低A1点，小。因为细小的组织有更多的相界面提供形核位置，从而提高形核率，弥散的碳化物则可阻碍奥氏体晶粒的长大。 相同温度下增大了过热度，故使奥氏体的形成速度增大Ni、Mo、Ti、si、Al、W、V等提高A1点，相对地减小了过热度，所以减慢了奥氏体的形成速度。

2．合金元素影响碳在奥氏体中的扩散速度。强碳化物形成元素如Mo、W、Cr等降低碳在奥氏体中的扩散系数，并形成特殊碳化物且不易溶解，所以显著减慢奥氏体的形成速度。非碳化物形成元素Co和Ni增大碳在英氏体中的扩散系数，加速奥氏体的形成。

3．钢中加入合金元素还可以影响珠光体片层间距和碳在奥氏体中的溶解度，从而影响相界面浓度差和奥氏体中的浓度梯度以及形核功等，从而影响奥氏体的形成速度。 4．合金元素在铁素体和破化物中的分布是不均匀的，在平衡组织中，碳化物形成元素 集中在碳化物中，而非碳化物形成元素集中在铁素体中。因此奥氏体形成后，碳和合金元素在奥氏体中的分布都是极不均匀的。所以合金钢的奥氏体均匀化过程，除了碳的均匀化以外，还包括合金元素的均匀化。但相同条件下，合金元素的扩散系数仅仅为碳原子的万分之一到千分之一，因而合金钢的奥氏体均匀化时间要比碳钢长得多，故在制定合金钢的加热工艺时，与碳钢相比，加热温度更高，保温时间也更长。

4合金元素的影响。

用A1脱氧或在钢中加入适量的Nb、Ti、Zr、V、Ta等强碳化物形成元家时，能形成高熔点的弥散碳化物和氮化物，能强烈阻碍奥氏体晶粒长大，伎奥氏体晶粒极化温度显著升高，从而保持细小的奥氏体晶粒。Mn、P、O等元素溶入奥氏体后削弱了铁原子结合力，加速铁原子扩散，因而促进奥氏体品粒长大。

需要指出的是，一旦形成了粗晶粒，只要晶界上没有很多难溶析出物，通过一次或多次 奥氏体化，总是可以使晶粒细化的。这是由于每一次奥氏体化都要重新经历奥氏体的形核和长大过程，只要控制好加热温度和时间，都能获得正常大小的奥氏体晶粒，或者至少比原奥氏体晶粒要小些。这便是热处理细化晶粒的作用。

测定的原理是根据钢的各相有不同热膨胀系数与比容不同\前者按其由大到小的顺序排列为:奥氏体>铁素体>珠光体>上!下贝氏体>马氏体;比容则恰相反,是马氏体>铁素体>珠光体>奥氏体>碳化物(但铬和钒的碳化物的比容大于奥氏体)\所以在钢的组织中,凡发生铁素体溶解,碳化物析出,珠光体转变为奥氏体和马氏体转变为a相的过程将伴随体积的收缩;凡发生铁素体析出!奥氏体分解为珠光体或马氏体的过程将伴随着体积的膨胀\在z分a相变全过程所伴随的总的体积效应是:铁素体所占比例愈大,体积效应也较大;碳化物所占比例大,则体积效应也较小,故碳化物愈高,总的体积效应也较小;凡促使碳化物不能自由析出的因素,总的体积效应便增大\因此,钢的热胀冷缩曲线,因钢种的不同而变化甚大[76一78.