文档介绍：奥氏体晶粒长大及其控制
奥氏体化的目的是获得成分均匀和一定晶粒大小的奥氏体组织。多数情况下希望获得细小的奥氏体晶粒，有时也需要得到较大的奥氏体晶粒。因此，为获得所期望的奥氏体晶粒尺度，必须了解奥氏体晶粒的长大规律，掌握控制奥氏体晶粒长大就是这种无数个小晶粒被吞并和大晶粒长大的综合结果。这种长大过程称为奥氏体的聚集再结晶。
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奥氏体晶粒的长大驱动力F与晶粒大小和界面能大小有关，可用下式表示
式中，σ为单位面积晶界界面能（比界面能）；R为晶界曲率半径，若晶粒为球形时R即为其半径。
可见，若比界面能愈大，晶粒尺寸愈小，则奥氏体晶粒长大的驱动力F就愈大，即晶粒长大的倾向性就愈大，晶界愈容易迁移。
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（2）晶界推移阻力
在实际材料中，在晶界或晶内往往存在很多细小难溶的第二相沉淀析出粒子。推移中的晶界遇到第二相粒子时将发生弯曲（与第二相界面保持垂直,界面力平衡），导致晶界面积增大，界面能升高，因此这些第二相粒子将阻碍晶界迁移，起着钉扎晶界的作用。。
晶界移动时与第二相粒子的交互作用示意图
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在第二相粒子附近的晶界发生弯曲，导致晶界面积增大，界面能升高。弥散析出的第二相粒子愈细小，粒子附近晶界的弯曲曲率就愈大，晶界面积的增大就愈多，因此界面能的增大也就愈多。这个使系统自由能增加的过程是不可能自发进行的。所以，沉淀析出的第二相粒子的存在是晶界推移的阻力。
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第二相粒子对晶界推移的最大阻力Fm与粒子半径r及单位体积中粒子的数目f之间有如下关系：
可见，当第二相粒子的体积百分数一定时，粒子尺寸愈小，单位体积中粒子数目愈多（即分散度愈大），则其对晶界推移的阻力就愈大。
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由上述可知，在有第二相粒子存在的情况下，奥氏体的长大过程要受到弥散析出的第二相粒子的阻碍作用。随奥氏体晶粒长大过程的进行，奥氏体总的晶界面积逐渐减小，晶粒长大动力逐渐降低，直至晶粒长大动力和第二相弥散析出粒子的阻力相平衡时奥氏体晶粒便停止长大。
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在一定温度下，奥氏体晶粒的平均极限半径RLim取决于第二相沉淀析出粒子的半径r及其单位体积中的数目f，即
当温度过高时，阻止晶粒长大的难溶第二相粒子发生聚合长大或溶解于奥氏体中，失去了抑制晶粒长大的作用，奥氏体晶粒便迅速长大。
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由于沉淀析出粒子的分布是不均匀的，所以晶粒长大的阻力亦是不均匀的，往往可能在局部区域晶界推移阻力很小，晶粒异常长大，出现晶粒大小极不均匀的现象，即所谓的“混晶”。由于混晶造成的晶粒大小不均匀，又导致晶粒长大驱动力的增大，当晶粒长大驱动力超过晶界推移阻力时，其中较大的晶粒将吞并周围较小的晶粒而长大，形成更为粗大的晶粒。
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总之，奥氏体晶粒长大是一种自发过程，其主要表现为晶界的推移，高度弥散的难溶第二相粒子对晶粒长大起很大的抑制作用。为了获得细小的奥氏体晶粒，必须保证钢中含有足够数量和足够细小的难溶第二相粒子。
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3．影响奥氏体晶粒长大的因素
形核率I与长大速度G之比值I/G愈大，奥氏体的起始晶粒就愈细小。在起始晶粒形成之后，实际晶粒度则取决于奥氏体晶粒在继续保温或升温过程中的长大倾向。而起始晶粒愈细小，大小愈不均匀，界面能愈高，则奥氏体晶粒长大的倾向就愈大。晶粒长大主要表现为晶界迁移，实质上是原子在晶界附近的扩散过程，它将受到诸多因素的影响。
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（1）加热温度和保温时间的影响
加热温度愈高，保温时间愈长，奥氏体晶粒将愈粗大，。由图中可见，在每个温度下都有一个加速长大期，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。加热温度愈高，奥氏体晶粒长大进行得就愈快。
保温时间
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奥氏体晶粒长大速度u与晶界迁移速率及晶粒长大驱动力成正比，即
式中，K为常数；R为气体常数；T为绝对温度；Qm为晶界移动激活能或原子扩散跨越晶界激活能，σ为比界面能，D 为奥氏体晶粒直径。
（）
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可见，随着加热温度升高，晶粒长大速度u呈指数函数关系迅速增大。同时，晶粒愈细小，界面能愈高，晶粒长大速度u就愈大。但当晶粒长大到一定程度后，由于D增大（奥氏体晶粒直径），晶粒长大速度将减慢，。
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（2）加热速度的影响
加热速度愈大，过热度就愈大，即奥氏体实际形成温度就愈高，奥氏体的形核率与长大速度之比值I/G增大（），所以快速加热时可以获得细小的奥氏体起始晶粒。而且，加热速度愈快，奥氏体起始晶粒就愈细小。
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奥氏体的形核率I、长大速度G与温度的关系
转变温度
（℃）
形核