文档介绍：第二章奥氏体的形成
奥氏体及其形成机理
奥氏体的结构及其存在范围
图2-1 奥氏体的单胞
奥氏体是碳溶于γ-Fe 中的间隙固溶体
碳原子位于八面体间隙中心,晶胞的中心或棱边的中点
八面体间隙半径 Ǻ
碳原子半径 Ǻ →点阵畸变
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图2-2 Fe-C 相图
奥氏体相区: NJESGN包围的区域
GS线---- A3线
ES线---- Acm线
PSK线---- A1线
% (10at%)
碳原子的溶入使γ-Fe的点阵畸变,点阵常数随碳含量的增加而增大
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奥氏体的性能
奥氏体的比容最小,线膨胀系数最大,且为顺磁性(无磁性)。利用这一特性可以定量分析奥氏体含量,测定相变开始点,制作要求热膨胀灵敏的仪表元件。
奥氏体的导热系数较小,仅比渗碳体大。为避免工件的变形,不宜采用过大的加热速度。
奥氏体塑性很好,σS 较低,易于塑性变形。故工件的加工常常加热到奥氏体单相区进行。
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奥氏体形成的热力学条件
图2-3 自由能和温度关系图
∆G = V ∆Gv + S σ+ εV - ∆Gd (2-1)
- ∆Gd ---- 在晶体缺陷处形核引起的自由能降低
相变必须在一定的过热度∆T下,使得∆GV <0,才能得到∆G<0。所以相变必须在高于 A1 的某一温度下才能发生,奥氏体才能开始形核。
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图2-4 ℃/min加热和冷却时,Fe-C相图中临界点的移动
加热时临界点加注c :
Ac1 Ac3 Accm
冷却时临界点加注r :
Ar1 Ar3 Arcm
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奥氏体的形成机理
奥氏体的形成为形核长大、扩散型相变
奥氏体的形成过程可分成四个阶段:
(1)奥氏体的形核
(2)奥氏体的长大
(3)渗碳体的溶解
(4)奥氏体的均匀化
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图2-5 奥氏体形成的四个阶段
(1) (2) (3) (4)
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(1)奥氏体的形核
形核的成分、结构条件
在A1温度(727℃):
α+ Fe3C γ
C%
结构 BCC 复杂斜方 FCC
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形核位置
鉴于相变对成分、结构以及能量的要求,晶核将在α/Fe3C相界面上优先形成,这是由于:
①相界面形核,可以消除部分晶体缺陷而使体系的自由能降低,有利于相变对能量的要求。
②相界面两边的碳浓度差大,较易获得与新相奥氏体相适配的碳浓度,况且碳原子沿界面扩散较晶内为快,从而加速了奥氏体的形核。
③相界面处,原子排列较不规则,易于产生结构起伏,。
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