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影响奥氏体形成的因素

发布时间: 2024-02-01         点击:622次        

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1加热温度的影响

    加热温度越高,奥氏体形成速度越快,转变孕育期变短,相应地转变终了时间也变短。而且随着加热温度的升高,奥氏体的形核率及长大速度均增大,但形核率的增大速率高于长大速度的增大速率。因此,奥氏体形成温度越高,获得的起始晶粒度越小;同时,随着奥氏体形成温度升高,奥氏体相界面向铁素体的推移速度比向渗碳体的推移速度大。

    随着奥氏体形成温度的升高,奥氏体的起始晶粒细化;同时相变的不平衡程度增大,在铁素体相消失的瞬间,剩余渗碳体量增多,因而奥氏体中的平均含碳量低。这两个因素均有利于改善淬火钢尤其是淬火高碳工具钢的韧性。


2含碳量的影响

    钢中含碳量越高,奥氏体形成速度越快。这是由于含碳量增高,碳化物数量增多,增加了铁奈体和渗碳体的相界面面积,因而增加了奥氏体的形核部位,使形核率增大。同时,碳化物数量的增加,使碳原子的扩散距离减小,碳和铁原子的扩散系数增大.这些因素均增大了奥氏体的形成速度。但是,在过共析钢种中由于碳化物数量过多,随着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。


3原始组织的影响

    在钢的成分相同的情况下,钢的原始组织越细,原始组织中的碳化物分散度越高,相界面就越多,形核率越大。同时,珠光体的片间距越小,碳原子的扩散距离越小,奥氏体中的浓度梯度增大,奥氏体形成速度加快。例如,原始组织为托氏体时奥氏体的形成速度比索氏体和珠光体都快。另外,珠光体中的碳化物有片状的,也有粒状的。由于片状珠光体中的碳化物与铁素体的相界面面积大,易于形核,也易于溶解;同时,片状珠光体转变为奥氏体时,受碳在奥氏体中的扩散控制,而粒状珠光体转变时受碳在铁素体中的扩散控制。因此,碳化物呈片状时,奥氏体的等温形成速度较粒状的快。下图所示为ωc=0.9% 钢的片状和粒状珠光体的奥氏体等温形成动力学图,由图中可见,760℃时片状珠光体的奥氏体化转变完了时间不足 1min,而粒状珠光体则需 5min 以上。

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4合金元素的影响

    钢中加入合金元素并不影响珠光体向奥氏体的转变机制,但影响碳化物的稳定性及碳在奥氏体中的扩散系数,并且多数合金元素在碳化物和基体之间的分布是不均匀的。所以,合金元素将影响奥氏体的形成速度、碳化物的溶解以及奥氏体的均匀化。

     1) 对扩散系数的影响。强碳化物形成元素如 Cr、V、Mo、W 等降低碳在奥氏体中的扩散系数、所以减慢奥氏体的形成速度。非碳化物形成元素 Co、Ni 等增大碳在奥氏体中的扩散系数,加速奥氏体的形成。Si 和 AI 对碳在奥氏体中的扩散影响不大,所以对奥氏体的形成速度无显著影响。
     2) 合金元素改变钢的临界点位置,使转变在一个温度范围内进行,即改变了过热度,从而影响了奥氏体的形成速度。例如,Ni、Mn、Cu 等降低 A1点,相对增大了过热度,故使奥氏体的形成速度增大;Cr、Mo、Ti、Si、AI、W、V 等提高A1点,相对减小了过热度,所以减慢了奥氏体的形成速度。
     3) 合金元素影响珠光体的片层间距,改变碳在奥氏体中的溶解度,从而影响奥氏体的形成速度。
     4) 合金元素在奥氏体中分布不均匀,因此,合金钢的奥氏体均匀化过程除了碳的均匀化以外,还包括了合金元素的均匀化。由于合金元素的扩散系数仅为碳的1/10000 ~1/1000,同时碳化物形成元素还降低碳原子在奥氏体中的扩散系数,如若形成特殊碳化物(如 VC、TiC 等) 则更难于溶解。因此,合金钢的奥氏体均匀化需要更长的时间。鉴于上述原因,合金钢淬火时,为了使奥氏体均匀化,需要加热到更高温度和保温更长时间。





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