CH35非平衡组织加热时奥氏体转变及本章总结(11级)

1、授课 朱世杰12021-10-13 非平衡组织非平衡组织是指淬火组织或淬火后回火不充分是指淬火组织或淬火后回火不充分的组织，包括马氏体、贝氏体以及回火马氏体等。的组织，包括马氏体、贝氏体以及回火马氏体等。 授课 朱世杰22021-10-13 非平衡组织发生奥氏体转变时，根据钢的成分和加热条件非平衡组织发生奥氏体转变时，根据钢的成分和加热条件不同，可能同时形成不同，可能同时形成针状针状和和颗粒状颗粒状两种形态的奥氏体晶粒。两种形态的奥氏体晶粒。 针状奥氏体针状奥氏体是非平衡组织加热过程中，奥氏体化的初始阶段是非平衡组织加热过程中，奥氏体化的初始阶段产生的一种过渡性组织形态，它也是通过形核与长大形

2、成的。产生的一种过渡性组织形态，它也是通过形核与长大形成的。 以板条马氏体为原始组织的低、中碳合金钢在以板条马氏体为原始组织的低、中碳合金钢在Ac1Ac3之间之间的低温区加热时，在马氏体板条间形成针状奥氏体。同时，还的低温区加热时，在马氏体板条间形成针状奥氏体。同时，还会在原奥氏体晶界、马氏体板条束间及其它位置产生颗粒状奥会在原奥氏体晶界、马氏体板条束间及其它位置产生颗粒状奥氏体晶粒氏体晶粒 。 针状奥氏体的晶核在较小的过热度下即可形成。针状奥氏体的晶核在较小的过热度下即可形成。 授课 朱世杰32021-10-13 颗粒状奥氏体颗粒状奥氏体的晶核是在淬火组织已经发生一定程的晶核是在淬火组织已经

3、发生一定程度的分解之后形成的。度的分解之后形成的。 在原始奥氏体晶界、板条马氏体束界及块界、夹杂在原始奥氏体晶界、板条马氏体束界及块界、夹杂物界面上形成细小的颗粒状奥氏体，同时伴随着渗碳物界面上形成细小的颗粒状奥氏体，同时伴随着渗碳体的溶解。体的溶解。 颗粒状奥氏体也在铁素体和渗碳体的相界面上形核，颗粒状奥氏体也在铁素体和渗碳体的相界面上形核，再通过碳的扩散逐渐向铁素体和碳化物中长大。再通过碳的扩散逐渐向铁素体和碳化物中长大。 颗粒状奥氏体的晶核是在淬火组织已经发生一定程颗粒状奥氏体的晶核是在淬火组织已经发生一定程度的分解之后形成的。度的分解之后形成的。 授课 朱世杰42021-10-13 非

4、平衡组织与平衡组织存在较大的差异，表现在：非平非平衡组织与平衡组织存在较大的差异，表现在：非平衡组织中可能存在残余奥氏体；衡组织中可能存在残余奥氏体；相的成分和状态与平衡组织相的成分和状态与平衡组织不同（如碳及合金元素的含量及分布、缺陷密度及位错结构不同（如碳及合金元素的含量及分布、缺陷密度及位错结构等）；碳化物的种类、形态、大小、数量及分布等与平衡组等）；碳化物的种类、形态、大小、数量及分布等与平衡组织亦有较大的差异。织亦有较大的差异。 1化学成分化学成分 化学成分的不同，将影响非平衡组织在加热过程中所发生化学成分的不同，将影响非平衡组织在加热过程中所发生的转变。的转变。 2获得非平衡组织的

5、奥氏体化温度和奥氏体化后的停留温度获得非平衡组织的奥氏体化温度和奥氏体化后的停留温度 非平衡组织是通过淬火得到的，奥氏体化温度、碳化物溶非平衡组织是通过淬火得到的，奥氏体化温度、碳化物溶解、碳及合金元素分布、特殊的碳氮化物等将影响快冷得到的解、碳及合金元素分布、特殊的碳氮化物等将影响快冷得到的非平衡组织，从而影响再次加热时的奥氏体转变过程。非平衡组织，从而影响再次加热时的奥氏体转变过程。授课 朱世杰52021-10-13 3加热速度加热速度 加热速度的不同显著影响非平衡组织的加热转变过程。加热速度的不同显著影响非平衡组织的加热转变过程。按加热转变的过程及机制的不同将加热速度划分为慢速、中速按加

6、热转变的过程及机制的不同将加热速度划分为慢速、中速与快速加热，对应的加热速度分别为与快速加热，对应的加热速度分别为12/min、大于、大于12/min而小于而小于1000/s、大于、大于1000/s。 慢速加热时，板条马氏体在加热到临界点之前将充分分解。慢速加热时，板条马氏体在加热到临界点之前将充分分解。 快速加热时，淬火态中碳结构钢中原始奥氏体晶粒会得到完快速加热时，淬火态中碳结构钢中原始奥氏体晶粒会得到完全恢复。全恢复。 淬火态中速加热时，加热转变将被推移到较高的、接近淬火态中速加热时，加热转变将被推移到较高的、接近Ac3的温度进行。形成细小的颗粒状奥氏体。的温度进行。形成细小的颗粒状奥氏

7、体。 加热速度介于慢速与中速或中速与快速之间将出现过渡现加热速度介于慢速与中速或中速与快速之间将出现过渡现象。象。授课 朱世杰62021-10-13 4加热速度原始组织加热速度原始组织 原始非平衡组织包括马氏体、贝氏体等淬火组织和回火原始非平衡组织包括马氏体、贝氏体等淬火组织和回火马氏体等不充分回火组织。这些不同的组织以相同的加热速度马氏体等不充分回火组织。这些不同的组织以相同的加热速度加热到转变开始温度时，由于加热过程中的转变程度不同，奥加热到转变开始温度时，由于加热过程中的转变程度不同，奥氏体转变开始时的组织状态也不同，形成的奥氏体组织有较大氏体转变开始时的组织状态也不同，形成的奥氏体组织

8、有较大差异。差异。授课 朱世杰72021-10-13 1. 概念概念 遗传遗传：相变时产物保留了原始组织的宏观或微观的某些：相变时产物保留了原始组织的宏观或微观的某些特征的现象。遗传有组织遗传和相遗传。特征的现象。遗传有组织遗传和相遗传。 组织遗传组织遗传：非平衡的粗晶有序组织（马氏体、贝氏体、：非平衡的粗晶有序组织（马氏体、贝氏体、魏氏组织等）在一定加热条件下所形成的奥氏体晶粒继承或魏氏组织等）在一定加热条件下所形成的奥氏体晶粒继承或恢复原始粗大晶粒的尺寸和形状（甚至原来的取向和晶界）恢复原始粗大晶粒的尺寸和形状（甚至原来的取向和晶界）的现象。组织遗传是力学性能降低，是一种有害现象。的现象。

9、组织遗传是力学性能降低，是一种有害现象。 相遗传相遗传：相变结束后，新相继承了母相的一些或全部的：相变结束后，新相继承了母相的一些或全部的晶体缺陷和不均匀性的现象。相遗传能用来强化合金，通常晶体缺陷和不均匀性的现象。相遗传能用来强化合金，通常是一种有益现象。是一种有益现象。授课 朱世杰82021-10-13 2. 组织遗传的影响因素组织遗传的影响因素 （1）原始组织）原始组织 钢的组织遗传现象主要出现在原始组织为非平衡组织的钢中。钢的组织遗传现象主要出现在原始组织为非平衡组织的钢中。 如原始组织为板条马氏体组织时，在慢速加热过程中针状奥氏体如原始组织为板条马氏体组织时，在慢速加热过程中针状奥氏

10、体的合并长大，导致的组织遗传。的合并长大，导致的组织遗传。 贝氏体组织钢较马氏体更易产生组织遗传。贝氏体组织钢较马氏体更易产生组织遗传。针状奥氏体合并长大示意图针状奥氏体合并长大示意图 授课 朱世杰92021-10-132）加热速度）加热速度 一般情况下，慢速或快速加热会导致组织遗传。一般情况下，慢速或快速加热会导致组织遗传。 慢速加热时，钢中的碳和合金元素在原马氏体条间和束界上富慢速加热时，钢中的碳和合金元素在原马氏体条间和束界上富集，并与位错发生相互作用，抑制集，并与位错发生相互作用，抑制相的再结晶，当加热到临界温相的再结晶，当加热到临界温度以上时，形成针状奥氏体并合并，导致组织遗传。度以

11、上时，形成针状奥氏体并合并，导致组织遗传。 快速加热时，加热超过临界点后奥氏体优先在晶界上和马氏体快速加热时，加热超过临界点后奥氏体优先在晶界上和马氏体束界或条间形核，然后沿马氏体条的方向形成针状奥氏体并相互合束界或条间形核，然后沿马氏体条的方向形成针状奥氏体并相互合并，发生组织遗传。在快速加热条件下，不同钢种存在一个临界加并，发生组织遗传。在快速加热条件下，不同钢种存在一个临界加热速度，加热速度高于此速度时，钢中将出现组织遗传。热速度，加热速度高于此速度时，钢中将出现组织遗传。 不同钢种出现组织遗传的临界加热速度不同钢种出现组织遗传的临界加热速度钢种钢种预先热处理预先热处理临界加热速度临界加

12、热速度/s50T8A37CrNi3AT8Co1200 30min 淬火淬火1200 30min 淬火淬火1150 30min 淬火淬火1200 30min 淬火淬火3000500025010000授课 朱世杰102021-10-13 非平衡组织加热温度大于非平衡组织加热温度大于Ac1后，形成的奥氏体后，形成的奥氏体主要有两种形态：针状奥氏体和颗粒状奥氏体。针主要有两种形态：针状奥氏体和颗粒状奥氏体。针状奥氏体促进组织遗传，而颗粒状奥氏体将切断组状奥氏体促进组织遗传，而颗粒状奥氏体将切断组织遗传。织遗传。授课 朱世杰112021-10-13 1.1.过热过热：奥氏体晶粒粗大。过热组织可通过重新淬

13、火来消除。：奥氏体晶粒粗大。过热组织可通过重新淬火来消除。 2.2.过烧过烧：晶界的局部熔化或氧化。工件一旦过烧则只能报废。：晶界的局部熔化或氧化。工件一旦过烧则只能报废。 一般情况下，导致组织遗传的主要因素是针状奥氏体的形成及一般情况下，导致组织遗传的主要因素是针状奥氏体的形成及其合并长大。在生产中可以采用以下措施加以控制：其合并长大。在生产中可以采用以下措施加以控制： （1）采用较快速度或中等速度加热可以避免组织遗传现象发生。）采用较快速度或中等速度加热可以避免组织遗传现象发生。对于不同钢种，非平衡组织加热时不发生组织遗传的加热速度相差对于不同钢种，非平衡组织加热时不发生组织遗传的加热速度

14、相差很大，需要通过试验确定。很大，需要通过试验确定。 （2）采用退火或高温回火，消除非平衡组织，实现）采用退火或高温回火，消除非平衡组织，实现相的再结相的再结晶，获得细小的碳化物颗粒和铁素体组织。使针形奥氏体失去形成晶，获得细小的碳化物颗粒和铁素体组织。使针形奥氏体失去形成条件，可以避免组织遗传。条件，可以避免组织遗传。 （3）对于铁素体）对于铁素体-珠光体的低合金钢，组织遗传倾向较小，可采珠光体的低合金钢，组织遗传倾向较小，可采用正火来校正过热组织。用正火来校正过热组织。授课 朱世杰122021-10-13（了解）（了解） 针状奥氏体和颗粒状奥氏体。针状奥氏体和颗粒状奥氏体。 非平衡组织加热

15、转变的影响因素。非平衡组织加热转变的影响因素。 组织遗传、影响因素及控制组织遗传、影响因素及控制 1. 讨论针状奥氏体和颗粒状奥氏体形成的条件。讨论针状奥氏体和颗粒状奥氏体形成的条件。 2. 讨论非平衡组织加热转变的影响因素有哪些？如何影响？讨论非平衡组织加热转变的影响因素有哪些？如何影响？ 2. 什么是组织遗传现象，如何防止其发生？什么是组织遗传现象，如何防止其发生？授课 朱世杰132021-10-13 1. 介绍了一些重要的术语和基本概念。奥氏体的晶体结构、介绍了一些重要的术语和基本概念。奥氏体的晶体结构、组织形态和性能的特点。组织形态和性能的特点。 2. 共析钢平衡态组织（共析钢平衡态组

16、织（P）的加热时奥氏体的形成过程，非的加热时奥氏体的形成过程，非共析钢和共析钢奥氏体形成异同。奥氏体的形成是受扩散控制共析钢和共析钢奥氏体形成异同。奥氏体的形成是受扩散控制的。的。 3. 奥氏体长大机制（应用扩散观点说明）奥氏体长大机制（应用扩散观点说明） 4. 共析碳钢奥氏体等温形成动力学图分析、特点，非共析共析碳钢奥氏体等温形成动力学图分析、特点，非共析钢和共析钢奥氏体等温形成动力学图异同。奥氏体等温形成动钢和共析钢奥氏体等温形成动力学图异同。奥氏体等温形成动力学（形核与长大）的经验公式及意义，影响奥氏体转变速度力学（形核与长大）的经验公式及意义，影响奥氏体转变速度的因素。的因素。 5.

17、连续加热时奥氏体的形成特点连续加热时奥氏体的形成特点 6. 奥氏体晶粒度的概念，晶粒度级别与晶粒大小的关系式。奥氏体晶粒度的概念，晶粒度级别与晶粒大小的关系式。影响奥氏体晶粒长大的因素，奥氏体晶粒长大的控制。影响奥氏体晶粒长大的因素，奥氏体晶粒长大的控制。授课 朱世杰142021-10-13 1.1.奥氏体的晶体结构、组织形态和性能的特点奥氏体的晶体结构、组织形态和性能的特点; ; 2. 2.奥氏体形成的热力学条件是什么？共析钢的珠光体（平奥氏体形成的热力学条件是什么？共析钢的珠光体（平衡态组织）向奥氏体转变属于何种转变？衡态组织）向奥氏体转变属于何种转变？ 以共析碳钢为例说明奥氏体形成包括哪

18、几个过程（四个以共析碳钢为例说明奥氏体形成包括哪几个过程（四个过程：形核、长大，剩余渗碳体溶解、奥氏体成分均匀化）？过程：形核、长大，剩余渗碳体溶解、奥氏体成分均匀化）？能叙述珠光体向奥氏体的转变过程（奥氏体形成是以碳扩散能叙述珠光体向奥氏体的转变过程（奥氏体形成是以碳扩散为基础并受碳扩散控制的）。讨论为什么奥氏体全部形成后为基础并受碳扩散控制的）。讨论为什么奥氏体全部形成后还会有有部分渗碳体未溶解？还会有有部分渗碳体未溶解？ 非共析钢的奥氏体的形成与共析钢的奥氏体的形成有哪非共析钢的奥氏体的形成与共析钢的奥氏体的形成有哪些异同？些异同？ 钢在连续加热时珠光体奥氏体转变有何特点。钢在连续加热时珠光体奥氏体转变有何特点。授课 朱世杰152021-10-13 3. 3.共析碳钢奥氏体等温形成动力学（共析碳钢奥氏体等温形成动力学（TTATTA图）有什么特点？图）有什么特点？ 非共析钢和共析碳钢奥