3.残余Fe3C的溶解
• 在A形成过程中 ,α比Fe3C先消失,因此奥氏体形
成之后,还残存未溶渗碳体。这部分未溶的残余 渗碳体将随着时间的延长,继续不断地溶入奥氏 体,直至全部消失。
上一级
4． A成分的均匀化
• 渗碳体完全溶解后。开始时奥氏体中碳浓度分 布不均匀 ,原先是渗碳体的地方碳浓度高,原先是 铁素体的地方碳浓度低。必须继续保温,通过碳 的扩散,使奥氏体成分均匀化。
• 3． 冷却临界点：Ar1、Ar3、Arcm
三、固态相变的特点
（一）相变阻力大 新旧两相比体积不同 相界面不匹配引起的弹性畸变 扩散速度慢
（二）新相晶核与母相之间存在一定的晶体学位向关系
（三）母相晶体缺陷对相变起促进作用 （四）易于出现过渡相
四、固态相变的类型
1、扩散型相变：相界面扩散移动、相界面非共格 珠光体、奥氏体
• 亚共析钢和过共析钢在加热时的转变过程与共 析钢略有不同。即在P向A转变完成后,还有未 转变的α和Fe 3 C。因此,只有分别继续加热到 Ac3 和 A ccm 后才能完全A化。
共析钢中奥氏体形成示意图
上一级
5 亚共析钢、过共析钢的奥氏体化过程
亚共析钢：F + P → F + A → A 过共析钢： Fe3C + P → Fe3C + A → A
①消除毛坯中缺陷，改善其工艺性能。
②显著提高钢的力学性能，充分发挥钢材 的潜力。
二、热处理与相图
热处理的条件
(1) 有固态相变→固态金属或合金在温度 或压力改变时组织结构发生变化
(2) 加热时溶解度显著变化的合金。
L
L+γ
L+β
γ
γ +β
α+γ
α+ β
α+L α
L
L+β
α+ β
为什么钢能热处理?
（3）本质晶粒度
指钢在特定的加热条件下，奥氏体晶 粒长大的倾向性，分为本质粗晶粒度和 本质细晶粒度。 测定方法：加热至930±10℃，保温8h，
若A晶粒1-4 级：本质粗晶粒度钢，
5-8 级：本质细晶粒度钢。
关于本质晶粒度概念的要点：
① 表征该钢种在通常的热处理条件下 A 晶粒 长大的趋势，不代表真实、实际晶粒大小；
第九章 钢的热处理原理
第一节 热处理概述
一、热处理的定义与作用
• 1.定义：热处理是指将钢在固态下以适当方式进
行加热，保温和冷却获得所需要的组织结构与性 能的工艺。
三个基本过程：加热、保温、冷却
2 热处理工艺曲线 四个重要参数： T
V加热、 T保温、 t保温、V冷却
T保温 t保温
V加热
V冷却
t
• 2.作用：
计算式： n = 2 N-1 N：晶粒度级别
n：1平方英寸（645.16mm2）视场中所包含的 平均晶粒数(100X)。
标准晶粒度级别图
奥氏体有三种不同概念的晶粒度 (1) 初始晶粒度：
奥氏体转变刚结束时的晶粒大小。 ——通常极细小 (2) 实际晶粒度： 具体加热条件下获得的奥氏体晶粒大小 ①与具体热处理工艺有关： 热处理温度↑，时间↑ ，晶粒长大 ②与晶粒是否容易长大有关 ——— 引入本质晶粒度概念
② 本质粗晶粒度钢实际晶粒度并非一定粗大， 本质细晶粒度钢实际晶粒度并非一定细小； 而与具体的热处理工艺有关。
③ 本质晶粒度主要与成分或冶炼条件有关
铁碳相图
① α→ γ 固态相变
A
H
δ
J
B
N T
L+γ
γ
E
﹄有相变重结晶
L
D② C溶解度显著变化
L +Fe3C F C
﹄可固溶强化
G
γ +Fe3C
热处理温度区间：
α+γ
PS
A1
α
K A1 ＜ T ＜ TNJEF
α+Fe3C
Q
Fe
→
C%
6.69
Fe3C
热处温度
• 1．平衡临界点：A1、A3、Acm • 2． 加热临界点：A c1、Ac3、Accm
并非所有晶胞均可溶碳，
• 1148℃ → 2.5个晶胞溶一个C原子。
② 性能：顺磁性；比容最小； 塑性好；线膨胀系数较大
2 奥氏体化中成分组织结构的变化
以共析钢为例
F + Fe3C → A (727 ℃)
成分(C%) 0.0218
6.69
0.77
结构 体心立方 复杂斜方 面心立方
说明奥氏体化中须经过两个过程： ① C 成分变化： C 的扩散 ② 铁晶格改组： Fe 扩散
位置越多,奥氏体转变就越快。
4.化学成分的影响
• 随着钢中含碳量增加,铁素体与渗碳体相界面总量增多,
有利于奥氏体的形成。
奥氏体晶粒长大是一个自发的过程。
四、 奥氏体晶粒度及影响因素
1 奥氏体晶粒度概念 奥氏体晶粒度表示奥氏体晶粒大小，工业 上一般分为8级。
1-4 级为粗晶，5-8 级细晶，8级以上超 细晶;
2、非扩散型相变（切变型相变）：滑移或孪生、相界面共格 马氏体
3、介于扩散与非扩散之间：有切变、有扩散 贝氏体
第二节 钢在加热时的转变
一 奥氏体形成的机理 1 奥氏体组织结构和性能
• ① 定义：C 及合金元素固溶于面心立方结构的 γ-Fe 中形成的固溶体。
•
C溶于γ相八面体间隙中，
•
R间隙 = 0.535 A ﹤ R c=0.77A →γ晶格畸变，
• 3.奥氏体形成的热力学条件：
• 相变热力学条件：组织转变的推动力是新相与旧
相之间的自由能差。 ΔG=Gr－Gp＜0 T﹥A1
——存在过热度⊿T : T实际- T理论
影响过热度主要因素: V加热 V加热↑，过热度⊿T↑；
上一级
二、钢的奥氏体化过程
1．奥氏体晶核的形成
• A的晶核优先在α和Fe3C的相界面上形成，A中含
碳量介于α和Fe3C之间，具有最大的能量起伏和 结构起伏，故在两相的相界面上，为A形成提供 了良好形核的条件。
* 任何固态相变均需形核与长大过程 * 形核需要“三个起伏条件”：
成分起伏、结构起伏、能量起伏 ——故晶界或缺陷处易形核
2.奥氏体晶粒的生长
• A形核后,由于A与Fe3C晶界处的含C量不同。将 引起A中C的扩散。通过Fe、C原子的扩散和Fe原 子的晶格改组，A向α 和Fe3C两个方向长大。
* 奥氏体化的目的： 获成分均匀、晶粒细小的奥氏体晶粒
* 实际热处理中 须控制奥氏体化程度。
三、影响A化的因素
• 1.温度T的影响 • T↑，A化的速度↑。
• 2.加热速度的影响 • 加热速度↑，奥氏体形成温度↑ (Ac1越高)，形
成所需的时间缩短 。 • 3.原始组织的影响 • 原始组织越细,相界面越多,形成奥氏体晶核的