4 加热缺陷
氧化：高温作用下表面铁原子与加热介质中的氧、二氧 化碳和水分子发生氧化反应，或者合金元素与氧化性介 质在晶界氧化。
脱碳：保温过程中钢中固溶的碳原子与炉气中的氧、二 氧化碳、水分子等发生反应，使表层的碳浓度降度。
过热：加热温度过高或者时间过长，晶粒显著粗大，使 得性能变差的现象称为过热，过热可以挽救。
本质细晶粒钢：随加热温度升高晶粒不易长大，如用Al 脱氧的钢 本质粗晶粒钢：随加热温度升高晶粒容易长大，如用Si或 Mn脱氧的钢
晶粒尺寸
本质粗晶粒钢
本质细晶粒钢
Ac1
钢的本质晶粒度示意图
温度
3.2 奥氏体晶粒大小的影响因素
1. 加热温度与保温时间
加热温度↑或保温时间↑ →A实际晶粒就越大
2. 加热速度
2. 合金元素： （1）改变钢的临界点温度。如 Ni、Mn降低，Cr、W、Mo、 V、Ti等提高临界点→奥氏体形成温度升高。 （2）影响碳在奥氏体中的扩散速度。除Co、Ni外， 均减
慢奥氏体形成速度。合金钢的加热保温时间更长。
3 奥氏体的晶粒大小的控制
3.1 奥氏体晶粒度
n 2N1
式中：n----放大100倍时，每平方英寸 (6.45cm2)面积内观察到的平均晶粒数。
形核：铁素体和渗碳体相界面有利于形核（能量—相界面原 子排列不规则处于高能状态；浓度—Fe3C高碳区为形核提供 所需的碳原子）
奥氏体晶核长大：晶核形成后，处于F 与Fe3C与之间的A， 两侧碳浓度不同，致使碳原子不断自高碳侧向低碳侧扩散， 促使Fe3C不断溶解，A不断向两侧扩展而长大。与此同时又 有新的晶核产生和不断长大，直至A晶粒彼此相碰，珠光体全 部消失为止。
由于铁素体F的碳浓度与结构和奥氏体A接近，故 铁素体先消失，而在所形成的奥氏体中尚有未溶解的 渗碳体存在。
此时奥氏体的平均碳浓度低通过保温，剩余渗碳体 的原子扩散，使奥氏体中的碳浓度均匀化。
A形成包括四个阶段：
A形核
A晶核 长大
剩余 Fe3C溶解
未溶Fe3C
未溶Fe3C
A 均匀化
2.1 共析钢奥氏体形成过程
N-----晶粒度级别
标准晶粒度等级图
通常1—4级为粗晶粒，5－8级为细晶粒，8级 以外的晶粒称为超细晶粒。
1. 起始晶粒度 ——刚完成P→A转变的A晶粒大小。 2. 实际晶粒度 ——在某一具体加热条件下得到的
奥氏体晶粒大小。
3. 本质晶粒度 ——反映了奥氏体晶粒长大的倾向性。
根据本质晶粒度的大小分为两种钢：
P（α＋ Fe3C） >Ac1 As（ ）
Wc%: 0.02 6.69
0.77
晶格：b.c.c 复杂晶格 f.c.c
转变是靠铁、碳原子
p
的扩散和铁原子的晶格
Fe
改组来完成的。
A（）
s
Ac1 A1
P（ α ＋ Fe3C）
0.77 Wc（％）
2.2 亚（过）共析钢奥氏体（A）形成
非共析钢加热后的奥氏体要分两步完成：
第一节 钢在加热时的组织转变
一、钢的临界转变温度 二、奥氏体的形成及影响因素 三、影响奥氏体晶粒大小的因素 四、主要的加热缺陷
1 临界转变温度
➢平衡转变温度： A1、 A3、Acm
➢实际加热时转变温度： Ac1、 Ac3、Accm ➢实际冷却时转变温度： Ar1、Ar3、Arcm
2 奥氏体形成过程
过烧：加热温度继续升高，奥氏体晶界严重氧化，甚至 熔化，严重影响钢的性能，称为过烧，出现过烧无法挽 救。
本课小结：
奥氏体化过程及必要条件，形核、长大、 残余渗碳体溶解、均匀化；
影响奥氏体化的因素； 晶粒大小的表征方法和影响奥氏体晶粒大
小的因素。
温度/℃
奥氏体形成速度加 快，转变所需要的
τ1τ3
时间也越短
AA
AA AA
AA
AA AA
时间/s
τ2 τ4
2.3.2 加热速度
加热速度越快
Ac1
v2
奥体
Td
d
Tc
c
b
Tb
Ta
珠光体 a
c d a b
奥氏体形成速度加快， 转变所需要的时间也 越短
v1
Ⅱ
Ⅰ
A1 时间
2.3.3 钢的原始组织
Fe3C的形状和大小影响 A的形成。 Fe3 C片间距↓ → 界面多，形核多 → 转变快 片层状珠光体比粒状珠光体更易于形成A 2.3.4 化学成分的影响 1. 碳：含碳量升高→奥氏体的形成速度加快
在保证奥氏体成分均匀化的前提下，快速加热、短时 保温能够获得细小的奥氏体晶粒。如感应加热淬火
3. 钢的含碳量
含碳量 ↑，亚共析钢易长大，过共析钢不易长大（有 未溶Fe3C），共析钢最易长大。 4. 第二相
高熔点的弥散碳化物和氮化物，能阻碍晶粒长大。 5. 原始组织
原始组织愈细，碳化物弥散度越大，晶粒 越细小， 奥氏体形核率高，则A起始晶粒就越细小。
若 亚 共 析 钢 加 热 到 Ac1～ Ac3 之 间 （ 两 相 区 ） ， 获 得 A ＋F组织；过共析钢加热到 Ac1 ～ Accm 之 间 （ 两 相 区 ） ， 获得A＋Fe3C组织，此时称为 不完全奥氏体化加热。
Ac3 Accm Ac1
2.3 影响奥氏体形成的因素
2.3.1 加热温度 加热温度越高
第一步是加热到Ac1以上，完成珠光体的奥氏体化； 第二步是继续加热至Ac3 或Acc ｍ以上，完成铁素
体或二次渗碳体的奥氏体化。
由此可见，对于非共析钢要获得单一奥氏体相，必须 加热到Ac3 或Accｍ以上，才能完成全部奥氏体化。
完全奥氏体化加热与不完全奥氏体化加热 :
将亚共析钢和过共析钢分 别加热到Ac3或 Accm以上完全 转变为A，此时称为完全奥氏 体化加热。