固态相变

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1、第一章钢中奥氏体的形成第一节奥氏体(A)的结构，组织与性能1.结构   奥氏体为碳溶解在γ-Fe中的间隙固溶体(如图1-1-1)，碳原子位于γ-Fe八面体中, 即面心立方点阵晶胞的中心或棱边的中心。2.组织   通常情况下为多边形等轴晶粒(如图1-1-2)。这种形态也称为颗粒状。   1-1-2奥氏体实图3.性能;奥氏体硬度低，比容小，塑性好，具有顺磁性。第二节奥氏体的形成(原始组织为平衡态组织时的加热转变)一.奥氏体形成的热力学条件    △Gv=GA-GP<0式中：△Gv为相变驱动力，即奥氏体与珠光体的自由能差，GA为奥氏体自由能，

2、GP为珠光体自由能。发生转变时：t>A1(727℃)，A1即奥氏体转变临界点。实际转变温度与临界点A1之差称为过热度，过热度越大，驱动力也越大，转变也越快。二.奥氏体核的形成   以共析碳钢的等温形成奥氏体为例，可用下列式子表示(括号中F为铁素体)：            珠光体P(F+Fe3C)→奥氏体A；   含碳量：    0.02%              6.67%；   结构：      体心立方          复杂斜方。1.形核位置（a）F/Fe3C界面；（b）珠光体团交界处；（c）先共析F/珠光体团交界处。2.在上

3、述位置满足三个起伏（a）界面上存在浓度结构起伏；（b）界面存在缺陷，能量高，提供能量起伏；（c）有Fe3C溶解后的碳原子补充。3.有时在铁素体内部也能形核，只要满足：（a）温度高，提供足够的相变驱动力；（b）有嵌镶块，提供足够的浓度条件和晶核尺寸。4.奥氏体形核(在加热不快，温度不高的条件下) 有铁原子和碳原子扩散机制。三.奥氏体核的长大   奥氏体核的长大是依靠碳原子的扩散、奥氏体两侧界面向铁素体及渗碳体推移来进行的。1.碳原子在奥氏体中的扩散   由图1-2-2中所示，设在温度t1，在F与Cm交界面形成A核。由于A晶核中与F交界处C

4、含量CA-F

5、.原因   Fe-Fe3C相图上ES线斜度大于GS线(见图1-2-3)，S点不在CA-F与CA-C中点，而稍偏右。所以A中平均碳浓度，即(CA-F+CA-C)/2低于S点成分。当F全部转变为A后，多余的碳即以Fe3C形式存在。3.通过继续保温，使未溶渗碳体不断溶入A中。五.奥氏体的均匀化      渗碳体转变结束后，奥氏体中碳浓度不均匀(原F部分碳浓度低，原碳化物部分碳浓度高)，要继续保温通过碳扩散使奥氏体均匀化。小结：共析碳钢的奥氏体等温形成是通过碳、铁原子的扩散，通过形核—长大—碳化物溶解—奥氏体均匀化四个步骤实现的。五.奥氏体的均

6、匀化      渗碳体转变结束后，奥氏体中碳浓度不均匀(原F部分碳浓度低，原碳化物部分碳浓度高)，要继续保温通过碳扩散使奥氏体均匀化。小结：共析碳钢的奥氏体等温形成是通过碳、铁原子的扩散，通过形核—长大—碳化物溶解—奥氏体均匀化四个步骤实现的。