第四章 钢中奥氏体的形成

一、填空1.热处理工艺包含五个要素：加热介质、加热速率、加热温度、保温时间、冷却速率2.钢在加热过程中奥氏体的形成是通过形核和长大的方式进行的3.根据珠光体片间距的大小，可将珠光体分为三类：A1~650℃内形成片状珠光体，在650~600℃内形成索氏体，在600~550℃内形成屈氏体。

屈氏体的力学性能最好4.奥氏体化过程包括形核、长大、残余渗碳体溶解、奥氏体均匀化。

5晶粒越细小，金属材料的强度和硬度便越高。

6.决定回火后的组织和性能的重要因素是回火温度，低温回火温度一般为150~250℃，中温回火温度一般为350~500℃，高温回火温度一般为500~650℃。

7.淬火方法有：单液淬火、双液淬火、分级淬火、等温淬火。

8.马氏体有两种基本形态：一种是板条状马氏体，另一种是透镜片状马氏体，板条状马氏体性能好。

9.总的来说，除Co和Al以外的所有合金元素，当其溶解到奥氏体中后，都增大过冷奥氏体的稳定性，使C曲线右移，并使Ms点降低，临界淬火冷却速度减小。

10.钢中马氏体的性能特点是具有：高硬度和高强度，马氏体的硬度主要取决于马氏体中碳的质量分数。

塑性和韧性主要取决于马氏体的碳质量分数和亚结构。

二、问答题1.何谓钢的正火？应用有哪些？将钢加热到Ac3或Ac cm以上30~50℃，保温一定时间，使之完全奥氏体化后，在空气中冷却得到珠光体类型组织的热处理工艺称为正火。

（1）低碳钢选用正火作为预先热处理，可改变切削加工性能。

（2）消除中碳钢热加工缺陷。

（3）消除过共析钢的网状碳化物。

（4）提高普通结构件的力学性能。

（5）避免淬火时的变形和开裂。

2.淬火钢在回火时的组织转变。

淬火钢的回火是淬火马氏体分解，碳化物析出聚集长大，残余奥氏体转变及铁素体再结晶的综合过程，这一过程是由非平衡态向介稳态或稳定态的转变。

3.控制奥氏体晶粒尺寸的工艺措施有哪些？（1）两相区或临界区加热。

（2）“零”保温。

（3）快速加热。

（4）细化原始组织。

第二章1、钢中奥氏体的点阵结构，碳原子可能存在的部位及其在单胞中的最大含量。

奥氏体是碳在γ-Fe中的固溶体，碳原子在γ-Fe点阵中处于Fe原子组成的八面体间隙中心位置，即面心立方晶胞的中心或棱边中点。

八面体间隙：4个2、以共析碳钢为例说明奥氏体的形成过程，并讨论为什么奥氏体全部形成后还会有部分渗碳体未溶解？奥氏体的形成是由四个基本过程所组成：形核、长大、剩余碳化物的溶解和成分均匀化。

按相平衡理论，从Fe-Fe3C相图可以看出，在高于AC1温度，刚刚形成的奥氏体，靠近Cem 的C浓度高于共析成分较少，而靠近F处的C浓度低于共析成分较多（即ES线的斜率较大，GS线的斜率较小）。

所以，在奥氏体刚刚形成时，即F全部消失时，奥氏体的平均C浓度低于共析成分，这就进一步说明，共析钢的P刚刚形成的A的平均碳含量降低，低于共析成分，必然有部分碳化物残留，只有继续加热保温，残留碳化物才能逐渐溶解。

3、合金元素对奥氏体形成的四个阶段有何影响。

钢中添加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原子在奥氏体中的扩散系数。

另一方面，多数合金元素在碳化物和基体相中的分布是不均匀的，故合金元素将影响奥氏体的形核与长大、剩余碳化物的溶解、奥氏体成分均匀化的速度。

①通过对碳扩散速度影响奥氏体的形成速度。

②通过改变碳化物稳定性影响奥氏体的形成速度。

③对临界点的影响：Ni、Mn、Cu等降低A1温度；Cr、Mo、Ti、Si、Al、W、V 等升高A1温度。

④通过对原始组织的影响进而影响奥氏体的形成速度：Ni、Mn等往往使珠光体细化，有利于奥氏体的形成。

在其它条件相同的情况下，合金元素在奥氏体中的扩散速度比碳在奥氏体中的扩散速度小100-10000倍。

此外，碳化物形成元素还会减小碳在奥氏体中的扩散速度，这将降低碳的均匀化速度，因此，合金钢均匀化所需时间常常比碳钢长得多。

4、钢在连续加热时珠光体奥氏体转变有何特点。

○1在一定的加热速度围，临界点随加热速度增大而升高。

钢的奥氏体化的三个阶段钢是一种重要的金属材料，在工业和建筑领域中广泛应用。

而钢的性能与组织密切相关，其中奥氏体化是一种常见的钢材组织变化过程。

奥氏体化过程可分为三个阶段，下面将详细介绍这三个阶段。

第一阶段：奥氏体的形成奥氏体是钢中的一种组织，具有良好的塑性和韧性。

在钢的冷却过程中，当温度降至800℃以下时，钢中的铁原子开始发生排列变化，逐渐形成奥氏体。

这个过程称为奥氏体的形成。

在这个阶段中，由于钢中的铁原子排列变化，奥氏体开始出现在钢材的晶界和晶内，形成细小的奥氏体晶粒。

同时，钢材中的碳原子也开始从奥氏体中析出，形成铁素体。

这个阶段相当于钢材的退火过程，可以提高钢材的塑性和韧性。

第二阶段：奥氏体的生长在第一阶段中，奥氏体只出现在钢材的晶界和晶内，形成细小的晶粒。

而在第二阶段中，随着时间的推移，奥氏体开始生长并合并，逐渐形成大的奥氏体晶粒。

这个过程称为奥氏体的生长。

在这个阶段中，由于奥氏体晶粒的生长和合并，钢材中的铁原子排列变化得更加有序，奥氏体晶粒也变得更大。

此时，钢材的硬度和强度开始逐渐增加，但塑性和韧性却减少了。

第三阶段：奥氏体的再结晶在第二阶段中，钢材中的奥氏体晶粒越来越大，同时塑性和韧性逐渐减少。

为了提高钢材的塑性和韧性，需要进行再结晶处理。

这个过程称为奥氏体的再结晶。

在这个阶段中，钢材经过加热处理，使奥氏体晶粒重新分散，形成新的细小晶粒。

这个过程称为再结晶，可以提高钢材的塑性和韧性，同时保持一定的硬度和强度。

此时，钢材的组织已经较为稳定，可以进一步进行加工和使用。

奥氏体化过程是钢材中的一种重要组织变化过程。

这个过程可分为三个阶段：奥氏体的形成、奥氏体的生长和奥氏体的再结晶。

通过这个过程，可以改善钢材的组织结构，提高其性能，满足不同领域的需求。

奥氏体形成的四个步骤_奥氏体形成的影响因素奥氏体是钢中最重要的组织之一，它具有良好的强度和硬度，被广泛应用于钢材的制造和加工过程中。

奥氏体形成的过程是复杂的，涉及多个步骤和影响因素。

下面将详细介绍奥氏体形成的四个步骤以及奥氏体形成的影响因素。

1.软化处理（预处理）：首先，将钢材加热到适当的温度范围进行软化处理。

在软化处理过程中，钢材中的残余应力被消除，晶粒被结晶，这为后续形成奥氏体提供了条件。

2.超韧化处理：在软化处理后，将钢材降温至室温以下，并加入适量的合金元素，如铬、钼等。

超韧化处理的目的是增加钢材的韧性和强度，为奥氏体的形成奠定基础。

3.过冷处理：在超韧化处理后，将钢材继续降温至高温区和过冷区之间的过渡区域。

在这个温度范围内，钢材中的亚稳相（如贝氏体、马氏体等）开始分解，形成奥氏体的种子晶粒。

4.贝氏体转变：在过冷处理的基础上，进一步降温至适当的温度，贝氏体开始转变为奥氏体。

贝氏体转变过程比较复杂，包括界面扩散、原子重排、晶格变形等多个步骤。

通过适当的温度和时间控制，可以得到理想的奥氏体组织。

1.合金元素的存在：合金元素对奥氏体形成有着重要的影响。

例如，铬可以提高钢材的耐蚀性和强度，钼可以提高钢材的硬度和耐热性。

合金元素通过改变钢中的相变温度及相变速率等参数，影响奥氏体的形成过程。

2.冷却速度：冷却速度是影响奥氏体形成最主要的因素之一、快速冷却可以促使钢材中的贝氏体转变为奥氏体，而慢速冷却则有利于贝氏体的形成。

冷却速度的选择根据所需的力学性能及材料的用途来确定。

3.退火温度和时间：退火温度和时间也会对奥氏体形成产生影响。

过高的退火温度会导致晶粒长大，影响奥氏体的结晶性能，而过低的退火温度则会使奥氏体的形成受到限制。

退火时间越长，奥氏体的形成越充分。

4.碳含量：碳是钢中最主要的合金元素，对奥氏体形成有着重要的影响。

在钢中，当碳含量超过一个临界值时（通常为0.8%~1.5%），奥氏体就会形成。

简述钢的奥氏体化过程钢是一种重要的金属材料，广泛应用于建筑、制造、交通等领域。

而钢的性能与其组织结构密切相关，其中奥氏体是钢中最重要的组织之一。

本文将简述钢的奥氏体化过程。

一、什么是奥氏体奥氏体是一种由铁和碳组成的固溶体，具有良好的机械性能和塑性。

在钢中，奥氏体的形态、数量和分布对钢的性能起着决定性的影响。

二、奥氏体的形成钢的奥氏体化过程是指在适当的温度下，铁和碳发生固溶反应，形成奥氏体的过程。

奥氏体的形成与钢中的碳含量、温度等因素密切相关。

1. 碳含量钢中的碳含量越低，奥氏体的形成温度越低。

一般来说，碳含量低于0.8%的钢称为低碳钢，碳含量在0.8%-2.11%之间的钢称为中碳钢，碳含量高于 2.11%的钢称为高碳钢。

在低碳钢中，奥氏体的形成温度较低，而在高碳钢中，奥氏体的形成温度较高。

2. 温度温度是奥氏体形成的另一个重要因素。

在适当的温度下，钢中的碳和铁能够充分反应，形成奥氏体。

一般来说，奥氏体的形成温度在800℃-1000℃之间。

三、奥氏体的相变奥氏体的形成是一个相变过程，主要包括两个阶段：奥氏体的形核和奥氏体的长大。

1. 奥氏体的形核当钢中的温度达到奥氏体的形成温度时，奥氏体的形核开始进行。

形核是指在晶界或晶内形成奥氏体的起始过程。

形核的速度取决于温度和钢中的合金元素含量。

当温度升高或合金元素含量增加时，形核速度加快。

2. 奥氏体的长大奥氏体的长大是指形核后的奥氏体晶粒逐渐长大和增多的过程。

在奥氏体的长大过程中，晶界迁移、晶粒的吞噬和晶粒的再结晶等现象会发生，最终形成具有一定形状和尺寸的奥氏体晶粒。

四、奥氏体的应用奥氏体具有良好的塑性和韧性，因此在钢的制造和加工过程中，通常会通过控制奥氏体的形成来调节钢材的性能。

例如，在焊接过程中，通过控制焊接温度和冷却速度，可以获得不同形态和含量的奥氏体，从而实现钢材的强度和韧性的平衡。

奥氏体还可以通过热处理来改善钢材的性能。

热处理是指将钢材加热到适当的温度，保持一定时间后进行冷却，以改变钢材的组织结构和性能。

钢的热处理一、选择题1.加热是钢进行热处理的第一步，其目的是使钢获得（B ）。

A．均匀的基体组织 B．均匀的A体组织 C．均匀的P体组织 D．均匀的M体组织2.下列温度属于钢的高、中、低温回火温度范围的分别为（A ）（D ）（B ）。

A．500℃ B．200℃ C．400℃ D．350℃3.碳钢的淬火工艺是将其工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是（D ）。

A．随炉冷却 B．在风中冷却 C．在空气中冷却 D．在水中冷却4.正火是将工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是（C ）。

A．随炉冷却 B．在油中冷却 C．在空气中冷却 D．在水中冷却5.完全退火主要用于（A ）。

A．亚共析钢 B．共析钢 C．过共析钢 D．所有钢种6.共析钢在奥氏体的连续冷却转变产物中，不可能出现的组织是（ C）。

A．P B．S C．B D．M7.退火是将工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是（A ）。

A．随炉冷却 B．在油中冷却 C．在空气中冷却 D．在水中冷却二、是非题1. 完全退火是将工件加热到Acm以上30～50℃，保温一定的时间后，随炉缓慢冷却的一种热处理工艺。

√2. 合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷奥氏体的稳定性。

×3. 渗氮处理是将活性氮原子渗入工件表层，然后再进行淬火和低温回火的一种热处理方法。

×4. 马氏体转变温度区的位置主要与钢的化学成分有关，而与冷却速度无关。

×三、填空题1. 共析钢中奥氏体形成的四个阶段是：（奥氏体晶核形成），（奥氏体晶核长大），残余Fe3C溶解，奥氏体均匀化。

2. 化学热处理的基本过程，均由以下三个阶段组成，即（介质分解），（工件表面的吸收），活性原子继续向工件内部扩散。

3. 马氏体是碳在（α-Fe）中的（过饱和溶液）组织。

4. 在钢的热处理中，奥氏体的形成过程是由（加热）和（保温）两个基本过程来完成的。