奥氏体的起始晶粒度

奥氏体起始晶粒度与实际晶粒度,本质晶粒度之间的关系奥氏体起始晶粒度与实际晶粒度、本质晶粒度之间存在着一定的关系。

起始晶粒度通常指的是在一定冷却条件下，金属材料中形成奥氏体晶粒的尺寸。

实际晶
粒度则是指在实际工艺生产中得到的材料的晶粒尺寸。

而本质晶粒度是指材料在零应变条件下的晶粒尺寸。

一般来说，起始晶粒度是通过材料的先后固化过程，以及冶炼和变形过程中的温度历程来确定的。

起始晶粒度与金属材料的化学成分、冷却速度和热处理条件等因素密切相关。

通过控制这些因素，可以影响起始晶粒度的尺寸，从而对材料的性能进行调控。

实际晶粒度则是在材料的生产过程中通过金相显微镜等工具进行测量得到的，它反映了材料在实际生产中形成的晶粒的尺寸分布情况。

实际晶粒度一般受到材料的热处理工艺、冷却速度、变形温度和应变量等多种因素的影响。

通过合理的工艺参数选择和调节，可以控制实际晶粒度，从而满足产品的性能要求。

而本质晶粒度通常是通过材料的等温退火过程，具体来说就是在零应变条件下，施加一定的退火温度和时间，使材料达到热力学平衡状态。

在这个状态下，材料的晶粒尺寸就是本质晶粒度。

本质晶粒度是一个材料的内在性质，它与材料的非等
轴晶粒长径、晶界能、晶体生长速率等因素密切相关。

总的来说，奥氏体起始晶粒度、实际晶粒度和本质晶粒度之间存在一定的关系。

通过合理控制起始晶粒度和实际晶粒度，可以影响材料的性能和微观结构。

同时，本质晶粒度是材料内在的特征，其大小会受到多种因素的影响。

深入理解这些关
系可以帮助我们优化制备工艺，提高材料的性能和质量。

解释下列名词1、奥氏体本质晶粒度是根据标准实验条件，在930±10℃，保温足够时间（3~8小时）后，测定的钢中奥氏体晶粒的大小。

2、奥氏体实际晶粒度指在某一热处理加热条件下，所得到的晶粒尺寸。

3、珠光体晶粒在片状珠光体中，片层排列方向大致相同的区域称为珠光体团4、二次珠光体转变由于贝氏体转变的不完全性，当转变温度较高时，未转变的奥氏体在随后的保温过程中有可能会发生珠光体转变，此时的珠光体转变称为二次珠光体转变。

5、马氏体转变是一种固态相变，是通过母相宏观切变，原子整体有规律迁移完成的无扩散相变。

6、形变马氏体由形变诱发马氏体转变生成的马氏体称为形变马氏体。

7、马氏体异常正方度“新形成的马氏体”，正方度与碳含量的关系并不符合公式给出的关系，这种现象称为马氏体的异常正方度。

8、马氏体相变塑性相变塑性:金属及合金在相变过程中塑性增长，往往在低于母相屈服极限的条件下即发生了塑性变形，这种现象称为相变塑性。

钢在马氏体转变时也会产生相变塑性现象，称为马氏体的相变塑性。

9、相变冷作硬化马氏体形成时的体积效应会引起周围奥氏体产生塑性变形，同时马氏体相变的切变特性，也将在晶体内产生大量微观缺陷，如位错、孪晶、层错等。

这些缺陷在马氏体逆转变过程中会被继承，结果导致强度明显升高，而塑性韧性下降，这种现象被称为相变冷作硬化。

10、位向关系在固态相变母相与新相之间所保持的晶体学空间取向关系称为位向关系。

11、K-S关系在固态相变母相与新相之间所保持的晶体学位向关系，例如：奥氏体向马氏体转变时新旧两相之间就维持这种位向关系（111）γ∥（110）α，〈110〉γ∥〈111〉α12、组织遗传；指非平衡组织重新加热淬火后，其奥氏体晶粒大小仍然保持原奥氏体晶粒大小和形状的现象。

13、相遗传；母相将其晶体学缺陷遗传给新相的现象称为相遗传。

14、反稳定化在热稳定化上限温度M C以下，热稳定程度随温度的升高而增加；但有些钢，当温度达到某一温度后稳定化程度反而下降的现象。

第一部分概述1.1概述热处理的过程是对高碳钢进行加热的过程。

经过如下两步使钢丝具有合适的组织结构：1.1.1. 奥氏体化在明火炉中实现将钢丝加热到一定温度范围内，保温足够时间才能获得单相奥氏体组织，即完全奥氏体。

将加热时获得单相奥氏体组织的过程，称为完全奥氏体化。

奥氏体的晶粒度1/ 起始晶粒度在珠光体向奥氏体的转变刚刚完成时，奥氏体晶粒的大小称为奥氏体的起始晶粒度。

奥氏体的起始晶粒度总是比较细小的，随着加热温度的升高或保温时间的延长，它也随之长大。

2/ 本质晶粒度对于不同的钢，在相同的加热条件下，随着温度的升高，奥氏体晶粒长大的倾向称为奥氏体的本质晶粒度。

凡是奥氏体晶粒容易长大的钢称为本质粗晶粒钢；反之称为本质细晶粒钢。

国标规定，将钢在930±10℃加热，保温4h，冷却后测定其晶粒度，晶粒度为1～4级的定为本质粗晶粒钢，5～8级的定为本质细晶粒钢。

3/ 实际晶粒度钢在具体的加热条件下所得到的奥氏体晶粒大小，称为奥氏体的实际晶粒度。

它除了与本质晶粒度有关外，还与具体加热条件有关。

奥氏体晶粒均匀而细小，冷却后奥氏体转变产物的组织也均匀而细小。

热处理后细晶粒的钢丝不但强度高，而且其韧性和塑性也好。

影响奥氏体化的因素：1/ 加热速度及温度的影响加热温度越高，则孕育越短转变所需时间越短，奥氏体化速度越快，加热速度越快，转变开始温度和终了温度越高，转变时间越短。

2/ 碳及合金元素的影响钢中碳的质量分数越高，奥氏体化速度越快。

钢中加合金元素会影响碳在奥氏体中的扩散，因而对奥氏体化速度有很大影响3/ 原始组织的影响细片珠光体比粗片珠光体的奥氏体化速度快，原珠光体组织为片状的比粒状的奥氏体化速度快。

1.1.2 . 淬火在铅槽中进行1/ 热处理生产中有两种冷却方式：连续冷却、等温冷却。

等温冷却是将奥氏体化的钢丝迅速冷却到临界温度以下的某一温度进行等温转变，然后冷却至室温（等温淬火、等温退火属等温冷却）。

2/ 过冷奥氏体的等温转变奥氏体在临界温度（～750℃）以上是一稳定相，能够长期存在而不改变，当其冷至临界温度以下即热力学的不稳定状态，这时的奥氏体称为过冷奥氏体。

实验一钢的奥氏体晶粒度的测定一、实验目的1、学会用各种腐蚀法显示钢的奥氏体晶粒；2、。

熟悉测定钢的奥氏体晶粒度的方法。

二、奥氏体晶粒度的概述奥氏体晶粒按其形成条件不同，通常可分为起始晶粒，实际晶粒与本质晶粒三种，它们的大小分别称为起始晶粒度、实际晶粒度与本质晶粒度。

（一）起始晶粒度在临界温度以上，奥氏体形成过程刚刚结束时的晶粒尺寸，称起始晶粒度。

（二）实际晶粒度在热处理（或热加工）的某一具体加热条件下所得到的奥氏体晶粒的大小称为实际晶粒度。

奥氏体转变终了后，若不立即冷却而在高温停留，或者继续升高加热温度，则奥氏体将长大。

因为上述过程在热处理时是不可避免的，所以奥氏体开始冷却时的晶粒（实际晶粒度）总要比起始晶粒大。

（三）本质晶粒度把钢材加热到超过临界点以上的某一特定温度，并保温一定时间（通常规定为930℃保温8小时），奥氏体所具有晶粒大小称为奥氏体本质晶粒度。

选用930℃是因为对于一般钢材来讲，不论进行何种热处理，如淬火、退火、正火、渗碳等，加热温度都在930℃以下。

如果在930℃保温8小时后，奥氏体晶粒几乎不长大，则在热处理过程中就不会出现粗大的奥氏体晶粒。

本质晶粒度即标志着在上述特定温度范围内，随着温度的升高，奥氏体晶粒的长大倾向：奥氏体晶粒显著长大的钢（得到奥氏体晶粒度为1一4级），定为本质粗晶粒钢；奥氏体晶粒长大不显著的钢（得到的奥氏体晶粒度为5一8级），定为本质细晶粒钢。

必须指出，本质晶粒度只是反映了930℃以下奥氏体晶粒长大倾向。

超过930℃后，本质细晶粒钢的奥氏体实际晶粒度很可能比本质粗晶粒钢的实际晶粒度还粗。

三、奥氏体本质晶粒度的显示方法钢在临界温度以上直接测量奥氏体晶粒大小一般是比较困难的，而奥氏体在冷却过程中又将发生相变。

因此如何在室温下（即在冷却转变后）显现出奥氏体晶粒的大小，就是需要解决的问题。

通常可采用以下几种方法来测定钢的晶粒度[3]。

（一）渗碳法适用于测定渗碳钢的本质晶粒度。

奥氏体的本质晶粒度实际晶粒度起始晶粒度奥氏体是钢铁材料中的一种组织状态，它是由gamma-ferrite和alpha-ferrite两种钢铁晶体相组成的，其晶粒度对钢铁的结构、性能和应用有很大的影响。

本文将详细介绍奥氏体晶粒度的三个概念：本质晶粒度、实际晶粒度和起始晶粒度，并且说明对钢铁生产有哪些影响。

一、奥氏体的本质晶粒度奥氏体的本质晶粒度是指奥氏体的原始细胞大小。

原始细胞是指从一个原子到下一个原子所需要的距离，一定情况下，奥氏体晶体中的原始细胞是均匀的，因此本质晶粒度可以用来标识奥氏体晶体的基本大小。

通常，奥氏体晶粒度会受到以下因素的影响：1. 冷却速度：冷却速度越快，奥氏体晶粒度越小。

2. 起始组织状态：起始组织状态越细，奥氏体晶粒度越小。

3. 退火温度和时间：退火温度和时间越高，奥氏体晶粒度越大。

二、奥氏体的实际晶粒度奥氏体实际晶粒度定义为奥氏体晶体在视野范围内的平均晶粒大小，这个指标代表了钢铁中实际晶粒的大小。

一般来说，实际晶粒度与钢铁中的元素含量、钢铁的工艺和表面状况等因素都有着密切的关系。

这也就是为什么在制备钢铁时，需要注重控制这些因素。

三、奥氏体的起始晶粒度奥氏体的起始晶粒度是在钢铁中形成奥氏体时，奥氏体晶体的大小。

这个指标对于钢铁冶炼过程的控制很重要。

在钢铁冶炼时，如果奥氏体的起始晶粒度过大，会导致钢铁在加工过程中产生不均匀变形，从而影响钢材的性能。

因此，起始晶粒度需要在一定的范围内进行控制。

同时，起始晶粒度也能够与钢铁中的一些杂质元素的含量和退火过程的时间温度有关。

一般来说，如果钢铁中的杂质元素含量过高，起始晶粒度会变得更大；而退火时间和温度过高同样也会导致起始晶粒度变大。

综上所述，奥氏体的晶粒度对钢铁的性能和应用有很大的影响。

通过对奥氏体晶粒度的本质、实际和起始的控制，可以更好地保证钢铁的质量和性能，促进钢铁的应用和发展。

实验钢的奥氏体晶粒度的测定在钢铁等多晶体金属中，晶粒的大小用晶粒度来衡量，其数值可由下式求出:式中：n —显微镜放大100倍时，6.45cm 2⑴n 2）面积内晶粒的个数。

N —晶粒度奥氏体晶粒的大小称奥氏体晶粒度。

钢中奥氏体晶粒度，一般分为1〜8等8个等级。

其中1级晶粒度晶粒最粗大，8级最细小（参看 YB27 —64）。

奥氏体晶粒的大小对以后冷却过程中所发生的转变以及转变所得的组织与性能都有极 大的影响。

因此，研究奥氏体晶粒度的测定及其变化规律在科学研究及工业生产中都有着重 要的意义。

一、奥氏体晶粒度的一般概念奥氏体晶粒按其形成条件不同，通常可分为起始晶粒、实际晶粒与本质晶粒三种，它们的大小分别以起始晶粒度，实际晶粒度与本质晶粒度等表示。

1、起始晶粒度在临界温度以上，奥氏体形成刚刚结束时的晶粒尺寸， 称起始晶粒度。

起始晶粒度决定于奥氏体转变的形核率（n ）及线生长速度（c ）。

每一平方毫米面积内奥氏体晶粒的数目N与n 及c 的关系为N =1.01 -[2. 丿由上式可知，若n 大而c 小，则起始晶粒就细小。

若 n 小而c 大则起始晶粒就粗大。

在一般情况下n 及c 的数值决定于原始组织的形态和弥散程度以及加热时的加热速度等 因素。

由于在珠光体中存在着大量奥氏体形核部位，n 极大。

故奥氏体的起始晶粒总是比较细小的。

如果加热速度快，则转变被推向高温，奥氏体起始晶粒将更加细化。

这是因为，随着 加热速度的增大和转变温度的升高，虽然形核n 和c 都增大，但n 比c 增加的幅度更大。

表1 — 6示出钢在加热时，奥氏体的 n 与c 数值与加热温度的关系，由表 1 —6中的数据可知。

相变温度从740 C 提高到800C 时n 增大280倍而c 仅增加40倍。

表— 奥氏体形核（）和线生长速度（）与温度的关系应当指出，奥氏体起始晶粒随加热速度的增大而细化的现象，只是在加热速度不太大时比 较明显。

当加热速度很大时起始晶粒不再随之细化（见表1— 7）表— 力口热速度对起始奥氏体晶粒大小的影响这可能是由于在快速加热时，转变被推向高温（大于800 C ），奥氏体的核不仅可以在铁素体与渗碳体的交界面上形成，而且可以在铁素体晶粒内嵌镶块的边界上形成。

中南大学《热处理》试题及答案（二）问答题1、过冷度与冷却速度有何关系？它对金属结晶过程有何影响？对铸件晶粒大小有何影响？答：①冷却速度越大，则过冷度也越大。

②随着冷却速度的增大，则晶体内形核率和长大速度都加快，加速结晶过程的进行，但当冷速达到一定值以后则结晶过程将减慢，因为这时原子的扩散能力减弱。

③过冷度增大，ΔF大，结晶驱动力大，形核率和长大速度都大，且N的增加比G增加得快，提高了N 与G的比值，晶粒变细，但过冷度过大，对晶粒细化不利，结晶发生困难。

2、下列零件或工具用何种碳钢制造：手锯锯条、普通螺钉、车床主轴。

答：手锯锯条：它要求有较高的硬度和耐磨性，因此用碳素工具钢制造，如T9、T9A、T10、T10A、T11、T11A。

普通螺钉：它要保证有一定的机械性能，用普通碳素结构钢制造，如Q195、Q215、Q235。

车床主轴：它要求有较高的综合机械性能，用优质碳素结构钢，如30、35、40、45、50。

3、何谓钢的热处理？钢的热处理操作有哪些基本类型？试说明热处理同其它工艺过程的关系及其在机械制造中的地位和作用。

答：（1）为了改变钢材内部的组织结构，以满足对零件的加工性能和使用性能的要求所施加的一种综合的热加工工艺过程。

（2）热处理包括普通热处理和表面热处理；普通热处理里面包括退火、正火、淬火和回火，表面热处理包括表面淬火和化学热处理，表面淬火包括火焰加热表面淬火和感应加热表面淬火，化学热处理包括渗碳、渗氮和碳氮共渗等。

（3）热处理是机器零件加工工艺过程中的重要工序。

一个毛坯件经过预备热处理，然后进行切削加工，再经过最终热处理，经过精加工，最后装配成为零件。

热处理在机械制造中具有重要的地位和作用，适当的热处理可以显著提高钢的机械性能，延长机器零件的使用寿命。

热处理工艺不但可以强化金属材料、充分挖掘材料潜力、降低结构重量、节省材料和能源，而且能够提高机械产品质量、大幅度延长机器零件的使用寿命，做到一个顶几个、顶十几个。

一.晶格：表示晶体中原子排列规律的空间格子叫做晶格晶胞：是表示晶格几何特征的最基本单位。

晶格常数：晶胞各掕边的尺寸abc过冷度：实际结晶温度总是低于理论温度结晶温度的，这种现象叫做过冷现象。

两者的温度差值被称为过冷度变质处理：有意地向液态金属中加入某些与结构相近的高熔点杂质，就可以依靠非自发形核，提高形核率，使晶粒细化。

位错：在晶格中，发生一列或者几列原子由规律错排的现象。

二. 滑移：滑移指在切应力作用下，晶体的一部分沿一定的晶面和晶向，相对于另一部分发生相对位移。

滑移系：晶体中一个滑移面及该面上一个滑移方向的组合。

临界切应力：能引起滑移的最小切应力。

加工硬化：金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度升高，而塑性和韧性降低的现象。

又称冷作变化。

回复：在加热温度较低时，变形金属中的一些点缺陷和位错的迁移而引起某些晶内变化。

再结晶:经冷变形后的金属加热到再结晶温度时，又会发生相反转变，新的无应变的晶粒取代原先变形的晶粒，金属的性能也恢复到变形前的情况。

这一过程称为再结晶。

临界变形度：晶粒异常长大的现象热加工：在再结晶温度以上的加工。

冷加工：在再结晶温度以下的加工。

三．合金：一种金属元素与另外一种或者几种金属或非金属元素相互溶合而形成的具有金属特性的物质组元：组成合金的最基本，能够独立存在的物质。

相：在金属或合金中，凡是具有相同成分，相同晶体结构并与其他部分由界面分开的均匀的组成部分。

组织：由相组成，是由于组成相的种类，相对数量，晶粒形状，大小及分布形态等的不同，而分别具有不同形态特征的相得组成物。

相图：表示合金系中含金在平衡条件下各相的存在状态与温度，成分间的关系图解。

置换固溶体：溶质原子占据溶剂晶格中的结点位置而形成的固溶体称之为置换固溶体。

间隙固溶体：合金中溶质元素的原子融入溶剂原子点阵的间隙位置所形成的固溶体。

金属化合物：合金组元发生相互作用而形成一种具有金属特性的物质成为金属化合物。

枝晶偏析：如果结晶过程冷却速度较快，以树枝晶方式结晶的固溶体中，先后结晶的树枝状晶体内成分不均匀的现象。

热处理复习题第一章1.奥氏体的晶体结构是什么？碳在γ铁中的固溶体，具有面心立方晶格。

2.共析钢由珠光体向奥氏体转变的四个阶段是什么？奥氏体形核、奥氏体的长大、残余渗碳体的溶解、奥氏体成分的均匀化3.什么叫奥氏体的起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度？其影响因素是什么？起始晶粒度：奥氏体转变刚刚完成，其晶粒边界刚刚相接触时的奥氏体晶粒大小；实际晶粒度：在热处理时某一具体加热条件下最终所得到的奥氏体晶粒大小；本质晶粒度：表示各种钢的奥氏体晶粒的长大趋势。

影响因素：起始晶粒度：①加热温度越高，起始晶粒尺寸越小；②原始组织越弥散，起始晶粒尺寸越小。

本质晶粒度：①钢的化学成分，含有强碳化合物元素，本质晶粒尺寸越小；②钢的冶炼条件（脱氧条件）。

实质晶粒度：热处理加热条件，加热温度越高，保温时间越长，实际晶粒尺寸越大。

4.奥氏体晶粒大小对性能有何影响？奥氏体晶粒尺寸越小，冷却后室温组织的晶粒尺寸越小，强度、硬度、塑性越好。

5.什么叫本质细晶粒钢、本质粗晶粒钢、晶粒粗话温度？本质细晶粒钢：凡是奥氏体晶粒不容易长大的钢叫做本质细晶粒钢；本质粗晶粒钢：凡是奥氏体晶粒容易长大的钢叫做本质粗晶粒钢；晶粒粗化温度：对于本质细晶粒钢，当在某一临界温度以下加热时，奥氏体晶粒长大很缓慢一直保持细小晶粒，但超过这一临界温度后，晶粒急剧长大突然粗化，这一温度称为晶粒粗化温度。

6.奥氏体晶粒长大的驱动力和阻力是什么？驱动力：界面能下降引起的碳的扩散；阻力：晶界上未溶的第二相粒子。

7.本质细晶粒钢是否一定能获得细小的实际奥氏体晶粒？不一定，本质细晶粒钢在晶粒粗化温度以下加热时，才能获得细小的奥氏体晶粒，超过晶粒粗化温度以后也可能得到十分粗大的奥氏体晶粒，加热最终所获得的奥氏体晶粒尺寸除了取决于本质晶粒度以外，还和加热条件有关，加热温度越高，保温时间越长，奥氏体晶粒尺寸越大。

第二章1.说明共析钢过冷奥氏体等温冷却转变曲线的特点？①曲线由两个C形曲线（转变开始线、转变终了线）、A1线和Ms线四线围成5各区，A1线上是奥氏体稳定区；A1线下转变开始线、Ms线过冷奥氏体区；两C形线间过冷奥氏体转变区，上部是珠光体转变区，下部是贝氏体转变区；终了线以下是转变产物；②过冷奥氏体在各个温度的等温转变并不是瞬间就开始的，而是有一个孕育期，孕育期的长短随过冷度的变化，随过冷度的增加孕育期变长，在大约550℃孕育期达到极小值，此后孕育期又随过冷度的增加而变长，转变终了时间随过冷度的变化也和孕育期相似。

奥氏体的起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度
奥氏体（Austenite）是一种钢中的组织形态，具有面心立方结构。

关于奥氏体的晶粒度，我们可以讨论起始晶粒度（initial grain size）、实际晶粒度（actual grain size）和本质晶粒度（intrinsic grain size）。

1.起始晶粒度（Initial grain size）：指在钢材开始加热至高温
时，奥氏体相开始形成的时候晶粒的尺寸。

起始晶粒度可
以受到初始材料的晶粒尺寸和初步热处理的影响。

2.实际晶粒度（Actual grain size）：指在实际淬火或冷却过程
中形成的奥氏体晶粒的尺寸。

实际晶粒度会受到多种因素
的影响，包括冷却速率、合金元素含量、合金化处理以及
热处理工艺等。

3.本质晶粒度（Intrinsic grain size）：指材料经过特定处理后，
在平衡条件下形成奥氏体的晶粒尺寸。

本质晶粒度受到材
料组成、温度和时间等因素的影响。

需要注意的是，奥氏体的晶粒度可以通过金相显微镜或电子显微镜等显微技术进行观察和测量。

此外，晶粒度的控制和优化对于钢材的性能和加工工艺具有重要意义。