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奧氏體是怎樣形成的?

2017年01月23日09:00 青島豐東熱處理

將共析鋼加熱到臨界點Ac1以上,發(fā)生共析反應,珠光體就轉變?yōu)閵W氏體,即P→A或F+Fe3C→A。

在這個轉變過程中,由于各相的碳含量不同,晶格類型不同,所以面臨著碳的重新分布和晶格類型的重建兩個問題。

首先,鐵素體中碳的質量分數極低,最大不超過0.0218%,而滲碳體中碳的質量分數卻高達6.67%,當這兩個碳濃度相差極大的相溶合在一起成為一個相的時候,碳濃度必然有一個均勻化的過程。

其次,奧氏體、鐵素體及滲碳體的晶格類型不同,鐵素體為體心立方晶格,奧氏體為面心立方晶格,而滲碳體為復雜斜方結構,在奧氏體形成過程中舊的晶格必然要被新的晶格所代替。

奧氏體形成的過程與其他相變過程一樣,同樣遵循成核和長大這一普遍規(guī)律。

奧氏體的形成過程可以分為奧氏體成核、奧氏體晶核長大、未溶滲碳體溶解和奧氏體均勻化四個階段,見圖1。

(1)奧氏體成核

奧氏體的晶核首先在鐵素體和滲碳體的相界面處形成,在這里兩相的成分極不均勻,碳濃度相差懸殊,使擴散容易進行。晶格的類型也不同,在727℃以上,面心立方晶格的奧氏體比體心立方晶格的珠光體具有較低的自由能,處于奧氏體狀態(tài)更穩(wěn)定。

奧氏體的行成

1共析鋼奧氏體的形成過程示意圖

a)奧氏體成核 b)奧氏體晶核長大 c)未溶滲碳體溶解 d)奧氏體均勻化

(2)奧氏體晶核長大

奧氏體晶核形成后,便在舊的相界面上產生了兩個新的相界面,這就是奧氏體與鐵素體的相界面和奧氏體與滲碳體的相界面。依靠這兩個新的相界面,原子、晶核不斷地向鐵素體和滲碳體內部推移,一方面通過能量轉換將鐵素體的體心立方晶格重建為面心立方晶格。另一方面,通過原子擴散,將滲碳體的碳原子溶入已生成的奧氏體中,晶核不斷長大直至各奧氏體晶?;ハ嘟佑|,成為單一的奧氏體相。

(3)未溶滲碳體溶解

在奧氏體形成的過程中,一方面由于鐵素體和奧氏體為同素異構體,另一方面由于滲碳體的晶體結構與奧氏體有很大的差別,碳含量也比奧氏體高出很多,所以鐵素體向奧氏體的轉變優(yōu)先于滲碳體碳原子向奧氏體擴散。在奧氏體完全形成的初期,仍有部分未完全溶解的滲碳體存在,這些殘留的滲碳體還需要經過一段時間才能完全溶解。

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