金属学与热处理 需要一定的结构起伏、能量起伏和浓度起伏。在铁素体和滲碳体的相界处原子排列不规则, 处于高能不稳状态,具备形核所需要的结构起伏和能量起伏条件。同时相界面处碳浓度处 于铁素体和渗碳体的过渡之间,容易出现奥氏体形核所需要的浓度起伏。所以,奥氏体形 核优先在相界面上形成 奥氏体晶核的长大 奧氏体形核后便开始长大。在AC以上的某一温度1形成奥氏体晶核。奥氏体晶核形 成之后,它一面与滲碳体相邻,另一面与铁素体相邻。假定它与铁素体和滲碳体相邻的界 面都是平直的,根据FeFe3C相图可知,奥氏体与铁素体相邻的边界处的碳浓度为Cr-a, 奥氏体与渗碳体相邻的边界处的碳浓度为Cγc。此时,两个边界处于界面平衡状态,这是 系统自由能最低的状态。由于Cyc>Cr-,因此,在奥氏体中出现碳的浓度梯度,并引起 碳在奧氏体中不断地由高浓度向低浓度的扩散。由于扩散的结果,奥氏体与铁素体相邻的 边界处碳浓度升高,而与渗碳体相邻的边界处碳浓度降低。从而破坏了相界面的平衡,使 系统自由能升高。为了恢复平衡,渗碳体势必溶入奥氏体,使它们相邻界面的碳浓度恢复 到CγC,与此同时,另一个界面上,发生奥氏体碳原子向铁素体的扩散,促使铁素体转变 为奥氏体,使它们之间的界面恢复到Cy-a,从而恢复界面的平衡,降低系统的自由能。这 样,奥氏体的两个界面就向铁素体和渗碳体两个方向推移,奧氏体便长大。由于奥氏体中 碳的扩散,不断打破相界面平衡,又通过滲碳体和铁素体向奥氏体转变而恢复平衡的过程 循环往复地进行,奥氏体便不断地向铁素体和渗碳体中扩展,逐渐长大。另一方面,由于 在铁素体内,铁素体与渗碳体和铁素体与奥氏体接触的两个界面之间也存在着碳浓度差 C-c-C-’因此,碳在奥氏体中扩散的同时,在铁素体中也进行着扩散。由于扩散的结 果,促使铁素体向奥氏体转变,从而促进奥氏体长大 3.残留渗碳体的溶解 铁素体、渗碳体、奥氏体三相比较而言,铁素体的碳浓度和晶体结构与奥氏体相近, 所以铁素体先于滲碳体消失。因此,奥氏体形成后,仍有未溶解的滲碳体存在,随着保温 时间的延长,未溶渗碳体将继续溶解,直至全部消失 4.奥氏体成分均匀化 当残留渗碳体全部溶解完时,原渗碳体存在的地方含碳量比原铁素体存在的地方含碳量 要高,所以需要继续延长保温时间,让碳原子充分扩散,才能使奥氏体的含碳量处处均匀。 513影响奥氏体转变速度的因素 奥氏体的形成是通过形核和长大过程进行的,整个过程受原子扩散控制。因此,一切 影响扩散、影响形核与长大的因素都影响奧氏体的形成速度。主要因素如加热温度、原始 组织和化学成分等。 1.加热温度的影响 加热温度越高则奥氏体形成的速度就越快。这是因为加热温度高(即过热度大),则奧 氏体形核率及长大速率都迅速增大,原子扩散能力也在增强,促进了渗碳体的溶解和铁素·90· 金属学与热处理 ·90· 需要一定的结构起伏、能量起伏和浓度起伏。在铁素体和渗碳体的相界处原子排列不规则， 处于高能不稳状态，具备形核所需要的结构起伏和能量起伏条件。同时相界面处碳浓度处 于铁素体和渗碳体的过渡之间，容易出现奥氏体形核所需要的浓度起伏。所以，奥氏体形 核优先在相界面上形成。 2. 奥氏体晶核的长大 奥氏体形核后便开始长大。在 AC1 以上的某一温度 t1 形成奥氏体晶核。奥氏体晶核形 成之后，它一面与渗碳体相邻，另一面与铁素体相邻。假定它与铁素体和渗碳体相邻的界 面都是平直的，根据 Fe-Fe3C 相图可知，奥氏体与铁素体相邻的边界处的碳浓度为 Cγ - α ， 奥氏体与渗碳体相邻的边界处的碳浓度为 Cγ -C。此时，两个边界处于界面平衡状态，这是 系统自由能最低的状态。由于 Cγ -C＞Cγ - α ，因此，在奥氏体中出现碳的浓度梯度，并引起 碳在奥氏体中不断地由高浓度向低浓度的扩散。由于扩散的结果，奥氏体与铁素体相邻的 边界处碳浓度升高，而与渗碳体相邻的边界处碳浓度降低。从而破坏了相界面的平衡，使 系统自由能升高。为了恢复平衡，渗碳体势必溶入奥氏体，使它们相邻界面的碳浓度恢复 到 Cγ -C，与此同时，另一个界面上，发生奥氏体碳原子向铁素体的扩散，促使铁素体转变 为奥氏体，使它们之间的界面恢复到 Cγ - α ，从而恢复界面的平衡，降低系统的自由能。这 样，奥氏体的两个界面就向铁素体和渗碳体两个方向推移，奥氏体便长大。由于奥氏体中 碳的扩散，不断打破相界面平衡，又通过渗碳体和铁素体向奥氏体转变而恢复平衡的过程 循环往复地进行，奥氏体便不断地向铁素体和渗碳体中扩展，逐渐长大。另一方面，由于 在铁素体内，铁素体与渗碳体和铁素体与奥氏体接触的两个界面之间也存在着碳浓度差 CFC F − − − C γ ，因此，碳在奥氏体中扩散的同时，在铁素体中也进行着扩散。由于扩散的结 果，促使铁素体向奥氏体转变，从而促进奥氏体长大。 3. 残留渗碳体的溶解 铁素体、渗碳体、奥氏体三相比较而言，铁素体的碳浓度和晶体结构与奥氏体相近， 所以铁素体先于渗碳体消失。因此，奥氏体形成后，仍有未溶解的渗碳体存在，随着保温 时间的延长，未溶渗碳体将继续溶解，直至全部消失。 4. 奥氏体成分均匀化 当残留渗碳体全部溶解完时，原渗碳体存在的地方含碳量比原铁素体存在的地方含碳量 要高，所以需要继续延长保温时间，让碳原子充分扩散，才能使奥氏体的含碳量处处均匀。 5.1.3 影响奥氏体转变速度的因素 奥氏体的形成是通过形核和长大过程进行的，整个过程受原子扩散控制。因此，一切 影响扩散、影响形核与长大的因素都影响奥氏体的形成速度。主要因素如加热温度、原始 组织和化学成分等。 1. 加热温度的影响 加热温度越高则奥氏体形成的速度就越快。这是因为加热温度高(即过热度大)，则奥 氏体形核率及长大速率都迅速增大，原子扩散能力也在增强，促进了渗碳体的溶解和铁素