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    奥氏体晶粒长大课件.ppt

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    奥氏体晶粒长大课件.ppt

    2.4奥氏体晶粒长大及控制,1、奥氏体晶粒长大现象,加热温度、时间对0.48%C,0.82%Mn钢奥氏体晶粒大小的影响,图418 加热温度、时间对0.48%C,0.82%Mn钢奥氏体晶粒大小的影响,18Cr2Ni4WA钢的奥氏体晶粒的长大(a)950,(b)1000,(c)1100,(d)1200,图4-19奥氏体晶粒直径与加热温度的关系1不含铝的C-Mn钢 2含Nb-N钢,2.奥氏体晶粒长大动力学,奥氏体晶粒长大动力学 曲线,分为三个阶段:加速长大期,急剧长大期减速期。,3、奥氏体晶粒长大机理,已经证明:,奥氏体晶粒的正常长大速度:,4、硬相微粒对奥氏体晶界的扎钉作用,用铝脱氧的钢及含有Nb、V、Ti等元素的钢,钢中存在AlN、NbC、VC、TiC等微粒,这些析出相硬度很高,难以变形,存在于晶界上时,阻止奥氏体晶界移动,对晶界起了扎钉作用,在一定温度范围内保持奥氏体晶粒细小。如果在奥氏体晶界上有一个硬相微粒,设为球形,半径为r,如图419所示。,由于晶界向前移动,如图中所示,晶界从原位置位移到新位置,则造成晶界的弯曲、变长,增加了相界面面积为S,晶界能发生变化,故界面能升高为S。这是一个非自发过程,所以,晶界受到了一定的移动阻力,使移动趋于困难。,晶界弯曲的几何证明如下:,在晶界与微粒的交点处,三个界面处于平衡状态时,则有:因此,,即晶界与微粒相界面应当垂直,那么离开微粒的晶界必然弯曲。这使得奥氏体交界面面积增加,使能量升高,等于阻止晶界右移,相当于有一个阻力G作用于奥氏体晶界。,设晶界从位移到位,晶界暂停移动,处于平衡态,那么,阻力的大小必须等于界面总张力在水平方向上的分力,即与在水平方向的分力相平衡。微粒与晶粒相接触的周界长度:L 那么,总的线张力F总,则在水平方向上的分力F分,水平方向上的分力:,可见,F分是 的函数:,设单位体积中有N个半径为r的微粒,所占的体积分数为,则可以证明最大阻力:,当最大阻力Gm=如果是一个微粒,其半径r愈小,则对晶界移动的阻力愈大,在钢中往往存在较多的弥散的硬相微粒,当其体积分数一定时,微粒越细,半径r越小,晶界移动的阻力越大。微粒所占的体积分数越大,对晶界移动的阻力也越大。如钢中的VC,NbC,TiC等可以细化晶粒。,5.影响奥氏体晶粒长大的因素,5.1 加热温度和保温时间的影响上已叙及,加热温度愈高,保温时间愈长,奥氏体晶粒愈粗大。可见,每一个温度下,晶粒都有一个加速长大期,当晶粒长大到一定大小后,晶粒长大趋势变缓,最后停止长大。加热温度愈高,晶粒长大愈快。因此,为了获得较为细小的奥氏体晶粒,必须同时控制加热温度和保温时间。较低温度下保温时,时间因素影响较小。加热温度高时,保温时间的影响变大。因此,升高加热温度时,保温时间应当相应缩短。,5.2化学成分的影响,钢中的碳含量增加时,碳原子在奥氏体中的扩散速度及铁的自扩散速度均增加。故奥氏体晶粒长大倾向变大。在不含有过剩碳化物的情况下,奥氏体晶粒容易长大。钢中含有特殊碳化物、氮化物形成元素时,如Ti、V、Al、Nb等,形成熔点高、稳定性强、不易聚集长大的碳化物、氮化物,颗粒细小,弥散分布,阻碍晶粒长大。合金元素W、Mo、Cr的碳化物较易溶解,但也有阻碍晶粒长大的作用。Mn、P元素有增大奥氏体晶粒长大的作用。,

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