奥氏体晶粒大小与影响因素

2023-06-24 理论教育版权反馈

【摘要】：钢在加热后形成的奥氏体组织，特别是奥氏体晶粒大小对冷却转变后钢的组织和性能有着重要的影响。因此，在热处理过程中应当十分注意防止奥氏体晶粒粗化。图3-4钢的标准晶粒度等级2. 影响奥氏体晶粒长大的因素加热温度和保温时间奥氏体晶粒长大的速度与原子扩散密切相关。因此，为了控制奥氏体的晶粒度，可以采取加入一定的阻碍晶粒长大的合金元素。

1. 奥氏体的晶粒度

晶粒度是晶粒大小的量度。国家标准将晶粒度级别分为8级，如图3-4所示。钢在加热后形成的奥氏体组织，特别是奥氏体晶粒大小对冷却转变后钢的组织和性能有着重要的影响。一般说来，奥氏体晶粒越细小，钢热处理后的强度越高，塑性越好，冲击韧度越高。但是奥氏体化温度过高或在高温下保持时间过长，将使钢的奥氏体晶粒长大，降低钢的冲击韧度、提高脆性转折温度。此外，晶粒粗大的钢件，淬火变形和开裂倾向增大。尤其当晶粒太小不均时，还显著降低钢的结构强度，引起应力集中，易于产生脆性断裂。因此，在热处理过程中应当十分注意防止奥氏体晶粒粗化。

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图3-4　钢的标准晶粒度等级

2. 影响奥氏体晶粒长大的因素

（1）加热温度和保温时间

奥氏体晶粒长大的速度与原子扩散密切相关。加热温度越高，保温时间越长，奥氏体晶粒越粗大。

（2）加热速度

加热温度相同时，加热速度越快，过热度越大，形核率越高，奥氏体晶粒越细。生产上常采用快速加热短时保温工艺获得超细化晶粒。

（3）化学成分

在一定的含碳量范围内，随着奥氏体中含碳量的增加，碳在奥氏体中的扩散速度增大，使奥氏体晶粒长大的倾向增大。但当碳的质量分数超过其在奥氏体中的溶解度后，残余渗碳体就会产生机械阻碍作用，使奥氏体晶粒长大的倾向变小。除此之外，钢中的大多数合金元素（除Mn以外）都有阻碍奥氏体晶粒长大的作用。其中能形成稳定的碳化物的元素（如Cr、W、Mo、Ti、Nb等）和能生成氧化物、氮化物、有阻碍晶粒长大作用的元素（如适量的A1），其碳化物、氧化物、氮化物在晶界上弥散分布，强烈地阻碍了奥氏体晶粒的长大，使晶粒保持细小。因此，为了控制奥氏体的晶粒度，可以采取加入一定的阻碍晶粒长大的合金元素。

奥氏体晶粒大小与影响因素

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