金属材料的改性处理(chǔlǐ)图5-1为这些临界温度线在Fe-Fe3C相图上的位置(wèizhi)示意图。上述的实际临界温度并不是固定的，它们受到含碳量、合金元素含量、奥氏体化温度、加热和冷却速度等因素的影响而变化1.奥氏体的形成(xíngchéng)由于渗碳体的晶体结构和含碳量都与奥氏体的差别很大，故铁素体向奥氏体的转变速度(sùdù)要比渗碳体向奥氏体的溶解快得多。渗碳体完全溶解后，奥氏体中碳浓度的分布是不均匀的，原来是渗碳体的地方碳浓度较高，原先是铁素体的地方碳浓度较低，必须继续保温，通过碳的扩散获得均匀的奥氏体。上述奥氏体的形成过程可以看成由奥氏体形核、晶核的长大(chánꞬdà)、残留渗碳体的溶解和奥氏体的均匀化四个阶段组成，图2-1-2示意说明了转变的整个过程。亚共析钢和过共析钢的完全奥氏体化过程(guòchéng)与共析钢基本相似。亚共析钢加热到Ac1以上时，组织中的珠光体先转变为奥氏体，而组织中的铁素体只有在加热到Ac3以上时才能全部转变为奥氏体。同样，过共析钢只有加热到Accm以上时才能得到均匀的单相奥氏体组织。2.奥氏体晶粒大小及影响(yǐngxiǎng)因素(1)奥氏体晶粒度根据奥氏体晶粒在加热时长大的倾向性不同(bùtónꞬ)，将钢分为两类一类是晶粒长大倾向小的钢，称本质细晶粒钢另一类是晶粒长大倾向大的，称本质粗晶粒钢据冶金部标准规定，本质晶粒度是将钢加热到930±10℃、保温3～8小时冷却后，在显微镜下放大100倍测定的奥氏体晶粒的大小本质细晶粒钢在加热(jiārè)到临界点Ac1以上直到930℃晶粒并无明显长大，超过此温度后,由于阻止晶粒长大的氧化铝等不熔质点消失，晶粒随即迅速长大本质粗晶粒钢，由于没有氧化物等阻止晶粒长大的因素，加热(jiārè)到临界点Acl以上，晶粒开始不断长大在工业生产中，一般经铝脱氧(tuōyǎng)的钢大多是本质细晶粒钢，而只用锰硅脱氧(tuōyǎng)的钢为本质粗晶粒钢；沸腾钢一般都为本质粗晶粒钢，而镇静钢一般为本质细晶粒钢。需经热处理的工件一般都采用本质细晶粒钢。为了评定奥氏体晶粒的大小，制定了奥氏体晶粒等级标准，如图5-3所示。一般结构钢的奥氏体晶粒度分为8级，1级最粗，8级最细，一般认为1～4级为粗晶粒，5～8级为细晶粒。/（2）影响(yǐngxiǎng)奥氏体晶粒度的因素钢的成分奥氏体中含碳量增加时，奥氏体晶粒的长大倾向也增大，碳是一个促使钢的奥氏体晶粒长大的元素。如果碳以未溶碳化物的形式存在，则具有阻碍晶粒长大的作用钢中加入能形成稳定碳化物的元素(如Ti、V、Nb、Zr等)，能生成氧化物和氮化物的元素(如A1)，都会不同程度地阻碍奥氏体晶粒长大。因为这些碳化物、氧化物和氮化物弥散分布(fēnbù)在晶界上，起到了阻碍晶粒长大作用。Mn和P是促进奥氏体晶粒长大的元素，在热处理加热温度的选择和温度控制中必须小心谨慎，以免晶粒长大而导致工件性能下降钢在冷却时的组织(zǔzhī)转变热处理的冷却(lěngquè)方式可分为两种：—种是将奥氏体迅速冷至Ar1以下某个温度，等温停留一段时间，再继续冷却(lěngquè)，通常称之为“等温冷却(lěngquè)”，见图2-1-4中曲线1另一种是将奥氏体以一定的速度冷却(lěngquè)，如水冷、油冷、空冷、炉冷等，称为“连续冷却(lěngquè)”,见图2-1-4中曲线2钢在高温时形成的奥氏体，过冷至Ar1以下，成为(chéngwéi)热力学上不稳定状态的过冷奥氏体。现以共析钢为例，讨论过冷奥氏体在不同冷却条件下的转变形式及其转变产物的组织和性能。1.过冷奥氏体等温转变(zhuǎnbiàn)曲线(C曲线)/如图5-5所示。将一系列共析碳钢薄片试样加热到奥氏体化后，分别迅速投入Ac1以下不同温度的等温槽中，使之在等温条件下进行转变，每隔一定时间取出一块，立即在水中冷却，对各试样进行金相观察，并测定硬度，由此得出在不同温度、不同恒温时间下奥氏体的转变量。并分别测定出过冷奥氏体的转变开始和转变终了(zhōngliǎo)时间，将所得结果标注在温度与时间的坐标系中，再将意义相同的点连接起来，即可得TTT图因曲线形状如字母“C”，故又称为C曲线。图5-6为完整的共析钢C曲线，图中标出了过冷奥氏体在各温度范围等温所得组织和硬度。应当注意的是，这里时间采用了对数坐标分度(2)过冷奥氏体等温转变产物的组织(zǔzhī)和性能由C曲线形状可知，过冷奥氏体等温转变的孕育期随着等温温度而变化，C曲线鼻尖处的孕育期最短，过冷奥氏体最不稳定，提高或降低等温温度，都会使孕育期延长(yáncháng)，过冷奥氏体稳定性增加C曲线中右边一条线为转变终止线，其右边的区域为转变产物区，两条曲线之间的区域为转变过渡区，即转变产物与过