1、 職業教育材料成型與控制技術專業教學資源庫金屬材料與熱處理課程奧氏體晶粒度及控制主講教師：張恩耀西安航空職業技術學院奧氏體晶粒度及控制一、奧氏體晶粒度鋼加熱的目的是為了得到成分均勻的和一定晶粒大小的奧氏體組織。多數情況下希望獲得細小的奧氏體晶粒，有時也需要得到較大的奧氏體晶粒。因此，為獲得所期望的奧氏體晶粒尺寸，必須了解奧氏體晶粒的長大規律，掌握控制奧氏體晶粒度的方法。1.奧氏體晶粒大小的表示方法 奧氏體的晶粒大小用晶粒度來表示。所謂晶粒度是指在金相顯微鏡下，單位面積上的晶粒個數。為方便起見，目前國際上將奧氏體晶粒度分為8個級別，并制定了每個級別的標準金相圖片。若要測定某種鋼的奧氏體

2、晶粒度，只需要把該鋼的奧氏體金相圖片與標準圖片比較，就可以得到鋼的奧氏體晶粒度級別，以此來判定奧氏體晶粒大小。奧氏體晶粒大小與晶粒度級別的關系為： n= 2N-1式中n為顯微鏡下放大100倍時，每平方英寸面積上的奧氏體晶粒個數； N為奧氏體的晶粒度級別。 此式表明，晶粒度級別N越小，每平方英寸面積上的奧氏體晶粒個數越少，奧氏體晶粒越粗大。奧氏體晶粒度級別通常分為8級，1級最粗，8級最細，8級以上稱為超細晶粒。一般規定： N<1 超粗晶粒 l N=14 粗晶粒 l N=58 細晶粒 l

3、60;N>8 超細晶粒 2.奧氏體晶粒度的分類 奧氏體晶粒度有以下三類： （1）起始晶粒度。指加熱時奧氏體轉變過程剛剛結束時的晶粒，此時的晶粒尺寸稱為奧氏體起始晶粒度。 （2）實際晶粒度。指在熱處理時某一具體加熱條件下最終所得的奧氏體晶粒，其尺寸大小即為奧氏體實際晶粒度。 （3）本質晶粒度。指各種鋼加熱時奧氏體晶粒長大的傾向，晶粒容易長大的稱本質粗晶粒，晶粒不易長大的稱本質細晶粒。二、奧氏體長大的方式1.正常長大晶界在驅動力P推動下勻速前進，由經典力學可導出： DA2 = K exp(-Q/KT)t其中，DA 為長大中A晶粒平均直徑，K為

4、常數，t為時間，Q為Fe的自擴散激活能。可見在一定溫度T，隨時間t增加，DA增大。 2.異常長大（1）異常長大的原因由于溫度T升高，第二相顆粒(碳氮化合物)的溶解，使阻力F =0，而此時驅動力P卻很大，故晶粒急劇長大。（2）異常長大的特點長大到一定程度不在長大；在長大過程中出現混晶現象。三、影響奧氏體晶粒大小的因素 1.加熱溫度和保溫時間對實際晶粒度的影響 提高加熱溫度和延長保溫時間，會加速原子擴散，有利于晶界遷移，使奧氏體晶粒長大。從圖中可見，在一定溫度保溫，最初奧氏體晶粒長大迅速，隨保溫時間延長，奧氏體晶粒長大放緩，并且加熱溫度升高，最初奧氏體晶粒長大越來越迅速。這說明

5、在加熱溫度和保溫時間這兩個因素中，溫度的影響尤為顯著。所以，在合理選擇保溫時間的同時，更應該嚴格控制加熱溫度。 2.加熱速度對起始晶粒度的影響 奧氏體轉變過程中，加熱速度越快，過熱度越大，則奧氏體的形核率越高，轉變剛結束時的奧氏體晶粒越細小。但是，若在高溫下長時間保溫，則晶粒很容易長大。實際生產中的表面淬火就是利用快速加熱、短時保溫的方法，來獲得細小的奧氏體晶粒。 3.化學成分的影響對本質晶粒度的影響 化學成分的影響可分為碳的影響和合金元素的影響。所謂合金元素是指為了提高鋼的性能而在冶煉鋼時添加的元素。  碳的影響 

6、0;隨奧氏體中含碳量的增加，碳原子和鐵原子擴散速度加快，晶界遷移速度增大，奧氏體晶粒長大的傾向性增強。但是，如果碳以碳化物的形式存在于鋼中，則會降低晶界遷移的速度，阻礙奧氏體晶粒長大。一旦碳化物溶解于奧氏體中，阻礙晶粒長大的作用就會喪失，奧氏體晶粒將迅速長大。 l 合金元素的影響  鋼冶煉時，用適量的鋁能脫氧固氮，或加入適量的鈦、鋯、鈮、釩等強碳化物形成元素，可以得到本質細晶粒鋼。原因是，這些合金元素能在鋼中形成碳化物或氮化物。這些碳化物或氮化物的熔點很高，加熱時不容易溶入奧氏體中，具有阻礙晶界遷移、抑制奧氏體晶粒長大的作用。在鋼中不形成碳化物的元素（如硅、鎳、銅）也有阻礙奧氏體晶粒長大的作用，但作用不明顯。而錳、磷、氮則加速奧氏體晶粒長大。4.原始組織的影響對起始晶粒度的影響 原始組織主要影響奧氏體起始晶粒度。一般來說，原始組織愈細，碳化物彌散度愈大，所得到的奧氏體起始晶粒就愈細小。四、奧氏體晶粒大小的