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1、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
2、、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
3、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
4、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。,
