奥氏体晶粒都有哪些影响因素?
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发布时间：2022-05-15 06:58
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时间：2023-10-12 16:23
首先，奥氏体起始晶粒度取决于形核率N和长大速度G的比值N/G，此值愈大，奥氏体起始晶粒就愈小。其次，在起始晶粒形成之后，钢的实际晶粒则取决于奥氏体在继续保温或升温过程中的长大倾向，而奥氏体晶粒长大倾向又与起始晶粒的大小、均匀性以及晶界能有关。晶粒大小愈不均匀、曲率半径愈小、表面弯曲度愈大，则界面能愈大，晶粒长大的倾向性就愈大。
此外，奥氏体的实际晶粒度还受加热温度、保温时间、钢的成分以及第二相颗粒的大小、多少、性质、原始组织和加热速度等的影响。
(1)加热速度和保温时间的影响。晶粒长大和原子的扩散密切相关，温度愈高，相应的保温时间愈长，原子的活动能力愈大，扩散愈容易进行，奥氏体晶粒亦将愈粗大。
(2)加热速度的影响。加热速度实质上是过热度问题，过热度愈大，即成核率与成长速度之比越大，将获得细小的起始晶粒。虽然如此，但高温下奥氏体晶粒极易长大，因此，在高温下不能有长的保温时间。
(3)钢中含碳量的影响。在钢中含碳量不足以形成未溶解的碳化物时，含碳量增高，奥氏体的晶粒容易长大而粗化。当形成未溶解的二次渗碳体时，因奥氏体晶粒长大受第二相的阻碍作用，使奥氏体晶粒长大的倾向反而减小。
(4)脱氧剂及合金化元素的影响。用铝脱氧的钢，晶粒长大的倾向小，属本质细晶粒钢。这是因为钢中含有大量难溶的六方点阵结构的A1N、机械地阻碍奥氏体长大。用硅和锰脱氧的钢，晶粒长大的倾向大，一般属于本质粗晶粒钢。其他合金元素按阻碍奥氏体晶粒长大程度的不同，可以分为：有强烈阻碍晶粒长大作用的，如铌、锆、钛、钽、钒和铝等；有中等阻碍作用的，如钨、钼和铬等；稍有阻碍或无阻碍作用的，如铜、镍、钴和硅等；有增大晶粒长大倾向的，如碳(指溶入奥氏体中的)、磷、锰等。
(5)原始组织的影响。钢的原始组织愈细、碳化物分散度愈大，所得到的奥氏体起始晶粒愈细小。但从晶粒长大的原理可知，起始晶粒愈细小，则钢的晶粒长大倾向性愈大，即钢的过热敏感性增大，生产上难于控制。所以原始组织极细的钢，不可用过高的加热温度和长的保温时间，而宜采用快速加热、短时保温的热处理工艺。
晶粒度的作用加热时所得到的奥氏体实际晶粒的大小，对冷却后钢的组织和性能有很大的影响。一般地说，粗大的奥氏体实际晶粒往往导致冷却后获得粗大的组织，而粗大的组织又往往相应地具有较低的塑性和韧性。就冲击韧性而言，普通碳钢和低合金钢的奥氏体晶粒度每细化一级，冲击韧性值能提高19.6～39.2J/cm，同时冷脆转化温度可降低10℃以上。因此，在热处理时应严格控制奥氏体晶粒大小，以获得良好的综合性能。
细化晶粒已成为强化金属材料的重要手段之一。通过多次反复奥氏体化处理，或用交变冷变形及在(α+γ)两相区退火等方法，获得超细化奥氏体晶粒，可以同时提高钢的强度和韧性。特别是低温下使用的高强度合金，经此类处理后可使其断裂韧性大幅度提高，例如将40crNiMo钢的奥氏体晶粒度由5～6级细化到12～13级时，其KIc值可由1.382kPa·m。(138.2×10N/cm)提高到2.607kPa·m(260.7×10N/cm)。
