奥氏体和渗碳体快速冷却形成什么

7.2.1　奥氏体的形成

共析碳钢（T8钢）的室温平衡组织为珠光体，当加热到A_c1温度以上时，珠光体将转变为奥氏体。如图7-4所示，其转变过程遵从相变的普遍规律，即也存在形核和长大的过程。这包括①奥氏体晶核的形成②奥氏体晶核的长大③残余渗碳体的溶解④奥氏体成分的均匀化四个基本过程。

图7-4　奥氏体化过程

第一步，奥氏体晶核的形成：奥氏体晶核易于在铁素体与渗碳体相界面形成，这是因为此处原子排列较紊乱，位错、空位密度较高，容易获得形成奥氏体所需的能量和浓度。

第二步，奥氏体的长大：奥氏体晶核形成之后，它一面与渗碳体相接，另一面与铁素体相接。奥氏体中的含碳量是不均匀的，与铁素体相接处含碳量较低，而与渗碳体相接处含碳量较高，因此在奥氏体中出现了碳浓度梯度，引起碳在奥氏体中不断地由高浓度向低浓度的扩散。随着碳扩散的进行，破坏了原先碳浓度的平衡，造成奥氏体与铁素体相接处的碳浓度增高以及奥氏体与渗碳体相接处的碳浓度降低。为了恢复原先碳浓度的平衡，势必促使铁素体向奥氏体转变以及Fe₃C的溶解。这样，碳浓度破坏平衡和恢复平衡的反复循环过程，就使奥氏体逐渐向渗碳体和铁素体两方面长大，直至铁素体全部转变为奥氏体为止。

第三步，残余渗碳体的溶解：在奥氏体形成的过程中，铁素体比渗碳体先消失，因此奥氏体形成之后，还残存着未溶解的渗碳体。这部分未溶的残余渗碳体将随着时间的延长继续不断地向奥氏体溶解，直至全部消失。

第四步，奥氏体均匀化：当残余渗碳体全部溶解时，奥氏体中的碳浓度仍是不均匀的，在原来渗碳体处含碳量较高；在原来铁素体处含碳量较低。如果继续延长保温时间，通过碳的扩散，可使奥氏体的含碳量逐渐趋于均匀。

亚共析钢（如45钢）和过共析钢（如T10钢）的奥氏体形成过程与共析钢基本相同，但是还具有过剩相转变和溶解的特点。

亚共析钢在室温平衡状态下的组织为珠光体和铁素体。当缓慢加热到A_c1点时，珠光体转变为奥氏体，成为奥氏体和铁素体的组织，如果进一步提高加热温度和延长保温时间，则铁素体将逐渐转变为奥氏体。在温度超过A_c3时，铁素体完全消失，全部组织为较细的奥氏体晶粒。若继续提高加热温度或延长保温时间，奥氏体晶粒将长大。

过共析钢在室温平衡状态下的组织为珠光体和二次渗碳体。其中二次渗碳体往往呈网状分布在晶界上。当缓慢加热到A_c1时，珠光体转变为奥氏体成为奥氏体和二次渗碳体的组织。如果进一步提高加热温度和延长保温时间，则二次渗碳体将逐渐溶解于奥氏体。在温度超过A_ccm时，二次渗碳体完全溶解，全部组织为奥氏体，此时奥氏体晶粒已经粗化。