铁素体珠光体向奥氏体转变的等温过程

为了描述钢的铁素体-珠光体组织向奥氏体转变过程，经常用奥氏体加热等温转变图。它可以给出在不同加热温度下的转变过程。为了测绘此等温转变图，可把试验钢种试样迅速加热到A₁以上规定温度，并在此温度下保持。在等温保持过程中把珠光体-奥氏体转变各阶段的起点和终点记录下来。如果把试验所得各点在温度-时间坐标上标出，并将其连成光滑曲线，就可以得到图3-26b所示的奥氏体等温转变图。

图3-29所示为w（C）=0.7%钢的加热奥氏体等温转变图。而w（C）=0.83%共析钢的加热奥氏体等温转变图示于图3-30。

图3-26 钢的加热珠光体-奥氏体转变过程

a）加热相变 b）奥氏体的等温形成 1—开始形成奥氏体 2—珠光体-奥氏体转变终止 3—碳化物完全溶解 4—奥氏体的均匀化

图3-27 共析钢加热形成奥氏体过程示意图

图3-28 w（C）=0.8%钢、w（C）=0.45%钢和

w（C）=1.2%钢的等温奥氏体化过程中的组织转变

图3-29 w（C）=0.7%钢的加热奥氏体等温转变图

τ_C—残留渗碳体溶解终了线 τ_A—奥氏体均匀化完成线

图3-30 w（C）=0.83%共析钢的加热奥氏体等温转变图

τ_C—残留渗碳体溶解终了线 τ_A—奥氏体均匀化完成线(www.xing528.com)

从共析钢的奥氏体等温转变图可知，随着温度升高，珠光体转变为奥氏体的速度急剧增大。这可解释为一方面是扩散过程的加速，另一方面是奥氏体内碳浓度梯度的增加。

铁素体-珠光体组织转变为奥氏体的速度除取决于加热保持温度（见表3-16）外，尚取决于其原始组织状态（见图3-31）。铁素体-珠光体组织越细，奥氏体形核量越大，奥氏体化过程越快。渗碳体的预先球化，特别是形成大块球状体后，奥氏体的形成速度就变慢。

表3-16 加热温度对奥氏体等温形成速度的影响

①N为晶核数。

图3-31 原始组织对w（C）=0.9%钢奥氏体等温形成时间的影响

加热亚共析钢和过共析钢时，由于自由铁素体转变为奥氏体或渗碳体的溶解使奥氏体化过程复杂化。加热亚共析钢时，奥氏体会在铁素体晶粒边界形核。此时碳在相界面上扩散使渗碳体在铁素体内溶解，铁素体最终转变为奥氏体。

钢中含碳越多，奥氏体化过程越快（见图3-32）。这可以解释为渗碳体量增加使铁素体和渗碳体的边界总面积增大。

往钢中加入Cr、Mo、W、V等碳化物形成元素，由于形成的合金碳化物难溶入奥氏体，从而使奥氏体化过程变慢；因为合金元素在γ相晶格中的扩散活动性比碳要小得多，因而奥氏体的均匀化过程也需要较长时间。因合金元素在铁素体和碳化物中的分布不均匀，从而使奥氏体内的合金元素分布也极不均匀。

图3-33所示为DIN50CrV4钢的奥氏体等温形成的温度-时间曲线。由图可看出，在830°C，珠光体和铁素体仅需1s就可以转变为奥氏体，而使碳化物完全溶解、奥氏体完全均匀化则需1000s的时间。

图3-32 钢中碳含量对珠光体-奥氏体等温转变50%（体积分数）时间的影响

图3-33 DIN50CrV4钢的加热等温转变