在鋼鐵等多晶體金屬中,晶粒的大小用晶粒度來衡量,其數值可由下式求出:cYU熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
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式中:n—顯微鏡放大100倍時,6.45cm2 (1in2) 面積內晶粒的個數。cYU熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
N—晶粒度
奧氏體晶粒的大小稱奧氏體晶粒度。鋼中奧氏體晶粒度,一般分為1~8等8個等級。其中1級晶粒度晶粒最粗大,8級最細小(參看YB27—64)。
奧氏體晶粒的大小對以后冷卻過程中所發生的轉變以及轉變所得的組織與性能都有極大的影響。因此,研究奧氏體晶粒度的測定及其變化規律在科學研究及工業生產中都有著重要的意義。
一、奧氏體晶粒度的一般概念
奧氏體晶粒按其形成條件不同,通常可分為起始晶粒、實際晶粒與本質晶粒三種,它們的大小分別以起始晶粒度,實際晶粒度與本質晶粒度等表示。
1、起始晶粒度
在臨界溫度以上,奧氏體形成剛剛結束時的晶粒尺寸,稱起始晶粒度。起始晶粒度決定于奧氏體轉變的形核率(n)及線生長速度(c)。每一平方毫米面積內奧氏體晶粒的數目N與n及c的關系為
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由上式可知,若n大而c小,則起始晶粒就細小。若n小而c大則起始晶粒就粗大。
在一般情況下n及c的數值決定于原始組織的形態和彌散程度以及加熱時的加熱速度等因素。
由于在珠光體中存在著大量奧氏體形核部位,n極大。故奧氏體的起始晶粒總是比較細小的。如果加熱速度快,則轉變被推向高溫,奧氏體起始晶粒將更加細化。這是因為,隨著加熱速度的增大和轉變溫度的升高,雖然形核n和c都增大,但n比c增加的幅度更大。表1—6示出鋼在加熱時,奧氏體的n與c數值與加熱溫度的關系,由表1—6中的數據可知。相變溫度從740℃提高到800℃時n增大280倍而c僅增加40倍。
表1—6 奧氏體形核(n)和線生長速度(c)與溫度的關系
溫 度
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740℃
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750℃
|
760℃
|
780℃
|
800℃
|
形核率(n)(個/毫米3•秒)
|
2280
|
——
|
11000
|
51500
|
61600
|
線生長速度(c)(毫米/秒)
|
0.001
|
0.004
|
0.01
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0.026
|
0.041
|
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應當指出,奧氏體起始晶粒隨加熱速度的增大而細化的現象,只是在加熱速度不太大時比較明顯。當加熱速度很大時起始晶粒不再隨之細化(見表1—7)
表1—7 加熱速度對起始奧氏體晶粒大小的影響
加熱方法
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加熱速度℃/秒
|
加熱溫度(淬火后鐵
素體消失的溫度)
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起始奧氏體晶粒的平均面積μm2
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爐內加熱
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0.03℃
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825℃
|
60
|
2℃
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825℃
|
40
|
8℃
|
830℃
|
30
|
感應加熱
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200℃
|
870℃
|
28
|
1 000℃
|
9 00℃
|
29
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