理论教育 奥氏体的结构和特性分析

奥氏体的结构和特性分析

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:奥氏体组织通常由等轴状的多边形晶粒组成,晶内常出现相变孪晶。2)碳原子的存在,使奥氏体点阵发生等称膨胀变形,若碳的质量分数增大,则膨胀变形增大,且点阵常数增大。合金钢中的奥氏体是合金元素溶于γ-Fe中所形成的固溶体。

奥氏体的结构和特性分析

奥氏体组织通常由等轴状的多边形晶粒组成,晶内常出现相变孪晶。

1.奥氏体的晶体结构

奥氏体是碳在γ-Fe中的固溶体,原子在γ-Fe点阵中处于由Fe原子组成的八面体中心间隙位置,即面心立方晶胞的中心或棱边中点

若按所有八面体间隙位置均填满碳原子计算,单位晶胞中应含有四个铁原子和四个碳原子,其原子百分比为50%,重量百分比为20%。

1)实际上奥氏体的最大碳质量分数为2.11%(1148℃时),原子的百分比为10%,即两三个晶胞中才有一个原子。这是因为碳原子的半径为0.77Å(1Å=0.1nm),而γ-Fe点阵中八面体间隙半径仅为0.52Å,碳原子进入间隙位置后将会引起点阵畸变,使周围的间隙位置不可能都填满碳原子。

2)碳原子的存在,使奥氏体点阵发生等称膨胀变形,若碳的质量分数增大,则膨胀变形增大,且点阵常数增大。

3)奥氏体中的碳原子实际上是不均匀的,并不是每个八面体中心都占据着碳原子,而是一部分八面体中含有碳原子,奥氏体中存在着碳原子浓度的起伏现象。

合金钢中的奥氏体是合金元素溶于γ-Fe中所形成的固溶体。合金元素如锰、硅、铬、镍、钴等在γ-Fe中取代铁原子的位置而形成置换固溶体,它们的存在也引起晶格畸变和点阵常数的变化。

2.奥氏体的存在形式

高温时奥氏体在钢中以稳定相的形式存在;室温时,只要在钢中加入足够量的能扩大γ相区的元素,也可使奥氏体在室温成为稳定相。(www.daowen.com)

3.奥氏体的性能

1)硬度和屈服强度均不高,碳的固溶体也不能有效地提高其硬度和强度。

2)因为面心立方点阵滑移系统多,奥氏体的塑性很好,易于变形,所以钢的锻造加工常要求在奥氏体稳定存在的高温区域进行。

3)因为面心立方点阵是一种最密排的点阵结构,致密度高,所以奥氏体的比体积最小。

4)奥氏体中铁原子的自扩散激活能大,扩散系数小,因此奥氏体钢的热强性好,可作为高温用钢。

5)奥氏体的导热性差,故奥氏体加热时不宜采用过大的加热速度,以免因热应力过大而引起工件变形。

6)奥氏体的线膨胀系数大,因此奥氏体钢也可用来制作热膨胀灵敏的仪表零件。

7)奥氏体具有顺磁性,而奥氏体的转变产物均为铁磁性,所以奥氏体钢又可作为无磁性钢。

8)单相奥氏体具有耐蚀性。

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