钢材加热时的组织变化过程

钢进行热处理时首先要加热，其目的是获得均匀而细小的奥氏体组织。通常将这种加热转变称为钢的奥氏体化。加热时奥氏体化的程度及晶粒大小，对其冷却转变过程及最终的组织和性能都有极大的影响。因此，了解奥氏体的形成规律是掌握热处理工艺的基础。

以共析钢为例，其室温平衡组织为珠光体，当把共析钢加热到Ac1点以上温度时，就会使珠光体向奥氏体转变，这一转变是由成分相差悬殊、晶格类型截然不同的两相F+Fe3C混合物转变成另一种晶格类型的单相奥氏体（A）的过程。因此，在此过程中必然进行晶格的改组和铁碳原子的扩散，并遵循形核和长大的基本规律。该过程可归纳为奥氏体晶核的形成、奥氏体晶核的长大、残余渗碳体的溶解和奥氏体成分均匀化四个阶段，如图3-3所示。

图3-3　共析钢奥氏体形成过程(www.xing528.com)

（a）A晶核形成；（b）晶核长大；（c）残余Fe3C溶解；（d）A均匀化

由以上分析可知，热处理的保温阶段不仅是为了让工件热透，同时也是为了获得均匀的奥氏体组织，以便冷却后获得良好的组织和性能。

亚共析钢和过共析钢的奥氏体形成过程与共析钢基本相同，但其完全奥氏体化的过程有所不同。亚共析钢加热到Ac1以上温度时还存在铁素体，这部分铁素体只有继续加热到Ac3以上时才能完全转变为奥氏体；过共析钢则只有在加热温度高于Accm时，才能获得单一的奥氏体组织。

加热时形成奥氏体晶粒的大小直接影响到冷却转变产物的晶粒大小和力学性能。奥氏体晶粒越细小，其冷却转变产物也越细小，力学性能越高。因此，在加热时为了获得均匀而细小的奥氏体晶粒，必须选取合适的加热温度，并严格控制保温时间。