连续加热对奥氏体的影响

钢在连续加热时珠光体向奥氏体的转变与等温加热转变大致相同，亦经过形核、长大、剩余碳化物溶解、奥氏体均匀化4个阶段，其影响因素也大致相同。但由于奥氏体的形成是在连续加热条件下进行的，所以与等温转变相比，尚有如下特点。

1）在一定的加热速度范围内，相变临界点随加热速度增大而升高

奥氏体形成的开始温度及终了温度均随加热速度增大而升高。所有相变临界点（Ac1、Ac3、Acm）在快速加热条件下均向高温移动，如图13-9所示。加热速度越大，转变温度就越高。但当加热速度为105～106℃/s时，含0.2%～0.9%碳钢的转变温度均为1 130℃。

图13-9　快速加热时的非平衡Fe-C状态图

图13-10　共析碳钢连续加热时的奥氏体形成图

2）相变是在一个温度范围内完成的(www.xing528.com)

连续加热时奥氏体形成的各个阶段分别在一个温度范围内完成，而且随加热速度增大，各个阶段的转变温度范围均向高温推移并扩大。因此，在连续加热时尤其是加热速度很大时，难以用Fe-Fe3C状态图来判断钢加热时的组织状态。

3）奥氏体形成速度随加热速度增大而增大

图13-10为共析碳钢在连续加热时的奥氏体形成图。图中各加热曲线与转变曲线的交点表示不同加热速度下各个阶段转变开始及终了的时间和温度。可见，加热速度越快，转变开始和终了的温度就越高，转变所需的时间就越短，即奥氏体的形成速度就越快。同时还看到，连续加热时珠光体向奥氏体转变的各个阶段都不是在恒定温度下进行的，而是在一个相当大的温度范围内进行的，加热速度越快，奥氏体转变温度范围就越大。

4）奥氏体成分的不均匀性随加热速度增大而增大

连续加热时，随加热速度增大，奥氏体形成温度升高，与铁素体相平衡的奥氏体碳浓度Cγ/α减小，而与渗碳体相平衡的奥氏体碳浓度Cγ/cem则增大（见图13-5（a））。在快速加热条件下，因为碳化物来不及充分溶解，碳及合金元素来不及充分扩散，造成奥氏体中碳及合金元素的浓度很不均匀。当加热温度一定时，随着加热速度增大，转变时间缩短，使奥氏体内原为铁素体区域和原为渗碳体区域的碳含量差别增大，并且剩余碳化物数量增多，导致奥氏体基体的平均碳含量降低。加热速度快，保温时间短，对于亚共析钢将导致淬火后得到碳含量低于平均成分的马氏体碳含量和尚未完全转变的铁素体及碳化物的碳含量，对于高碳钢则会出现碳含量低于共析成分的低、中碳马氏体及剩余碳化物的碳含量。前者常常是有害的，是应当避免的，可以通过细化原始组织使其减轻；而后者则有助于使高碳钢的马氏体韧化，应当加以利用。

5）奥氏体起始晶粒大小随加热速度增大而细化

超快速加热时相变过热度很大，奥氏体不仅在铁素体和碳化物的相界面上形核，而且也可在铁素体内的亚晶界上形核。据测定，铁素体亚晶界处的碳浓度可达0.2%～0.3%，在800～840℃以上可能形成奥氏体晶核。所以，超快速加热时奥氏体的形核率急剧增大，并且加热时间极短，奥氏体晶粒来不及长大，经适时淬火后可获得超细化的原始奥氏体晶粒，并获得超细化的淬火马氏体组织。

综上，在连续加热时，随加热速度增大，奥氏体的形成温度升高，使奥氏体的起始晶粒细化。同时，剩余碳化物数量增多，使奥氏体基体的平均碳含量降低。这两个因素都可以使淬火马氏体获得韧化和强化。近年发展起来的快速加热、超快速加热和脉冲加热淬火等强韧化处理新工艺均是建立在这个理论基础上的。