共析钢的奥氏体等温形成动力学分析

奥氏体形成动力学曲线是在一定温度下等温时，奥氏体形成量与等温时间的关系曲线，用“温度-时间-奥氏体转变量”的曲线形式表达，有时也称为奥氏体化曲线^[10]，简称TTA曲线。等温TTA曲线可以采用金相法、膨胀法、热分析法等方法测定。

采用全自动相变测量仪可以测得等温温度下的转变膨胀曲线，当奥氏体形成时，试样体积收缩，转变量越大，体积收缩越大，奥氏体转变终了，收缩停止。配合金相法，能够画出奥氏体等温形成动力学曲线，如图3-15a所示^[4]。由图中可见，此曲线表示了各个等温温度下奥氏体转变开始及终了的时间，等温温度越高，曲线越靠左，等温形成的开始和终了时间也越短。转变开始的时间称为孕育期。

将上述动力学曲线综合绘在转变温度与时间的坐标系上，即可得到奥氏体等温形成图，如图3-15b所示。但这里的转变“终了”只表示珠光体到奥氏体的转变刚刚完成（即α相全部转变为γ相）时的情况。实际上，在奥氏体刚刚形成、铁素体刚刚消失之际还存在剩余碳化物，继续等温，碳化物将继续溶解，碳化物溶解完毕后奥氏体成分是不均匀的。奥氏体成分均匀化需要较长时间，严格来说，均匀化是相对的，不均匀是绝对的，尤其是合金钢，合金元素在奥氏体中往往是不均匀分布的，甚至存在偏聚现象。若将剩余碳化物溶解及奥氏体成分均匀化过程全部标出来，则共析钢的奥氏体等温形成如图3-16所示。

图3-15 w_C＝0.86％钢奥氏体等温形成动力学曲线和等温形成图

图3-16 共析钢奥氏体等温形成图

从图3-16中可见：

1）在高于Ac₁温度加热保温时，奥氏体并不立即形成，而是经过一定的孕育期后才开始形成。加热温度越高，孕育期就越短。

2）奥氏体形成速度在开始时比较慢，以后逐渐增快，当奥氏体形成量约为50％时最快，以后又逐渐减慢。(www.xing528.com)

3）加热温度越高，形成奥氏体所需的全部时间越短，即奥氏体形成速度越快。

4）在珠光体中的铁素体全部转变为奥氏体后，还需要一段时间使剩余碳化物溶解和奥氏体均匀化。

对于亚共析碳素钢或过共析碳素钢，当珠光体全部转变为奥氏体后，还有过剩相铁素体或过剩相渗碳体的转变。这些转变也需要通过碳原子在奥氏体中扩散以及奥氏体与过剩相的相界面推移来实现。图3-17、图3-18所示分别为w_C＝0.1％钢和w_C＝0.6％钢的等温TTA曲线^[10]。

图3-17 w_C＝0.1％钢TTA曲线

1—转变开始 2—转变终了

图3-18 w_C＝0.6％钢TTA曲线

1—转变开始 2—转变终了