奧氏體化是指將鋼加熱至臨界點以上使形成奧氏體的金屬熱處理過程，加熱的工件，使溫度達到共析溫度以上，使常溫下的鐵素體和滲碳體再轉變回奧氏體。碳素鋼和低合金鋼在近平衡狀態下室溫的組織分為三類：亞共析鋼——先共析鐵素體加珠光體；共析鋼——珠光體；過共析鋼——先共析滲碳體加珠光體。
基本介紹
- 中文名：奧氏體化
- 外文名：austenize
- 第一步：奧氏體形核
- 第二步：奧氏體長大
- 第三步：殘餘Fe3C的溶解
- 學科：冶金工程
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性能
在鋼的各種組織中，以奧氏體的密度最高，比體積最小，線膨脹係數最大，導熱性能最差。故奧氏體鋼在加熱時應降低加熱速度 。
奧氏體化過程
1. 奧氏體晶核的形成 ；
2. 奧氏體晶核的長大；
3. 滲碳體的溶解 ；
4. 奧氏體成分的均勻化珠光體轉變為奧氏體並使奧氏體成分均勻必須有兩個必要而充分條件：一是溫度條件，要在Ac1以上加熱，二是時間條件，要求在Ac1以上溫度保持足夠時間。
影響因素
1.加熱溫度 ；
2.鋼的碳含量’鋼中含碳量越高，奧氏體的形成速度越快 ；
3.鋼的原始組織\原始組織越細，A形成越快。
鋼中合金元素對奧氏體形成的影響主要有兩方面： 一方面是合金影響碳在奧氏體中的擴散係數； 一方面是合金元素加入改變碳化物的穩定性。
連續加熱時奧氏體的形成與等溫形成過程相比特點：一、轉變在一個溫度範圍內完成 ；二、轉變速度隨加熱速度增加而增加三、奧氏體成分不均勻性隨加熱速度增大而增大 四、奧氏體起始晶粒大小隨加熱速度增大而細化。
臨界溫度意義
Ac1：加熱時珠光體轉變為奧氏體的溫度 ；
Ac3：加熱時先共析鐵素體全部轉變為奧氏體的終了溫度 Accm：加熱時二次滲碳體全部溶入奧氏體的終了溫度 ；
Ar1：冷卻時奧氏體轉變為珠光體的溫度 ；
Ar3：冷卻時奧氏體開始析出先共析鐵素體的溫度 Arcm：冷卻時奧氏體開始析出二次滲碳體的溫度 。
分類
在加熱時，在臨界點A的時候，三類鋼中都發生珠光體向奧氏體的轉變(P→A)。隨溫度繼續升高，先共析鐵素體和先共析滲碳體不斷向奧氏體轉變(F→A，Cm→A)，到臨界點Ac3(亞共析)或Accm(過共析)時全部轉變為奧氏體。在完成上述相轉變過程之後，還要發生奧氏體晶粒的長大。
方法
為研究溫度對P→A轉變速度的作用，常採用奧氏體等溫形成法，即將共析鋼試樣快速加熱到相變點A，以上不同的設定溫度(加熱過程中無相變)，保溫，觀察奧氏體的形成，記錄上述3個步驟的起始和完成時間，作成奧氏體等溫形成圖，用以表示過熱度對奧氏體形成速度的影響。
步驟
珠光體向奧氏體的轉變是共析鋼奧氏體化時最重要的一個相轉變內容，它又由4個分步驟組成：①形核、②長大、③殘餘碳化物的溶解、④奧氏體成分均勻化（若為亞共析鋼或過共析鋼，還會有過剩相的轉變和溶解這一步驟）。
第一步，奧氏體形核：在鐵素體F和滲碳體Fe3C的相界或珠光體晶團界面上形核（因為此處存在能量、結構、成分的起伏）。常會通過細化原始組織提高形核率。
第二步，奧氏體長大：平衡-非平衡-平衡的反覆循環過程。奧氏體形核之前，碳在F和Fe3C各自相區內是平衡的。當奧氏體晶核形成之後，由於靠近F的一側含碳量低，靠近Fe3C一側的含碳量高，故在奧氏體內部出現的碳濃度梯度，引起了碳的擴散，破壞了原先相界兩側的碳平衡。為了恢復碳平衡，會促使F轉變為奧氏體以及Fe3C溶解，使得奧氏體向兩側長大。
第三步，殘餘Fe3C的溶解：界面向鐵素體方向的推移速度大於向滲碳體方向，因而鐵素體將首先消失，因此奧氏體形成後，還會有一部分Fe3C殘餘。這一部分Fe3C將會在加熱保溫過程中進一步溶解，直至完全消失。
第四步，奧氏體成分均勻化：當殘餘Fe3C完全消失，奧氏體中的碳濃度仍是不均勻的，原Fe3C處碳含量高，原F處含碳量低。繼續延長保溫時間，在濃度梯度驅動下，藉助加熱擴散和碳濃度梯度化學勢，成分逐漸均勻化。
若為亞共析鋼，則加熱到Ac1時成為奧氏體和過剩F，進一步加熱保溫則過剩F逐漸轉變為奧氏體，溫度超過Ac3時轉變完全；若為過共析鋼，則加熱到Ac1時成為奧氏體和過剩Fe3C，進一步加熱保溫則過剩Fe3C逐漸轉變為奧氏體，溫度超過Accm時轉變完全。
