Question

钢在热处理加热时为什么希望获得细小均匀的奥氏体组织

Answer 1

奥氏体是钢铁的一种层片状的显微组织， 通常是ɣ-Fe中固溶少量碳的无磁性固溶体，也称为沃斯田铁或ɣ-Fe。奥氏体的名称是来自英国的冶金学家罗伯茨·奥斯汀（William Chandler Roberts-Austen）。
奥氏体塑性很好，强度较低，具有一定韧性，不具有铁磁性。奥氏体因为是面心立方，四面体间隙较大，可以容纳更多的碳。

奥氏体晶核的长大

加热到奥氏体相区，在高温下，碳原子扩散速度很快，铁原子和替换原子均能够充分扩散，既能够进行界面扩散，也能够进行体扩散，因此奥氏体的形成是扩散型相变。
剩余碳化物溶解

铁素体消失后，在t1温度下继续保持或继续加热时，随着碳在奥氏体中继续扩散，剩余渗碳体不断向奥氏体中溶解。
奥氏体成分均匀化

当渗碳体刚刚全部融入奥氏体后，奥氏体内碳浓度仍是不均匀的，只有经历长时间的保温或继续加热，让碳原子急性充分的扩散才能获得成分均匀的奥氏体。

Answer 2

钢的晶粒粗细对钢的力学性能有很大的影响，晶粒越细小均匀，钢的韧性越好，强度越高。由于钢在热处理时，加热后奥氏体晶粒越细小均匀，冷却时得到的组织也就越细小均匀，因此钢在加热时希望获得细小均匀的奥氏体组织。

Answer 3

钢的晶粒粗细对钢的机械性能有很大的影响，晶粒越细小均匀，钢的机械性能越好，即切削性能，加工性能好，淬火冷却后，因为细小的奥氏体晶粒向马氏体转变时，保留了原有细小晶粒，使马氏体组织细小均匀，从而使钢的强韧性得以提高。

Answer 4

传统多晶金属材料的强度与晶粒尺寸的关系符合Hall-Petch关系，即σs=σ0+kd-1/2，其中σ0和k是细晶强化常数，σs是屈服强度，d是平均晶粒直径。显然，晶粒尺寸与强度成反比关系，晶粒越细小，强度越高。然而常温下金属材料的晶粒是和奥氏体晶粒度相关的，通俗地说常温下的晶粒度遗传了奥氏体晶粒度。所以奥氏体晶粒度大小对钢冷却后的组织和性能有很大影响。则奥氏体晶粒度越细小，其强度越高，此外塑性，韧性较好。

Answer 5

奥氏体的面心立方结构使其具有高的塑性和低的屈服强度，在相变过程中容易发生塑性形变，产生大量的位错或者出现孪晶，从而造成相变硬化和随后的再结晶、高温下晶粒的反常细化以及低温下马氏体相变的一系列特点（这些特点对钢的使用有利）。