1、2.3奥氏体等温形成动力学,所谓形成动力学即指新相的形成速度问题。钢的成分、原始组织、加热温度等均影响转变速度。为了使问题简化，首先讨论当温度恒定时奥氏体形成的动力学问题。,1、共析碳素钢奥氏体等温形成动力学,某共析钢奥氏体等温形成图(TTA),2亚共析碳素钢的等温TTA曲线,0.1%C钢,0.6%c钢,3连续加热时奥氏体形成的TTA曲线,4、奥氏体的形核率和长大速度,表41,4.2奥氏体的生长线速度,奥氏体位于铁素体和渗碳体之间时，受碳原子扩散控制，奥氏体两侧界面分别向铁素体和渗碳体推移。奥氏体长大线速度包括向两侧推移的速度。推移速度主要取决于碳原子在奥氏体中的传输速度。根据扩散定律可以推导
2、出奥氏体向铁素体和渗碳体推移的速度。,如图所示，设界面在d时间内由于碳原子在相中扩散,通过单位面积，向前推进dl， 新相增加体积dl，含有碳原子的量dm1：单位面积扩散来的碳原子量dm2为：,奥氏体的侧面长大,根据Fick第一定律，扩散到单位界面平衡时， dm1 dm2整理得：,奥氏体向渗碳体的推移速度为：,奥氏体晶核界面向铁素体推移的总速度为：,式中，K比例常数；D碳在铁素体和奥氏体中的扩散系数； Dc/dx -碳在铁素体、奥氏体中的浓度梯度；奥氏体与铁素体相界面间的浓度差-式中的负号表示下坡扩散。,由于铁素体中碳的浓度梯度很小，故视为 =0，则（4-2）式简化为：,由于渗碳体中的浓度梯度等
3、于零，则奥氏体向渗碳体推移速度为：,奥氏体向珠光体的总的推移速度应为 V= V- + V-cem，,两个方向的推移速度却相差很大。将前一项比后一项，即:V- / V-cem，得到相界面向铁素体推移与向渗碳体推移速度之比 。,查得780时的平衡碳浓度，代入计算，可得：,奥氏体向铁素体的推移速度 比向渗碳体的推移快得多,一般来说 奥氏体形成后总是剩下渗碳体。之后，进行渗碳体的溶解过程。虽然珠光体中铁素体片厚度比渗碳体片大得多（约7倍），但仍然是铁素体片先消失。,5、影响奥氏体形成速度的因素,一切影响奥氏体的形核率和增大速度的因素都影响奥氏体的形成速度。如：加热温度，钢的原始组织，化学成分等。,5.
4、1加热温度的影响,奥氏体形成速度随着加热温度升高而迅速增大。转变的孕育期变短，相应的转变终了时间也变短。；随着奥氏体形成温度升高，形核率增长速率高于长大速度的增长速率。如：转变温度从740升高到800时，形核率增加270倍，而长大速度只增加80倍。因此，奥氏体形成温度愈高，起始晶粒度愈小。随着奥氏体形成温度升高，奥氏体相界面向铁素体的推移速度比向渗碳体的推移速度之比增大。在780其比值约为12，而在800，比值将增大到约19。因此，当奥氏体将铁素体全部吃完时，剩下的渗碳体量增多。,5.2含碳量的影响,珠光体向奥氏体转变50%所需要的时间与钢中碳含量的关系，如图412。,5.3原始组织的影响,（
5、1）钢的原始组织愈细，奥氏体形成速度愈快。因为原始组织中的碳化物分散度越高，相界面越多，形核率越大。（2）珠光体的片间距愈小碳原子的扩散距离减小，奥氏体中的浓度梯度增大，从而，奥氏体形成速度加快。如原始组织为托氏体时奥氏体的形成速度比索氏体和珠光体都快。,片间距越小，浓度梯度越大。,奥氏体等温形成时，片状珠光体比粒状的快。,试验表明，碳化物呈片状时，奥氏体的等温形成速度较粒状的快。如图413。,这是由于片状珠光体中的碳化物与铁素体的相界面面积大，易于形核，也易于溶解。碳原子扩散距离也较短。,5.4合金元素的影响,对扩散系数的影响强碳化物形成元素，如Cr、V、Mo、W等，降低碳在奥氏体中的扩散系数，因而减慢奥氏体的形成速度。非碳化物形成元素Co、Ni等增大碳在奥氏体中的扩散系数，因而加速奥氏体的形成。,合金元素改变临界点位置合金元素改变了钢的临界点的位置，如升高Ac1或降低Ac1；或使转变在一个温度范围进行，如Ac1sAc1f，因而改变了过热度，因而影响了奥氏体的形成速度。, 合金元素影响珠光体的片层间距，改变碳在奥氏体中的溶解度，从而影响奥氏体的形成速度。珠光体的片层间距愈小，奥氏体形成速度愈快。合金元素在奥氏体中分布不均匀合金元素的扩散系数仅仅为碳的1/10001/10000,因而,合金钢的奥氏体形成速度慢，均匀化也慢，需要更长的时间转变完，相对均匀化时间也较长。,
