细化奥氏体晶粒的原理？？

aaron01

我没想到这个话题引起了这么大的争论，不过我始终觉得有争论是好事，道理越辩应该越明才对。
争论的核心问题是具有相同位相的珠光体能不能算是晶粒？
要讨论这个问题首先要问珠光体是否是晶体？我们知道奥氏体是面心立方多晶体结构，铁素体是体心立方，可珠光体呢？珠光体符合晶体的基本特征吗？我们知道晶体有七大晶系，十四种晶格类型，珠光体是哪一类？谁能告诉我？
珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物，决不是什么晶体，这种错误观点必须彻底纠正否则误人不浅！组织、晶体、相这几个术语的基本定义必须搞清楚。
搞清楚了这个问题，珠光体晶粒这个杜撰出来的名称自然也就站不住脚了。
至于奥氏体晶粒度测量方法，无论是国际标准还是国内标准，直接淬火法和缓冷法等等几种方法都是允许的，也就是说标准本身就认为这几种方法误差不会大，难道国内国外那么多订标准的人都不了解冷速问题？这些难道都是我凭空想象出来的？

aaron01

所谓的正火，主要有两个目的:
1,消除前道热加工（锻、轧、铸等加工工艺)的应力，这一点也是非常重要的，不能片面强调细化晶粒。
2，细化组织和晶粒，重新奥氏体化细化晶粒，控制冷却细化组织，但不是细化晶粒，细化组织这个说法13楼朋友说得非常准确。
晶粒度主要影响因素：
1，奥氏体化加热速度，
2，奥氏体化温度
3，奥氏体温度下的保温时间
4，第二相质点分布情况，如果有第二相质点（碳化物或氮化物）钉扎晶界，会阻碍晶界移动。
5，材料内因（化学成分、本质晶粒度等）。
我所知道的只有这几条，并不包括冷却速度，欢迎补充。

ZX771

回复 19# 余晖

“我没听过有珠光体晶粒度一说的”这话怎讲？难道只允许奥氏体晶粒存在晶粒度，珠光体、铁素体、贝氏体、马氏体没有晶粒度？这种霸道理论哪来学来！

WXH6255

高温奥氏体粗大后，冷却不能细化其原奥氏体晶粒的原因是原奥氏体晶粒就是高温奥氏体粗大后的晶粒。

孤鸿踏雪

各位讨论的好不热烈啊，我来凑个热闹（不过我是抄书本的）：
   看看楼上几位讨论如此热烈，自己基础理论太差，是干着急插不上话啊，有翻了翻书，看看这些基本概念：
   晶胞  由于晶体中原子的有规则排列具有周期性特点，因此，为了方便研究，通常只从晶格中选取一个能够完全反映晶格特征的最小几何单元来分析晶体中原子排列的规律，这个最小的几何单元称为晶胞。晶胞的棱间夹角又称为晶轴间夹角。
   晶带  晶体中平行于同一方向的一系列晶面的总称。所有相交于某一晶向直线或平行于此直线的晶面构成一个“晶带”，此直线称为晶带轴，这些晶面是属于此晶带的面。
   晶格  为了便于理解和描述晶体中原子排列的情况，可用一些假想的几何线条将晶体中的原子中心连接起来，使之构成一个空间格架，各原子的中心就处在格架的各个结点上，这种抽象的、用于描述原子在晶体中排列形式的几何空间格架，称为结晶格子，简称晶格。
    晶格常数  每种金属在一定温度下有其特定的晶胞尺寸。晶胞大小是用点阵常数（或称晶格常数）来衡量的，它是表征物质晶体结构的一项基本参数。对于立方晶系，点阵常数只用晶胞的棱长a一个数值表示。点阵常数a通常以埃为单位（1埃=10-8cm）。在面心立方晶胞中，a并不是原子间的最近距离，沿其面对角线即（110）方向原子排列最密集，故最近原子间距d=（21/2/2）a。
    晶界  如果一块纯金属晶体内部的晶格位向基本一致，则这块晶体称为“单晶体”。但在工业生产中所使用的金属材料中，除了专门制备外，都是由许许多多小晶体组成的，哪怕是一块非常微小的金属亦不例外。每个小晶体的内部，晶格位向基本一致，而小晶体之间，彼此的位向均不相同。由于每个小晶体为不规则的颗粒状，故通常把它们叫做“晶粒”。晶粒之间的界面叫“晶界面”，简称为“晶界”。晶界处的原子排列，适应于两晶粒间不同晶格位向的过渡，总是不规则的。由许多晶粒组成的晶体结构叫做多晶体。简而言之，晶界是指多晶体中晶粒相互接触的间界面。
   晶粒  简而言之，外形不规则的、组成多晶体的小晶体。金属（或合金）在非常细小的晶体领域的位向是混乱无序的，这样的晶体领域称为晶粒。
    晶粒度  衡量晶粒大小的尺度。对钢而言，若不特别指明，一般是指奥氏体化后的奥氏体晶粒的大小，通常分8级，1级最大，8级最小，详见YB27—64
      钢的晶粒度有以下几种：
   （1）本质晶粒度  指钢加热到930±10℃奥氏体化并保温充分长的时间后所获得的奥氏体晶粒度。本质晶粒度表示钢的奥氏体晶粒在规定温度下的长大倾向，是制定钢的热处理规范的重要参考数据。
    （2）实际晶粒度  指钢件在最后一次热处理（退火、正火、淬火）过程中，加热奥氏体化并保温后所实际得到的晶粒度；如为热轧（锻）材时，则指热轧终了时，其中奥氏体的晶粒度。实际晶粒度对钢的性能有密切的影响。
    （3）起始晶粒度  是钢加热奥氏体化过程中，最初形成奥氏体晶粒的晶粒度。
    晶粒度等级  由美国材料试验协会（ASTM）制定，并被世界各国采用的一种表达晶粒大小的编号。晶粒度等级N与放大100倍视野上每平方英寸内的晶粒度n之间的关系为n=2N-1。实际检验时，一般采用把放大100倍的组织与标准晶粒度等级图片相比较来判定。
    按照上述这些基本概念，的确还有弄不清楚的问题：晶粒到底是专指单相组织，还是泛指有明显界面分开的小颗粒（包括复相组织或机械混合物）？
    希望能有更多的同道参与讨论，并旁征博引，提供相关的佐证。

孤鸿踏雪

再补充一个概念：
   晶体  所谓晶体就是其内部粒子在三维空间呈规则排列的固体物质，如水晶、食盐、金属等。由于晶体内的粒子呈规则排列，所以晶体具有下列特点：（1）一般具有规则的外形，但晶体的外形不一定都是规则的，这与晶体的形成条件有关；（2）有固定的熔点，如铁（Fe）的熔点为1538℃，铜（Cu）的熔点为1084.5℃，铝（Al）的熔点为660.37℃；（3）具有各向异性。所谓各向异性，就是在同一晶体的不同方向上，具有不同的性能。对于晶态物质，将其从液态以极快的速度冷却下来，也可得到非晶态物质。

aaron01

为什么用奥氏体晶粒度来评价钢铁材料的晶粒大小呢？
因为钢铁材料只有在充分奥氏体区存在单一相的C在铁中的间隙固溶体晶体结构，另外只有含碳量极低的纯铁室温下才能看到铁素体晶粒，除此以外的材料通常情况下都是铁素体和碳化物的混合组织，马氏体是晶体但常规条件下钢铁中的马氏体组织也是与残奥、贝氏体等组织混合在一起的，而贝氏体、珠光体本身就无法称为晶体，所以我们在评价晶粒度的时候才会用室温下得不到的奥氏体晶粒度来评价，而正因为冷却不影响奥氏体晶粒大小，这样的评价才是有意义的！不然的话，如果冷速影响奥氏体晶粒度的话，现行的所有晶粒度评价方法就都是错的！
否则的话，为什么我们没有听说过贝氏体晶粒度？珠光体晶粒度呢？

aaron01

回复 25# 孤鸿踏雪
  
呵呵，把杨工也给惊动了，杨工摘录的晶粒定义不是已经说的很清楚了吗？
   晶粒  简而言之，外形不规则的、组成多晶体的小晶体。

晶粒是由具有同样位向的多个晶体组成的，如果不是晶体的话，哪怕是同样位向也算不上晶粒啊。宾语是是晶体啊。

ZX771

以上讨论煞是热烈，引经据典连篇累牍目不暇接。生出许多枝节，一些变得有点陌生的名词又被重新拾起。在此搞纯理论研究的朋友少做工艺的多，觉得站在工艺层面讨论比较容易理解问题。我们平常接触的金相试样观察：珠光体、铁素体、贝氏体、马氏体等等无一不是以晶粒形式存在，都是有着晶粒边界的。其中贝氏体、马氏体晶粒大小是直接从奥氏体晶格以无扩散形式切变而来，此时马氏体晶粒大小就是本次奥氏体化时刻晶粒大小，如果原奥氏体发生形核长大得到珠光体与铁素体，那么原奥氏体晶粒不复存在，被新晶粒界线重划分了。此时珠光体与铁素体都有着各自晶粒边界，晶粒大小可以用晶粒度衡量的（事实上大家都在这么做），如果这时实施加热奥氏体化评定奥氏体晶粒度，所得到的不是原来的奥氏体晶粒，而是现存组织正常情况所能得到的奥氏体晶粒大小。
    奥氏体经适当冷却速度可以改变原晶粒大小，正火作用最好，退火次之，淬火不能改变。作为热处理工作者成天在“四把火”里钻居然不知道自己所做目的是什么，想来颇感遗憾。

孤鸿踏雪

为什么用奥氏体晶粒度来评价钢铁材料的晶粒大小呢？
因为钢铁材料只有在充分奥氏体区存在单一相的C在铁中的 ...
aaron01 发表于 2010-12-10 17:25

    "为什么我们没有听说过贝氏体晶粒度？珠光体晶粒度呢 ”？这的确值得探讨。

aaron01

“如果这时实施加热奥氏体化评定奥氏体晶粒度，所得到的不是原来的奥氏体晶粒，而是现存组织正常情况所能得到的奥氏体晶粒大小。”
29楼的这种说法还是有问题，奥氏体晶粒度可以用不同方法评定，但评定对象都是原奥氏体晶粒，绝对不能用珠光体团的大小来评定，用这两种方法评定的结果是迥然不同的，我们知道一个原奥氏体晶粒内形成3-5个珠光体团都是很正常的，那么试问以何为准？以原奥氏体晶界为准还是以所谓的珠光体晶界为准？（珠光体晶界这种说法听起来就别扭）
这是个原则性问题，容不得任何含糊，现有的晶粒度评判标准对此是有严格定义的，不是谁都可以信口而言的，原因就是在于珠光体根本谈不上是晶粒，不然干嘛舍近求远去淬火，直接显微镜下量下所谓的珠光体晶粒大小好啦！
请不要再继续误导坛友了！！

ZX771

回复 31# aaron01
扯了这么一大堆你的意思无非奥氏体晶粒永远是原奥氏体晶粒了，在冷却过程无从细化了？谬多了！

孤鸿踏雪

回复 32# ZX771


    欢迎提出新的佐证。

ZX771

回复 33# 孤鸿踏雪

     其实不用绕太多的圈子，只要把我们日常所为认识清楚了比什么佐证都强。比如：某锻件奥氏体晶粒粗大如果直接淬火的话，其晶粒界线完全被马氏体承袭得到粗大组织。正火之后再奥氏体化淬火得到细致马氏体组织，此时形成的马氏体就不是受所谓原奥氏体晶粒作用了，肯定是承袭新一轮加热奥氏体晶粒界线形成。这是此前正火较快冷却细化晶粒作用的功劳，为什么不用退火就是退火冷慢了不如正火的原因。

aaron01

诚如楼上这位朋友所说，我们是搞现场生产的，对于理论方面的事情远没有学校里搞研究的理解深刻，不搞清楚一般情况下没有关系，可是不能有理论无用的思想，更不能排斥和否定理论的指导作用。任何人都必须尊重科学，尊重事实。当我们发现需要理论依据的时候，必须以实事求是的态度去想办法弄懂，不懂没有关系，学海无涯谁都不是万包全书、康熙字典，这个论坛里时至今日口袋里装本新华字典的人还是大有人在的，谁都不能保证认识每一个汉字，与其去猜字意还不如动手查下，免得闹笑话。经验主义要不得，什么事情都想当然，后辈们会怎么看我们？
最后奉劝老兄一句，心平气和地静下心来想一想，以你的人生阅历和丰富学识，我想理解这些不是什么难事。话说多了，得罪莫怪，真心地感谢您对冷速影响珠光体形核率的点评，很精彩，受教了。

余晖

回复 32# ZX771


    冷却可以细化晶粒，就像您说的正火效果最好，退火次之，淬火不能。我也非常认同。我说能细化铁素体晶粒，减小珠光体片层间距，但不能细化原奥氏体晶粒，为什么这么说？第一、正火退火后我认为我们看的晶粒组织已不是原奥氏体晶粒组织了，此时晶粒是细化了，但不是说原奥氏体晶粒也细化了；第二，淬火与正火、退火比冷速最快，但就像您说的不能细化原奥氏体晶粒，因为淬火保留了原奥氏体境界痕迹，可以近似看出原奥氏体晶粒，所以奥氏体晶粒度也是用淬火的方法看。第三、珠光体晶粒度我是真没听过，也不知道怎么评， ；

余晖

我搞迷糊了，好像铁素体晶粒度也不全对的！

aaron01

回复 39# 余晖


    呵呵，迷糊了吧？想清楚问题在哪里吗？
对于除含碳量极低的纯铁材料以外，其他钢是没有铁素体晶粒的，铁碳相图上，铁素体单相区最大含碳量0.028%,只有在铁素体单向区才有铁素体晶粒，含碳量一旦超过该区，组织是什么？铁素体和碳化物的混合物，这还是混合物，称不上晶粒，因此同样不能称作是铁素体晶粒。正是这个原因，才用奥氏体晶粒度来衡量晶粒度的。铁素体晶粒度这个说法在除纯铁以外的情况下，同样是不准确的。
你说冷却细化晶粒度，那么细化的是什么晶粒度呢？如果是奥氏体晶粒度的话,那么请问冷却是如何影响原奥氏体晶界的呢？

余晖

在正火、退火状态应该是看不出原奥氏体晶粒，所以我说不能细化原奥氏体晶粒。那么就像楼上专家说的这时细化的是什么，好像应该说是细化组织更准确一些，我的原先的说发有问题，平常还真没注意

余晖

回复  余晖

“我没听过有珠光体晶粒度一说的”这话怎讲？难道只允许奥氏体晶粒存在晶粒度，珠光体、铁素 ...
ZX771 发表于 2010-12-10 12:55

    不是霸道理论，确实没听过而已，