细化奥氏体晶粒的原理？？

ZX771

回复 119# 搬运工

难得先生对本题留顾加入讨论行列，只缘意见相左遂劳烦先生将某前帖一发批点。朱笔所到浓墨重彩铺陈列张，珠炮连连攻势凌厉足显阵容之强大。集而览之，其间确也不乏可取之处，至于曲解原意在先、继而批驳在后者亦多也。于礼应当一一奉复回报先生之劳苦。转虑再三深恐言多有失不忍再劳顿先生煞费矫正之力，二来继续增添无谓之帖充斥于此实有灌水嫌疑，三者张弦以侍岂再无人？稍有不慎露绽之处定无完肤矣。
    某入题之初，亦如先生所为意在纠正错误观点，该错在论坛多处屡次现身，相互转述几至谬误流传，每回瞥见不由蹙眉难张，出自本性说道几句为年轻朋友纠正偏向大步朝前辨明方向。因所遣词汇或视为不够精当几遭众矢，不同角度左抵右挡几至自身位置倒错方向迷失，寻思个人社会角色衣食奔走自求，于国于家还需献纳，并无受爵奉禄之格，却被一路穷追到为院所打工之境地，以致瞠目结舌不知所云，讨论渐失主题。
    所幸先生106帖转回原题，只是“正火，退火及其它一些工艺方法细化晶粒是通过加热过程中奥氏体的重结晶来完成的。”一语只对一半，有意忽略乃至否定适当冷却也能细化晶粒的事实。本着求同存异之念，继续与先生商榷，不一定强求先生接受愚见，只是想把未说完的意思道出，贴在此处留观以期仁者见仁智者见智。
    先生既已认同加热相变细化晶粒，缘何对冷却发生相变也能细化晶粒之说却另眼相看，实令在下疑惑不解。愚之所见：加热过程重结晶细化晶粒，其原理无非通过新相多形核，增加晶核数目使新晶生长结束后原空间范围不变晶粒数目增多晶粒尺寸变小达到细化效果。过冷奥氏体正火冷却向常温组织转变亦是行走形核长大路线，转变方向不同机制完全一致，在一定冷却速度范围内冷却速度越快形核率越高，最终为何就不能细化晶粒的理论根据何在？即便将珠光体相暂时不认作晶粒，亚共析钢的铁素体也无晶粒细化可言了？常温组织没有晶粒可以细化实属错误观点主导思维的具体表现！
   GB/T6394-2002《金属平均晶粒度测定法》1.1条说该方法“主要适用于单相晶粒组织，但经具体规定后也适用于多相多组元的试样中特定类型的晶粒平均尺寸的测量”也就是肯定常温下多相组织是可以测评晶粒度的，并非只有原奥氏体相晶粒度可以测评，何况常温常用钢下并不存在奥氏体，只有依靠马氏体相边界尺寸来推定考察原奥氏体晶粒度，常温下多相组织是既没有奥氏体也无从找到原奥氏体晶粒边界的。
   标准的第7条提供了两相及多组元试样的晶粒度方法，其中我们正在使用的是当中的7.2项 比较法，描述云“对于大多数工业检验，如果第二相（或组元）基本上与基体晶粒大小相同由岛状或片状组成，或者第二相质点（晶粒）的数量少而尺寸又小的并位于初生晶粒的晶界处，此时可使用比较法”。也就是说在工业测检验是可以将第二相边界大小定义晶粒度的。以下有截图为证：



   现与我共事的多位工程师，我们分别出自不同院校，之前又在不同地域不同单位从事热处理专业技术工作，走到一起对此认识却能完全一致，与外面协作公司交流亦未出现什么障碍，却在此专业论坛上错误东西受到追捧，还容不得有人出来质疑，鲜有此理岂不怪哉！

   在此不妨再找标准复举一例：GB/T13320-2007 《钢质模锻件  金相组织评级图及评定方法》在评定组织级别也是以常温P+F组织多相混合评级，以下图文不乏对多相组织晶粒的描述：



   对照可知正是晶粒大小与均匀程度在决定组织所属级别。我们一致对照该标准图谱评定锻件正火质量，此时的级别高低直接影响到最终热处理奥氏体晶粒尺寸和获得组织的粗细，但是没有哪个在这里放着常温组织晶粒不看，去做奥氏体晶粒检查的。

搬运工

烦请您再看一遍主题帖标题， 标题为：细化奥氏体晶粒的原理。 并请回答如下几个问题：一。何为晶粒粗大 ？ 二。 哪些工艺方法可以细化晶粒？[举3例即可]三。如果用的是正火工艺。会否由于正火过程中某种意外原因而导致正火后 晶粒更为粗大[举1例即可]，你是 通过何方法知道晶粒更为粗大的。最后，你可以做一个很简单的事情来证明你的正确性。取一根直径30mm长300mm的样件[自选材质}。加热充分奥氏体化后将样件的100mm长度部分淬入水或其它冷却介质中，之后你应该知道如何做。谢谢。你可以将我的错误观点说与你的多位工程师朋友听听，再次感谢。

txljh8

首先要表明我非常支持ZX771关于“冷却速度快可以细化珠光体晶粒”观点的，从球墨铸铁曲轴正火的实践中我有刻骨铭心般的认识：
不妨说说我们球墨铸铁曲轴正火的历史过程（也是“代表”国内球墨铸铁曲轴的正火历史）
1、普通球墨铸铁曲轴（不合金化）正火温度一般在820°C—950°C较宽温度区间，在温度下限区正火只要冷却速度足够（风冷、雾冷、喷水、“浸液”加大冷却明显提高珠光体量）完全可以获得“珠光体晶粒细小”的合格曲轴。在温度上限区正火采取（雾冷、风冷、空冷）可以获得“珠光体晶粒较粗”的合格曲轴。有兴趣的朋友可以查阅《金属热处理》杂志中玉柴、文登山东曲轴总厂关于球墨铸铁曲轴快速正火的论文（其中正火冷却均采用大水量强制冷却）。
2、合金化球墨铸铁曲轴（铜、铬、钼。。。）正火温度一般在850C—920°C较窄温度区间，正火冷却仅需雾冷、风冷即可获得“珠光体晶粒细小”组织均匀合格曲轴，近年来已被广泛采用（受到操作者的欢迎！）。
3。为了降低成本获得珠光体合格的铸态球墨铸铁曲轴采用两种方式：
   （1）铸造工艺不合金化采用提前打箱快速冷却方式获得“晶粒细小”的珠光体量合格曲轴（不可否认加大冷却明显提高珠光体量），但效果却不尽如人意！（经常出现“晶粒粗大”珠光体量低现象）
   （2）铸造工艺适当合金化后即使较慢冷却也能获得“晶粒细小”珠光体量高的合格曲轴。
小结一下：冷却速度快一定条件下可以“细化晶粒”，比如非合金化球墨铸铁，但这种方式对操作要求较高，而且不稳定（实际生产中不受欢迎！）。一管之见！

silafu

怎么还争论这个问题呢,填料啊

icemoon

看了楼上的讨论，受益匪浅。多学学，以后也来讨论

ZX771

回复 122# 搬运工


    在等你回答我前面提出的问题:
“先生既已认同加热相变细化晶粒，缘何对冷却发生相变也能细化晶粒之说却另眼相看，实令在下疑惑不解。愚之所见：加热过程重结晶细化晶粒，其原理无非通过新相多形核，增加晶核数目使新晶生长结束后原空间范围不变晶粒数目增多晶粒尺寸变小达到细化效果。过冷奥氏体正火冷却向常温组织转变亦是行走形核长大路线，转变方向不同机制完全一致，在一定冷却速度范围内冷却速度越快形核率越高，最终为何就不能细化晶粒的理论根据何在？”

txljh8

先发一张铁型覆砂铸态合金化球墨铸铁曲轴断口图片（断口“晶粒粗大”）
正火态曲轴多年前就停止生产了，第二张为刚找的正火曲轴断口图片，断口基本与钢“无异”
：  
补两张“清晰度高的”：

搬运工

仔细地看了一遍aaron01与ZX771的所有回帖，犹如给自己上了一课。我是这么看的：aaron01认为奥氏体晶粒度2级的若干零件经过合适的正火处理后，奥氏体晶粒度达到了6级，此即为晶粒细化了。比的是正火前后的奥氏体晶粒度。晶粒细化与冷速无关。ZX771则认为；晶粒细化与冷速有关，因为冷速快，正火冷却时形核点多等使得正火后的组织中，“F及P的晶粒”会更小，用形成的“F及P的晶粒”与奥氏体分解前的奥氏体晶粒比。我这样的理解不知二位是否认同。

搬运工

同aaron01一样，我与你在“何为晶粒粗大及奥氏体晶粒度”等基本概念的认知上，存在根本的分歧。我认为正火冷却阶段由一个奥氏体晶粒分解为多个非奥氏体晶粒如F等等 不属于晶粒细化，只属于组织转变，请看128帖，同样，F加P于正火加热保温阶段向A的转变也只属于组织转变，不属于晶粒 粗化。

ZX771

回复 129# 搬运工

         由此看来我与二位的分歧在于：
    我认为常温组织向高温组织转变通过形核长大机制可以获得细化了的奥氏体晶粒；同理高温奥氏体相往常温方向转变时，只要冷却速度合适新相形核生长条件得到满足，一样可以得到细化了的常温组织或晶粒，这种转变完成时奥氏体已不存在原奥氏体晶粒边界也随着消失。在马氏体这种无扩散转变完成时虽奥氏体不存在但原奥氏体晶粒大小可以被马氏体承袭得到保留。细化了的奥氏体作原始相冷却转变可以得到细致的常温组织，同理基于已经细化的常温组织作原始相加热转变可以得到细致的新奥氏体相，不会还原到上一轮的奥氏体晶粒大小状态中去。
    二位过于偏重看待高温奥氏体转变对晶粒大小影响，可能还认为常温的任何组织都会存在一个成形或不成形的原奥氏体晶粒边界，这个晶粒边界任何冷却方式改变不了，只有加热才可以有变化。对冷却起到细化作用却不认同，感到理论上无法解释。

搬运工

回复 130# ZX771 一。常温组织经过加热，保温，冷却获得一新的常温组织。新的常温组织其晶粒既可能被细化了，也同样可能被粗化了。二。高温奥氏体相不管以何种方式，何种冷却速度冷却，只存在所获得的组织不同或各组织组成物的分布形式 ， 相对含量， 形貌及其大小等的不同，但所获得的组织其奥氏体晶粒度是一致的，三。淬火件M针的长短 间接地反应出了奥氏体晶粒的大小尺度，用腐蚀法则可更直观地观察到原奥氏体晶粒的边界轮廓。四。已经细化了的常温组织再次加热冷却后，奥氏体晶粒有可能被粗化。我已在前面指出过。[未完，待续]

搬运工

续.五。。回答你121楼的问题。你可能比我更不了解锻件金相组织评级方面的问题。 我们对正火锻件单纯的进行晶粒度检测是不够的。需要进行综合性的评价，这种综合性评价的内容当中包括： 组织正常否即除P加F外是否有B及B有多少，是否有魏氏组织及其有多少， 晶粒 均匀程度等，  当然还有最重要的一点就是晶粒度大小。因此才有了GB/T13320-2007 《钢质模锻件  金相组织评级图及评定方法》。你何以断定我们不是根据与标准图谱的比对来鉴定正火锻件是否合格的呢？你能看出来你在 121楼所给出的两张标准图谱中P加F组织的奥氏体晶粒度吗？图片中的“晶粒均匀 ”指的可是“奥氏体晶粒均匀 ”哦。愿意与你交朋友，愿意继续交流，语气刻薄处见谅。

ZX771

回复 132# 搬运工

    先生是否了解锻件金相组织评级先生自知，我是否了解就不是你能评判得了的，也正如我评判不了先生你一样。先生一直没有把你的“冷却不能细化晶粒”之说从金属材料学基础理论层面或工艺层面加以阐释，比如形核长大机制下相变与无扩散机制的相变区别，转变类型不同结果组织会有什么不同？哪个环节细化晶粒哪个环节晶粒会变粗？等等必须涉及的的地方先生一概避而不谈，只顾搬运许多辞藻填充帖子从一续到五，着实看不到多少见仁见智的东西，只留下一堆刻薄了。
   尽管如此却丝毫不妨碍不了将这个问题继续探讨下去，就着锻件金相组织评级标准使用的话题，也是可以展开讨论的：
   我在121帖举出了亚共析钢正火合格级别的两个图例并文字表述，如果不存偏见的话谁都不难从认知标准对正火金相组织所提的要求是明确的：1.得到以P+F为代表的分布均匀的平衡组织；2.尽可能均匀细致的P+F晶粒尺寸，3.非平衡组织B不是正火希望得到的，一旦出现非平衡组织级别就下降为不合格。已经如此清楚明白的事情摆在面前，先生还在强调“图片中的‘晶粒均匀 ’指的可是‘奥氏体晶粒均匀 ’哦”！如果不是呓语的话那可就是强词夺理了，建议先生回去复习一下铁碳平衡图，看看一般钢铁材料的奥氏体相区在哪个温度范围，常温环境+平衡组织条件下奥氏体晶粒何在？弄清楚了再继续讨论吧，讨论问题基础知识很重要啊！

搬运工

1.有关细化晶粒的 讨论贴中的“晶粒”指且仅指“奥氏体晶粒”，在这一关键问题上，你与我的观点截然相反。2。你在这里提出“冷却能不能细化晶粒”属于概念偷换。3，我坦白地向你交代，我至少有20 年未曾接触热处理基础理论方面的书籍， 以前也学的不好。但对于你所说的什么“区别”呀，什么“不同”呀，我还是相信我那不是很好的记忆的。何况近2年也闲来无事，上网也算是学得了一些这方面的东西。关于你提出的“ 变 粗？”“变细”问题，提法不够严谨，我着实不好回答，如若是问正火细化奥氏体晶粒过程中细化发生在哪个环节，我不用犹豫立刻回答：加热，保温环节。补充一点，若是出现“粗化”，也是这一环节。 3。淬火组织中有“ 奥氏体晶粒”{残余奥氏体除外}吗？？？。怎么会有“奥氏体晶粒度”呢？我再提一次132楼中提出过的问题 ：你认为121楼所给出的 标准图谱中的P加F的一级组织的奥氏体晶粒度的大致范围是多少呢？

搬运工

你认为 “讨论问题基础知识很重要啊！”请回答1 ：做完端淬试验之后的试样 ，在其水冷端与中段及末端这三个不同的部位各取一小段，分别观察表面及心部的组织的晶粒度，它们是否一致 ？2。什么是“过热”？什么是“晶粒粗大”？3。我今天开始深刻地认识到：奥氏体是M过冷到---273K以下的组织转变产物。

aaron01

呵呵，还在讨论这个话题啊，这个话题我认为已经没有什么可讨论的了啊，话题对象是奥氏体晶粒度，与珠光体何干呢？除非谁能解释下，怎么在冷却的时候让过冷奥氏体的晶界移动？
若说对奥氏体晶粒度影响，唯有加热过程。谁都知道，奥氏体晶粒度和“珠光体晶粒大小”（暂且这么称呼吧）是两码事，那么冷速不影响奥氏体晶粒度这一说法何错之有呢？要说也只能说冷却能影响“珠光体晶粒度”啊，是吧？否则的话，“珠光体晶粒度”和奥氏体晶粒度岂不是可以划等号了吗？
至于正火冷速影响的，有两方面，片层间距和珠光体团大小，或称组织粗细，这才是教科书上使用的规范用词，不过我以为真得没必要在这个帖子里讨论了，大家看得都累了，呵呵。

搬运工

“ 钢在加热后的冷却条件并不改变奥氏体晶粒大小”。这个最基本的概念问题在各种不同版本的热处理专业的教材{热处理原理}，{热处理工艺}中及各种不同版本的机械制造其它专业的教材{金属学与热处理}中，均有很详细的讲解。你提出的如：正火快冷细化奥氏体晶粒，淬火不能细化奥氏体晶粒，室温无奥氏体组织所以室温组织不存在奥氏体晶粒度纯属无稽之谈。“讨论问题基础知识很重要啊！”这话还算讲的可以。玩笑话，切莫当真。

111444777

几天没来各位师傅的讨论还是这么热烈 真是看的很受益
ZX771老师和aaron01老师所意见分歧主要一个在于室温下的组织，一个在于奥氏体晶粒。
当初发这帖子时我主要针对奥氏体晶粒度发帖的 其实大家都没错 主要在于没在一个点上，不知這样理解可否？？

txljh8

我把楼主的问题先后顺序调一下，由于单纯理论争论比较抽象而且“无从谈起”，所以还是用实物球墨铸铁实际断口图片说明“比较形象”。
铸态球墨铸铁曲轴是高温铁水浇注后在铸型中冷却获得的铸件。（铸件余热正火：铁水凝固后采用提前打箱取出铸件快速冷却的方法）
楼主“高温奥氏体粗大后 冷却却不能细化其原奥氏体晶粒？？  ”
图一为铸件正常冷却后打箱出的曲轴断口（高温奥氏体晶粒粗大、低温“晶粒”也很粗大）
图二为采用余热正火高温打箱出的曲轴断口（低温“晶粒”粗，但比图一“晶粒”要细！）两图说明高温奥氏体晶粒粗大后，冷却可以细化“晶粒”（“珠光体晶粒”）
楼主“为什么在室温组织粗大加热时能细化其原来粗大的晶粒，”
图三是图二曲轴正火合格后的断口（“晶粒”细小）；
图三说明室温组织粗大加热时能细化其原来粗大的晶粒。

aaron01

回复 139# txljh8

首先很感谢楼上专家提供的例子和照片，请允许我引用你上文中的一句话，“高温奥氏体晶粒粗大后，冷却可以细化晶粒。”
我想请问，你说的被冷却所细化的晶粒   是指的什么晶粒？是石墨？还是“珠光体晶粒”？ 还是原奥氏体晶粒呢？你把晶粒这个主体的对象换了，是不是我把石墨团做小了，你也会认为细化了奥氏体晶粒呢？

把逻辑关系再理一遍吧，
冷却速度影响正火后的珠光体团（这样称呼比较规范）大小，  正确
珠光体团大小（或者如你所说的珠光体晶粒度）等于原奥氏体晶粒，  错误
因此，不能据此就认为冷却速度影响原奥氏体晶粒度。