6.珠光体转变和钢的退火与正火技术

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1、6.珠光体转变和钢的退火与正火817第六章珠光体转变和钢的退火与正火钢经过退火或正火处理得到的组织接近平衡组织。经过退火或正火后，亚共析钢得到的组织常为铁素体+片状珠光体，而共析或过共析钢的组织常为片状或粒状珠光体。本章首先介绍铁素体和珠光体的组织与性能、珠光体形成机制，然后介绍各种退火工艺和正火工艺。6.1铁素体和珠光体的组织与性能6.1.1铁素体的组织与性能铁素体是碳溶于,-Fe中形成的间隙固溶体，为体心立方晶格，用“F”表示，其显微组织如图6.1所示。可以看出，铁素体为均匀的多边形晶粒。由于它的含碳量很少，所以它的组织与纯铁的组织没有明显的区别。在,-Fe的

2、体心立方晶格中，最大间隙半径只有0.031nm，比碳原子半径0.073nm小很多，应该不能溶解碳。但实验证明在,-Fe中可以溶解微量(0.0008%~0.0218%)的碳，这是因为在,-Fe中存在图6.1铁素体组织形态的晶体缺陷、位错和晶界等都是碳原子可能存在的地方。铁素体的性能与纯铁基本相同，特点是强度和硬度低，而塑性、韧性好，其中抗拉强度σ,250MPa，硬度(HBS)为80，伸长率δ=50%，断面收缩率=80%。因此很少用于制b造机械零件。用其加工的钢板利用冷轧工艺可提高其强度。铁素体居里点与,-Fe相同，也是770?，在770?以上具有顺磁性，在770?以

3、下呈现铁磁性。原奥氏体晶界6.1.2片状珠光体的组织与性能珠光体团S0珠光体是,和FeC两相的机械混合物。根3据FeC的形态不同，珠光体主要分为片状珠光3体和粒状珠光体两种。αFeC3片状珠光体是由片层相间的铁素体和渗碳体片组成，如图6.2所示，组织照片如图6.3所(a)片状珠光体片间距(b)珠光体团示。若干大致平行的铁素体和渗碳体片组成一图6.2片状珠光体和珠光体团示意图个珠光体团。在一个奥氏体晶粒内，可形成几个珠光体团。在显微镜下，不同的珠光体团的94片层间距不同，这是由于它们的取向不同或形成温度不同所致。珠光体团中相邻的两片渗碳体(或铁素体)之间的距离称为珠

4、光体的片间距，用S表0示，如图6.2所示，它是用来衡量珠光体组织粗细程度的一个主要指标。片间距的大小主要取决于珠光体的形成温度，而与奥氏体晶粒度和成分均匀性关系不大。随着冷却速度的加快，过冷度不断增大，珠光体的形成温度降低，转变所得的珠光体片间距也越小。珠光体片间距S与过冷度ΔT之间的关系可用下面的经验公式来表达03S,8.02/,t，10(6.1)0式中，S——珠光体的片间距，nm;0Δt——过冷度，K。根据珠光体片间距的大小，可将珠光体(b)分为三类。一般所谓的片状珠光体是指在A~650?内形成的，在光学显微镜下能明显1分辨出铁素体和渗碳体层片状组织形态的珠光

5、体(见图6.3)，其片间距大约为150~450nm。在650~600?内形成的珠光体，其片间距较小，约为80~150nm，只有在高倍的光学显微镜下(放大800~1500倍时)才能分辨出铁素体和渗碳体的片层形态，这种图6.3珠光体组织片状珠光体称为索氏体(S)。在600~550?内形成的珠光体，其片间距极细，约为22030~80nm，在光学显微镜下根本无法分辨其200层片状特征，只有在电子显微镜下才能区180分，这种极细的珠光体称为屈氏体(T)。160珠光体、索氏体和屈氏体都属于珠光体类型的组织，它们的本质是相同的，都是由140,相和渗碳体两相组成的片层相间的机械1

6、20混合物。它们之间的差别只是片间距的大小100断裂强度/MPa晶粒直径/mm不同而已。0.6280片状珠光体的力学性能主要决定于片0.158760间距，珠光体的片间距对强度和塑性的影响0.081340如图6.4和图6.5所示。可以看出，断裂强0.02790.0227度与片间距的倒数成正比，与晶粒尺寸基本20无关;当片间距大于150nm时，钢的塑性02468101214基本不变，而当片间距减小于150nm时，3-1S/×10mm0随片间距减小，钢的塑性显著增加。图6.4断裂强度与珠光体片间距关系片间距减小，相界面增多，对位错运动的阻碍增大，塑性变形抗力增大，故强度

7、、95硬度提高。片状珠光体的塑性也随片间距减60晶粒直径/mm小而增大，这是因为渗碳体片很簿时，在外0.6250力作用下可以滑移产生塑性变形，也可以产0.1587生弯曲;此外，片间距较小时，珠光体中的0.081340层片状渗碳体是不连续的，层片状的铁素体0.02790.0227并未完全被渗碳体片所隔离，因此使塑性提30高。在生产中正是利用这一特点，对共析成断面收缩率/%20分的钢丝进行铅浴处理来提高其强度。该工10艺是将钢丝加热到Ac，(80~100)?完全奥氏3体化后，放入500~550?的铅浴中进行等温冷却，以获得索氏体组织，此时钢丝具有较高00.30.20.

8、40.1S