金属热处理原理-3

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1、金属热处理原理南京航空航天大学材料科学与技术学院第三章珠光体转变前言珠光体转变即加热钢在冷却过程中由奥氏体向珠光体（α+Fe3C）的共析转变。共析转变是一种典型的扩散型转变，其转变产物为符合相图的平衡组织。共析转变在热处理实践中极为重要，无论是金属材料还是陶瓷材料都可以发生共析转变。因此，研究珠光体转变的过程及其规律具有十分重要的意义。前言研究珠光体转变的规律，不仅与为了获得珠光体转变产物的退火、正火、索氏体化处理等热处理工艺有关，而且与为了避免产生珠光体转变产物的淬火、等温淬火等热处理工艺也有密切的关系。本章主要讨论珠光体转变产物的组织形态、形成过程、力学性能及其影响规律。

2、前言本章学习重点：掌握珠光体的组织形态和晶体结构；了解珠光体的形成机理；掌握珠光体的力学性能。本章学习难点：珠光体的形成机理；珠光体的力学性能。第一节珠光体的组织与晶体结构第一节珠光体的组织与晶体结构一、珠光体的定义共析钢加热保温并完全奥氏体化后缓慢冷却，在稍低于A1温度下发生共析分解，其产物为α与Fe3C的混合物，称为珠光体。第一节珠光体的组织与晶体结构转变温度珠光体转变是过冷奥氏体在临界温度A1以下比较高的温度范围内进行的转变，共析钢约在A1~550℃温度之间发生，故又称为高温转变。第一节珠光体的组织与晶体结构二、珠光体的形态按照渗碳体的形态，珠光体可分为：片状珠光体粒状

3、珠光体第一节珠光体的组织与晶体结构1、片状珠光体由一层铁素体片和渗碳体片交替紧密堆砌而成（质量分数：渗碳体占12%，铁素体88%）。片层间距——一对铁素体片和渗碳体片的总厚度，以S0来表示。珠光体团——若干具有大致相同位向的铁素体和渗碳体组成的一个晶体群，也称“珠光体晶粒”。第一节珠光体的组织与晶体结构珠光体团原奥氏体晶界Fe3CS0ααα珠光体片层间距珠光体团第一节珠光体的组织与晶体结构根据珠光体片层间距的大小不同,又细分为珠光体、索氏体和托氏体三种。三维珠光体如同放在水中的包心菜第一节珠光体的组织与晶体结构光镜下形貌电镜下形貌⑴珠光体：形成温度为A1~650℃，片层间距1

4、50~400nm，500倍光镜下可辨，用符号P表示.第一节珠光体的组织与晶体结构电镜形貌光镜形貌形成温度为650~600℃,片层间距80~150nm，800~1000倍光镜下可辨，用符号S表示。⑵索氏体第一节珠光体的组织与晶体结构光镜形貌⑶托氏体形成温度为600~550℃，片层间距30~80nm，电镜下可辨，用符号T表示。电镜形貌第一节珠光体的组织与晶体结构珠光体、索氏体、托氏体三种组织并无本质区别，只是形态上的粗细之分，因此其界限也是相对的。第一节珠光体的组织与晶体结构片状珠光体的力学性能主要取决与其片层间距和珠光体团的直径片间距越小，钢的强度、硬度越高，而塑性和韧性略有改

5、善。第一节珠光体的组织与晶体结构影响珠光体片层间距的因素①温度（过冷度）：是影响的主要因素。冷却速度越大，形成温度越低，过冷度增大，C在奥氏体中的扩散能力减小，C扩散距离变小，只能形成片层间距小的珠光体。共析钢的片层间距S0与过冷度ΔT之间的关系可用如下经验公式来表达：第一节珠光体的组织与晶体结构如果过冷奥氏体是在一个连续的冷却过程分解，则高温段所形成的珠光体层间距较厚，而低温段形成的珠光体层间距较薄，这种粗细不匀的组织将引起珠光体的力学性能不均匀，在外力作用下，将引起不均匀的塑性变形而导致应力集中，使钢的强度和塑性都下降，可能并对切削加工性能产生不利的影响。因此对结构钢一般

6、采取等温退火的方法，来获得粗细较接近的珠光体组织。转变过程中温度突变对珠光体片层间距的影响第一节珠光体的组织与晶体结构②C含量：亚共析钢，C含量增加，间距减小；过共析钢，C含量增加，间距减小；共析钢间距大于过共析钢。③合金元素：Co、Cr显著减小间距，Cr的作用更明显。Ni、Mn、Mo增大间距（原因可能与这些元素对过冷度及碳的扩散影响有关）；④奥氏体晶粒大小及均匀程度：基本上不影响间距。第一节珠光体的组织与晶体结构第一节珠光体的组织与晶体结构下表所列数据表明，当奥氏体晶粒度由2级减小到8~9级时，珠光体片层间距未发生明显的变化，但影响了珠光体团的大小。奥氏体化参数奥氏体晶粒度

7、级数相变温度/℃层间距离/mm×25001050℃，20min27001.54860℃，12min67001.38860℃，20min67001.45815℃，30min8~96941.650.78C%，0.63Mn%钢奥氏体晶粒度对珠光体层间距离的影响第一节珠光体的组织与晶体结构2、粒状珠光体工业用钢中也可见到在铁素体基体上弥散分布粒状渗碳体的组织，称为“粒状珠光体”或“球状珠光体”，一般是经过球化退火或淬火后经中、高温回火而得到的。×500第一节珠光体的组织与晶体结构粒状珠光体的力学性能：主要取决于