热处理习题第三课时 钢的珠光体转变.ppt

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1、第三章钢的珠光体转变本章内容提要：珠光体(P)的组织形态、晶体结构珠光体形成的热力学条件、形成过程、形成机制亚(过)共析钢的珠光体转变、先共析相的析出条件珠光体的力学性能、影响力学性能的因素奥氏体冷却过程中发生的转变按发生转变的温度范围可分为：高温转变：Fe，C原子能充分扩散（珠光体转变）中温转变：Fe难以扩散，C原子能扩散（贝氏体转变）低温转变：Fe、C原子均不能充分扩散（马氏体转变）3.1珠光体的组织特征铁素体和渗碳体两相的含碳量、晶体结构相差悬殊且与奥氏体截然不同，转变时必然发生C的扩散和晶格的改组，因此珠光体转变是典型的扩散型相变。根据奥氏体化温度和奥氏体化程度不同

2、，过冷奥氏体可形成片状珠光体和粒状珠光体，前者渗碳体呈片状，后者渗碳体呈粒状。珠光体的发现HenryCliftonSorby1864年，Sorby首先在炭素钢中观察到。珠光体组织一、片状珠光体共析成分的奥氏体冷却到A1以下时，将分解为铁素体与渗碳体的混合物，称为珠光体。1.概念片状珠光体：过冷奥氏体缓冷所得的铁素体与渗碳体呈层片相间组织；珠光体团：片状珠光体的片层位向大致相同的区域称为珠光体团，在一个奥氏体晶粒内，可有几个珠光体团。珠光体片间距：珠光体团中相邻的两片渗碳体(或铁素体)中心之间的距离称为珠光体的片间距，用S0表示。P团原A晶界图3-2S0Fe3Cα图3-1片状

3、珠光体金相形态电镜形态①珠光体（P）:Pearlite片间距约为450～150nm，形成于A1～650℃温度范围内。在光学显微镜下可清晰分辨出铁素体和渗碳体片层状组织形态。光镜形貌电镜形貌珠光体形貌像2、片状珠光体分类生产上根据珠光体片间距的大小，可将珠光体类型组织分为三种:②索氏体(S):Sorbite片间距约为150～80nm，形成于650～600℃温度范围内。只有在800倍以上光学显微镜下观察才能分辨出铁素体和渗碳体片层状组织形态。细片状P－索氏体。光镜形貌电镜形貌索氏体形貌像③屈氏体（T）:Troostite片间距约为80～30nm，形成于600～550℃温度范围内

4、。在光学显微镜下已很难分辨出铁素体和渗碳体片层状组织形态。极细片状的P-屈氏体。电镜形貌光镜形貌屈氏体形貌像珠光体、索氏体和屈氏体比较珠光体索氏体屈氏体珠光体、索氏体、屈氏体之间无本质区别，都是出铁素体和渗碳体片层相间组织，其形成温度也无严格界线，只是其片层厚薄和片间距不同。3影响珠光体片间距的因素珠光体片层间距S0的大小，取决于过冷度ΔT而与原奥氏体晶粒尺寸大小无关。原因：1.在一定的过冷度下，若S0过大，原子所需扩散的距离就要增大，这将使转变发生困难。2.若S0过小，由于相界面面积增大，使界面能增大，这时ΔGV不变，这会使相变驱动力降低，也会使相变不易进行。所以一定的Δ

5、T对应一定的S0。位向关系铁素体与奥氏体位向关系亚共析钢中先共析铁素体与奥氏体位向关系（K-S关系）渗碳体与奥氏体位向关系比较复杂二、粒（球）状珠光体粒状珠光体：渗碳体以粒状分布于铁素体基体中。它一般通过特定的热处理获得。渗碳体颗粒大小、形状与所采用的热处理工艺有关。渗碳体颗粒的多少与WC有关。在高碳钢中按渗碳体颗粒大小将粒状珠光体分为粒状P、细粒状P、点状P。其他类型的珠光体，如碳化物呈纤维状和针状。3.2珠光体转变的机理一、珠光体形成的两个基本过程珠光体转变过程包括两个同时进行的过程：（1）通过碳原子的扩散使奥氏体分解为高碳的Fe3C和低碳的F；（2）通过铁原子的扩散发

6、生晶体结构的改组。过程如下（A冷至Ar1以下）：A→P（F＋Fe3C）面心体心复杂斜方0.77%0.0218%6.69%二、珠光体转变的领先相珠光体转变是有奥氏体分解为铁素体与渗碳体，必然存在一个先析出相。珠光体形成的领先相取决于化学成分。亚共析钢－F（因为P中的F与F先的位向相同）过共析钢－Fe3C（因为Ｐ中Fe3C和Fe3C先位向相同且组织上连续）共析钢－Fe3C（A中未溶Fe3C将促进P的形成，而先共析F存在则无明显影响）?过冷度小，渗碳体是领先相；过冷度大，铁素体是领先相。一、片状珠光体形成过程共析成分的奥氏体，在临界点以下发生如下转变：A→F+Fe3C片状珠光体形

7、成依赖于扩散，以得到所需要的浓度变化以及结构变化，转变也是一个形核和长大的过程。3.2.2珠光体的形成过程1.形核一般情况下在奥氏体晶界处奥氏体化温度低时，可在奥氏体晶内形核Fe3C形状：小薄片（应变能小，表面积大，容易接受到Ｃ原子）新相形状与弹性应变能之间关系2、长大Fe3C薄片向纵向、横向长大，不断吸收周围碳原子→在Fe3C两侧或奥氏体晶界上贫碳区，形成F核→Fe3C纵向长大(横向已不可能)，F纵向长大、横向长大，于F侧的同一位向形成Fe3C，在同一位向交替形成F与Fe3C，形成一个珠光体团。在不同位向形成另一