热处理原理及工艺珠光体转变教学课件PPT

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1、热处理原理及工艺(5-6)钢的过冷奥氏体转变图第四章珠光体转变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，共析碳钢约在A1~500℃温度之间发生，又称高温转变。A（0.77%C）→F(0.0218%C)+Fe3C(6.69%C)珠光体Pearlite（符号：P）F＋Fe3C机械混合物典型的扩散型相变。1、片状珠光体渗碳体呈片状，是由一层F和一层Cm层紧密堆叠而成。§4－1珠光体的组织形态与晶体结构一、珠光体的组织形态根据Cm的形态不同，珠光体分为片状P、粒状P和针状P（1）珠光体团片层排列方向

2、大致相同的区域，称为珠光体团(珠光体领域或珠光体晶粒)。在一个原奥氏体晶粒内可以形成几个珠光体团。（2）珠光体的片间距离S0在片状P中，一片铁素体和一片渗碳体的总厚度，称为珠光体的片间距离，用S0表示。S0与珠光体的形成温度有关，可用下面的经验公式表示：ΔT……过冷度（K）形成温度越低，S0越小。S0的大小取决于珠光体形成温度的原因，可以用碳原子扩散与温度的关系、界面能与奥氏体与珠光体间的自由能之差来解释。形成温度降低，碳的扩散速度减慢，碳原子难以作较大距离的迁移，故只能形成片间距离较小的珠光体。珠光体形成

3、时，由于新的铁素体和渗碳体的相界面的形成将使系统的界面能增加，片间距离越小，相界面面积越大，界面能越高。增加的界面能由奥氏体与珠光体的自由能之差来提供，过冷度越大，奥氏体与珠光体的自由能差别越大，能够提供的能量越多，能够增加的界面面积越大，故片间距离就能减小。（3）片状珠光体的分类根据片间距离的大小，通常把珠光体分为:普通P:S0=150~450nm，光学显微镜下能清晰分辨出片层结构；Ar1-650℃索氏体S:S0=80~150nm，光学显微镜下很难分辨出片层结构；650-600℃屈氏体T:S0=30~80

4、nm，光学显微镜下无法分辨片层结构。但是在电子显微镜下观察各类片状P相似，只是片间距离不同而已600以下a珠光体形貌光镜下形貌电镜下形貌光镜形貌电镜形貌索氏体形貌托氏体形貌电镜形貌光镜形貌PST2、粒状(球状)珠光体颗粒状Cm均匀地分布在铁素体基体上的组织，F与Cm的机械混合物，F呈连续分布。按渗碳颗粒的大小，粒状P可以分为粗粒状P、粒状P、细粒状P和点状P。针状珠光体当钢中含有一定数量的Cr，在转变温度较低时，可形成针状珠光体，其组织外形呈黑色针状，整体呈冰花状。3.特殊形态的珠光体当钢中加入合金元素时，

5、碳化物形成元素的原子M可能取代渗碳体中部分铁原子，形成(Fe，M)3C合金渗碳体，也可能形成MC、M2C、M7C3、M23C6等合金碳化物。P的组织形态仍然主要是片状珠光体和粒状珠光体两种。但同时有一些特殊形态的P，如碳化物呈针状或纤维状的P。0.2％C-4%Mo钢在650℃保温2h后的组织纤维状珠光体纤维状碳化物与铁素体的聚合体以纤维状形态存在的特殊碳化物可以是Mo2C、W2C、VC、Cr7C3和TiC。纤维的直径约为20~50nm，而且在碳的质量分数为0.2%时，就可以使钢具有“全共析”组织。因此，这种

6、组织具有很好的力学性能，例如，含wC为0.2%和wMo为4%的钢，在600~650℃转变后其屈服强度可达770Mpa。二、珠光体的晶体结构1、珠光体相变的位向关系通常P均在奥氏体晶界上形核，然后向一侧的A晶粒内长大成珠光体团，P团中的F及Cm与被长入的A晶粒之间不存在位向关系，形成可动的非共格界面，但与另一侧的不易长入的A晶粒之间则形成不易动的共格界面，并保持一定的晶体学位向关系。在一个P团中的F与Cm之间存在着一定的晶体学位向关系，这样形成的相界面，具有较低的界面能，同时这种界面可有较高的扩散速度，以利于

7、P团的长大。2、珠光体的亚结构（F中）退火状态下的片P中，F内具有位错亚结构，位错密度约为107~108/cm2，在一片F中存在有亚晶界，构成许多亚晶粒。淬火回火的粒状P中F基体具有多边化亚结构。通过退火得到的粒状P中的F，由于在退火时发生了再结晶，位错密度较低，因此不出现亚晶粒。珠光体中渗碳体的亚结构认识还不清楚，从珠光体中萃取出来的渗碳体观察到了位错，同时也看到了由均匀刃型位错组成的小角度晶界。P相变的驱动力来自于新旧两相的体积自由能之差。相变的热力学条件是“要在一定的过冷度下相变才能进行”。§4-2珠

8、光体形成机制一、珠光体形成的热力学条件二、片状珠光体的形成机制1、珠光体相变的领先相珠光体形成的领先相，可以随相变发生的温度和奥氏体成分的不同而异。过冷度小时Cm是领先相；过冷度大时F是领先相。在亚共析钢中F是领先相，在过共析钢中Cm是领先相，而在共析钢中Cm和F作领先相的趋势相同。但一般认为共析钢中P形成时的领先相是Cm.2、珠光体的形成机理γ(0.77%C)→α(~0.02%C)+Cem(6.67%C)(面心