《珠光体转变》课件

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1、第二章珠光体转变（6课时)§2-1钢的冷却转变概述图2-1TTT曲线IT图过冷奥氏体等温转变动力学图，TTT曲线，C曲线，IT曲线。反映温度-时间-转变量三者之间的关系。图2-2共析碳钢IT图Mf高温中温低温Ar1~550℃，Fe、C原子均可扩散。共析分解成珠光体----铁素体与渗碳体两相层片状机械混合物。珠光体团(或领域)----片层方向大致相同的珠光体，在一个奥氏体晶粒内可以形成3～5个珠光体团。高温转变图2-3层片状珠光体示意图原奥氏体晶界珠光体团中温转变550℃~220℃，C原子可扩散，Fe原子不能扩散。形成贝氏体--

2、--过饱和铁素体与渗碳体的非层片状混合物。上贝氏体：550℃稍下形成，羽毛状。在平行铁素体板条间分布有不连续的杆状渗碳体。下贝氏体：220℃稍上形成，针状。在针状铁素体内分布有细小渗碳体。图2-4(a)上贝氏体X600(b)下贝氏体X400非扩散型相变：Fe、C原子均不发生扩散，生成的马氏体与原奥氏体成分相同。马氏体：碳在α-Fe中的过饱和固溶体。马氏体相变是变温型相变，相变开始点Ms，终了点Mf。低温转变图2-5(a)低碳钢中的板条马氏体(X80)(b)高碳钢中的针状(片状)马氏体(X400)IT图形式的变化图2-6珠光体和

3、贝氏体两转变曲线的位置变化(a)部分相重叠（b)彼此分离（c)一前一后CT图过冷奥氏体连续冷却转变图，ContinuousCoolingTransformation（CCT）图，CT曲线，CCT曲线。一般采用快速膨胀仪测定。图2-7共析碳钢的CCT图珠光体转变中止线cc’线为珠光体转变中止线转变并未最后完成，但过冷奥氏体已停止分解。临界冷却速度VC（Vk）：是指使过冷奥氏体不发生分解，得到完全马氏体组织（包括AR）的最低冷却速度。§2-2珠光体的组织和性能珠光体的组织形态片状珠光体球状珠光体铁素体基体上分布着球状渗碳体。形成温

4、度(℃)片层间距(nm)珠光体PAr1~650500~700索氏体S650~600300~400屈氏体T600~550100~200(a)(b)图2-8(a)片状珠光体(b)球状珠光体珠光体的片层间距S0珠光体的片层间距与转变温度有关，与过冷度成反比。图2-9珠光体片层间距S0原因：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。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ΔT对应一定的S0。③ΔT愈大，碳在奥氏体中的扩散能力愈

5、小，扩散距离变短。另外，ΔGV会变大，可以增加较多的界面能，所以S0会变小。原奥氏体晶粒大小对S0无明显影响。但原奥氏体晶粒越细小，珠光体团直径也越细小。珠光体的力学性能片状珠光体的塑性变形基本上发生在铁素体片层内，渗碳体对位错滑移起阻碍作用，位错最大滑移距离等于片层间距S0。片层间距S0愈小，强度、硬度愈高，符合Hall-Petch关系：σs=σ0+kS0-1。球状珠光体的屈服强度取决于铁素体的晶粒大小(直径df），也符合Hall-Petch关系：σs=σ0+kdf-1/2。相同碳含量的球状珠光体强度和硬度低于片状珠光体，但

6、塑性、断裂强度和疲劳抗力高于片状珠光体，韧脆转化温度也较低。碳含量对铁素体-珠光体钢性能的影响同一碳含量的钢处理成不同组织时，马氏体的强度和硬度最高、塑形和韧性最低，珠光体则相反，贝氏体介于中间。珠光体组织最适合切削加工。HB170-250。图2-10碳含量对亚共析钢性能的影响碳含量/wt%图2-11碳含量对钢的韧性的影响试验温度/℃§2-3珠光体转变机理图2-12自由能-成分曲线珠光体转变是以扩散为基础并受扩散所控制，属形核长大型。珠光体形成的热力学在A1（T1）温度，γ、α、Fe3C三相的自由能-成分曲线有一共切线。在A1

7、温度以下温度T2，γ、α、Fe3C三相间可作三条共切线，共析成分的奥氏体的自由能在三条共切线之上。珠光体形成时的领先相从热力学上讲，铁素体与渗碳体都可能成为领先相。共析与过共析钢中，渗碳体为领先相。亚共析钢中，铁素体为领先相。珠光体的长大方式图2-13共析碳钢珠光体形成过程示意图珠光体的形核在奥氏体晶界上先形成一小片渗碳体（长成片状是为了减少应变能），通过邻近奥氏体不断供应碳原子而长大。珠光体的纵向长大由于形成了γ/α，γ/Fe3C相界面，在相界面前沿γ相中产生浓度差Cγ-α–Cγ-k，从而引起碳原子由α前沿向Fe3C前沿扩散

8、，同时，由于Cγ-α＞Cγ,Cγ＞Cγ-k，也会有碳原子离开铁素体与奥氏体界面向奥氏体内扩散，也会有碳原子由奥氏体内向渗碳体和奥氏体界面扩散。扩散的结果破坏了相界面的碳浓度平衡，为了恢复碳浓度平衡，渗碳体和铁素体就要向奥氏体中纵向长大。珠光体的横向生长Fe3C的横向生长使周围