热处理原理之珠光体转变

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1、第五章珠光体转变15.1研究珠光体型相变的意义珠光体是渗碳体和铁素体片层相间、交替排列形成的机械混合物。用符号P表示（Pearlite）。0.0218%6.69%0.77%含碳量铁素体渗碳体奥氏体晶体结构体心立方面心立方复杂斜方珠光体转变是单相奥氏体分解为铁素体和渗碳体两个新相的机械混合物的相变过程，因此珠光体转变必然发生碳的重新分布和铁的晶格改组。2共析钢的动力学曲线和IT图3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，共析碳钢约在A1~500℃温度之间发生，又称高温转变。由于相变

2、在较高的温度下进行，铁、碳原子都能进行扩散，所以珠光体转变是典型的扩散型相变。珠光体铁素体渗碳体硬度低而塑性高硬度高而脆性大两者合理的匹配，可得到综合力学性能良好的P4珠光体转变是钢中重要的相变，同时在热处理实践中也极为重要，因为在钢的退火与正火时所发生的都是珠光体转变。必须控制珠光体转变产物的形态，以保证所得组织具有所需要的强度、韧塑性等。要求退火或正火所得组织能满足最终热处理的需要。退火与正火最终热处理预备热处理5为了解决上述一系列问题，就必须对珠光体转变过程、转变机理、转变动力学、影响因素以及珠光体转变产

3、物的性能等进行深入的研究。另外，为使奥氏体能够过冷到低温，使之全部转变为马氏体或贝氏体，就必须要保证奥氏体在冷却过程中不发生珠光体转变。6㈠珠光体的组织形态珠光体铁素体渗碳体根据形态不同片状珠光体粒状珠光体针状珠光体两种最常见的珠光体组织5.2珠光体的组织形态与晶体结构7材料名称：共析钢浸蚀剂：4％硝酸酒精溶液处理情况：820℃加热保温后缓冷⑴片状珠光体渗碳体呈片状，是由一层铁素体和一层渗碳体层层紧密堆叠而成。89①珠光体团在一个原奥氏体晶粒内可形成3～5个珠光体团片层排列方向大致相同的区域，称为珠光体团或珠光

4、体晶粒在每一个珠光体团中，铁素体和渗碳体片大体上维持相同取向的小区域，称为珠光体领域10②珠光体的片间距离S0在片状珠光体中，一片铁素体和一片渗碳体的总厚度或相邻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：式中：C=8.02×104（Å·K）ΔT——过冷度（K）1112珠光体型相变为扩散型相变，铁素体片和渗碳体片的长大是受碳、铁原子的扩散控制的。当珠光体的形成温度下降时扩散系数减小长大速度减小S减小ΔT增加S与ΔT成反比13可见，S与Δ

5、T必然存在一定的定量关系。另一方面，在过冷度ΔT一定的情况下，若S过小，则由于铁素体和渗碳体的相界面的面积增大，导致相变阻力阻力之一的界面能增大；而体系的自由能差保持不变。结果是相变驱动力过小而相变不易进行。系统自由能变化均匀形核：非均匀形核：14③片状珠光体的分类通常所说的珠光体，是指在光学显微镜下能清楚分辨出片层状态的一类珠光体，而当片间距离小到一定程度后，光学显微镜就无法分辨不出片层的状态了。根据片间距离的大小，通常把珠光体分为普通珠光体P、索氏体S和屈氏体T。S：S0=0.25~0.08μm，很难分辨出

6、片层结构；P：S0>0.25μm，能清晰分辨出片层结构；T：S0<0.08μm，无法分辨片层结构。在光学显微镜下1516索氏体（500×）索氏体17索氏体（4700×）18屈氏体（400×）淬火马氏体屈氏体19屈氏体电镜形貌20渗碳体呈颗粒状，均匀地分布在铁素体基体上的组织，铁素体呈连续分布。⑵粒状珠光体21⑶针状珠光体当钢中含有一定数量的Cr，在转变温度较低时，可形成一类特异形态的珠光体，其组织外形呈黑色针状，整体呈冰花状。22㈡珠光体的晶体结构⑴珠光体相变的位向关系①珠光体与奥氏体之间的位向关系珠光体团奥氏

7、体形成可动的非共格界面珠光体团中的铁素体及渗碳体与被长入的奥氏体晶粒之间不存在位向关系与另一侧不易长入的奥氏体晶粒之间则形成不易动的共格界面保持一定的晶体学位向关系23珠光体形成时，铁素体与奥氏体之间的位向关系为(110)γ∥(112)α；[112]γ∥[110]α而在亚共析钢中，先共析铁素体与奥氏体之间的位向关系为(111)γ∥(110)α；[110]γ∥[111]α这两种位向关系不同，说明珠光体中铁素体与先共析铁素体具有不同的转变特性。珠光体中渗碳体与奥氏体的位向关系比较复杂。24存在着一定的晶体学位向关系

8、，这样形成的相界面具有较低的界面能，同时这种界面具有较高的扩散速度，以利于珠光体团的长大。珠光体形成时，铁素体与渗碳体之间的位向关系有两种类型。第一类(001)cem∥(2-1-1)α[100]cem∥[01-1]α[010]cem∥[111]α②珠光体团中的铁素体与渗碳体之间的位向关系第一类位向关系是珠光体晶核在有先共析渗碳体存在的奥氏体晶界上产生时测得的；25第二类(001)cem