31-珠光体的组织形貌和物理本质解析课件.ppt

1、3.共析分解与珠光体内蒙古科技大学内蒙古科技大学 刘宗昌教授刘宗昌教授l早在早在18641864年，索拜（年，索拜（SorbySorby）首先在碳素钢中观察首先在碳素钢中观察到这种转变产物。他建议称为：到这种转变产物。他建议称为：“珠光的组成物珠光的组成物”，后来，定名为珠光体（后来，定名为珠光体（PearlitePearlite）。）。l2020世纪上半叶对珠光体转变进行了大量的研究工作，世纪上半叶对珠光体转变进行了大量的研究工作，但在下半叶研究不够活跃。但在下半叶研究不够活跃。珠光体转变研究较早，珠光体转变研究较早，2020世纪已经成形，但不够世纪已经成形，但不够成熟。成熟。刘宗昌等人完成

2、了珠光体转变理论上的更新。著有：刘宗昌等人完成了珠光体转变理论上的更新。著有：1 1）过冷奥氏体扩散型相变；）过冷奥氏体扩散型相变；2 2）奥氏体形成与珠光体转变。）奥氏体形成与珠光体转变。2020世纪世纪60608080年代，主要在马氏体和贝氏年代，主要在马氏体和贝氏体相变等方面集中进行研究，而珠光体转变理体相变等方面集中进行研究，而珠光体转变理论的研究缺乏迫切性；珠光体钢应用也有限，论的研究缺乏迫切性；珠光体钢应用也有限，故研究受到冷落。故研究受到冷落。2020世纪世纪8080年代以后，珠光体相变的研究又年代以后，珠光体相变的研究又引起人们的兴趣。主要是由于珠光体钢和珠光引起人们的兴趣。主

3、要是由于珠光体钢和珠光体组织的应用有了新的发展。如重轨钢的索氏体组织的应用有了新的发展。如重轨钢的索氏体组织及在线强化；非调质钢取代调质钢；高体组织及在线强化；非调质钢取代调质钢；高强度冷拔钢丝等研究开发。使共析转变的研究强度冷拔钢丝等研究开发。使共析转变的研究有了新的进展。有了新的进展。3.1 3.1 珠光体的物理本质珠光体的物理本质及其组织形态及其组织形态(1)、珠光体的组织形貌 l在钢中组成珠光体的相有铁素体、渗碳体、在钢中组成珠光体的相有铁素体、渗碳体、合金渗碳体、各类合金碳化物。合金渗碳体、各类合金碳化物。l各种相的形态形形色色。有片状、细片状、各种相的形态形形色色。有片状、细片状、

4、极细片状的；点状、粒状、球状的；以及极细片状的；点状、粒状、球状的；以及碳化物形状不规则的类珠光体；碳化物形状不规则的类珠光体；l相间沉淀组织也是珠光体的一种特殊的组相间沉淀组织也是珠光体的一种特殊的组织形态。织形态。图图31片状珠光体组织形貌片状珠光体组织形貌依片间距不同，分珠光体、索氏体、托氏体三种。在光学显依片间距不同，分珠光体、索氏体、托氏体三种。在光学显微镜下能够明显分辨出片层的珠光体，其片间距约为微镜下能够明显分辨出片层的珠光体，其片间距约为150150450nm450nm；片间距为；片间距为8080150nm150nm的称索氏体，其片层在光学显微的称索氏体，其片层在光学显微镜下难

5、以分辨；片间距为镜下难以分辨；片间距为303080nm80nm的珠光体，称托氏体，只的珠光体，称托氏体，只有在电镜下才能观察到片层结构。有在电镜下才能观察到片层结构。粒状珠光体形貌粒状珠光体形貌图3-2GrC15钢粒状珠光体组织图33.4Cr5MoV1Si钢球状退火组织,类珠光体形貌类珠光体形貌图图3-4 X45CrNiMo43-4 X45CrNiMo4钢的类珠光体组织钢的类珠光体组织 图图3 35 TEM,H135 TEM,H13钢的珠光体组织钢的珠光体组织短棒状；（短棒状；（b b）树林状；（）树林状；（c c）丛针状）丛针状片状珠光体、类珠光体和粒状珠光体的组织形貌片状珠光体、类珠光体和

6、粒状珠光体的组织形貌。a.片状珠光体b.类珠光体c.粒状珠光体l各类珠光体组织的电镜照片 托氏体、相间沉淀、类珠光体的托氏体、相间沉淀、类珠光体的TEM照片照片图3-6 SEM 亚共析钢的铁素体珠光体组织 图3-7 过共析钢的渗碳体珠光体组织 图38 Cu-11.8%Al800固溶处理后炉冷的共析组织（2 2）珠光体中的取向关系珠光体中的取向关系(经典说法经典说法)珠光体领域各珠光体领域各相取向关系示相取向关系示意图意图奥氏体奥氏体A1与珠光体中铁素体和渗与珠光体中铁素体和渗碳体之间的位向关系是：碳体之间的位向关系是：l在A1/F之间存在K-S关系：011F/111A,F/AA1与渗碳体的位向

7、关系与渗碳体的位向关系l在A1/渗碳体之间可存在Pitsch关系，该关系接近于：珠光体团中铁素体和渗碳体之间的位珠光体团中铁素体和渗碳体之间的位向关系，即向关系，即F和和渗碳体分别存在渗碳体分别存在PitschPetch关系：关系：珠光体团中的铁素体和珠光体团中的铁素体和渗碳体渗碳体之间存在之间存在Bagayatski关系：关系：奥氏体与珠光体中两相的晶体学取向关系奥氏体与珠光体中两相的晶体学取向关系为为:（3）珠光体的片间距）珠光体的片间距l片状珠光体中相邻两片渗碳体（或铁素体）片状珠光体中相邻两片渗碳体（或铁素体）中心之间的距离称为珠光体的片间距中心之间的距离称为珠光体的片间距 。l温度是

8、影响片间距大小的一个主要因素。温度是影响片间距大小的一个主要因素。随着冷却速度增加，奥氏体转变温度的降随着冷却速度增加，奥氏体转变温度的降低，也即过冷度不断增大，转变所得的珠低，也即过冷度不断增大，转变所得的珠光体片间距不断减小光体片间距不断减小 。有两点原因：有两点原因：l1）转变温度愈低，碳原子扩散速度愈小；）转变温度愈低，碳原子扩散速度愈小；2）过冷度愈大，形核率愈高。）过冷度愈大，形核率愈高。l这两个因素与温度的关系都是非线性的。这两个因素与温度的关系都是非线性的。因此因此,珠光体的片间距与温度的关系也应当是珠光体的片间距与温度的关系也应当是非线性的。非线性的。珠光体片间距与形成温度之

9、间的关系珠光体片间距与形成温度之间的关系 lMarder把碳素钢中珠光体的片间距与过冷度的关系处理为线性关系：So=TC 式中 C=8.02410(KA0)片间距与转变温度的线性关系图形（片间距与转变温度的线性关系图形（a a）；）；珠光体的片间距与温度的非线性关系（珠光体的片间距与温度的非线性关系（b b）。）。珠光体片间距与形成温度之间的关系珠光体片间距与形成温度之间的关系 1-原线性共析；2-修改后的非线性关系。(4)、珠光体的定义l许多教材和书刊称许多教材和书刊称“珠光体为铁素体和渗碳体的机械混合物珠光体为铁素体和渗碳体的机械混合物”。l此概念不正确，理由有三：此概念不正确，理由有三：

10、l其一，由铁素体渗碳体构成的组织不完全是珠光体，如碳素钢中其一，由铁素体渗碳体构成的组织不完全是珠光体，如碳素钢中的上贝氏体、回火索氏体等也可以由此两相组成。的上贝氏体、回火索氏体等也可以由此两相组成。l其二，珠光体不是混合物，而是由铁素体渗碳体或碳化物有机结其二，珠光体不是混合物，而是由铁素体渗碳体或碳化物有机结合的整合组织。是铁素体和碳化物的有机结合，有序配合。铁素体合的整合组织。是铁素体和碳化物的有机结合，有序配合。铁素体及碳化物两相是成比例的，有平衡相对量。及碳化物两相是成比例的，有平衡相对量。l其三，珠光体中的铁素体和碳化物是从奥氏体中共析共生出来的。其三，珠光体中的铁素体和碳化物是从奥氏体中共析共生出来的。而且两相以界面相结合，各相之间具有位向关系。而且两相以界面相结合，各相之间具有位向关系。珠光体的新定义：l钢中的钢中的珠光体是共析铁素体和共析碳化物的整珠光体是共析铁素体和共析碳化物的整合组织。合组织。不是不是“机械混合物机械混合物”。l强调铁素体和碳化物的来源是共析分解的共析分解的，所谓整合是指两相整体上以界面相结合，在界面处原子呈键合状态，两相以一定的位向关系相配合。