31-珠光體的組織形貌和物理本質(zhì)解析課件

1、3. 共析分解與珠光體內(nèi)蒙古科技大學 劉宗昌教授3. 共析分解與珠光體內(nèi)蒙古科技大學 劉宗昌教授早在1864年，索拜（Sorby）首先在碳素鋼中觀察到這種轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。他建議稱為：“珠光的組成物”，后來，定名為珠光體（Pearlite）。20世紀上半葉對珠光體轉(zhuǎn)變進行了大量的研究工作，但在下半葉研究不夠活躍。 珠光體轉(zhuǎn)變研究較早，20世紀已經(jīng)成形，但不夠成熟。 劉宗昌等人完成了珠光體轉(zhuǎn)變理論上的更新。著有： 1）過冷奧氏體擴散型相變； 2）奧氏體形成與珠光體轉(zhuǎn)變。早在1864年，索拜（Sorby）首先在碳素鋼中觀察到這種轉(zhuǎn) 20世紀6080年代，主要在馬氏體和貝氏體相變等方面集中進行研究，而珠光體

2、轉(zhuǎn)變理論的研究缺乏迫切性；珠光體鋼應用也有限，故研究受到冷落。 20世紀80年代以后，珠光體相變的研究又引起人們的興趣。主要是由于珠光體鋼和珠光體組織的應用有了新的發(fā)展。如重軌鋼的索氏體組織及在線強化；非調(diào)質(zhì)鋼取代調(diào)質(zhì)鋼；高強度冷拔鋼絲等研究開發(fā)。使共析轉(zhuǎn)變的研究有了新的進展。 20世紀6080年代，主要在馬氏3.1 珠光體的物理本質(zhì)及其組織形態(tài)3.1 珠光體的物理本質(zhì)及其組織形態(tài)(1)、珠光體的組織形貌 在鋼中組成珠光體的相有鐵素體、滲碳體、合金滲碳體、各類合金碳化物。各種相的形態(tài)形形色色。有片狀、細片狀、極細片狀的；點狀、粒狀、球狀的；以及碳化物形狀不規(guī)則的類珠光體；相間沉淀組織也是珠光體

3、的一種特殊的組織形態(tài)。 (1)、珠光體的組織形貌 在鋼中組成珠光體的相有鐵素體、滲碳圖31片狀珠光體組織形貌依片間距不同，分珠光體、索氏體、托氏體三種。在光學顯微鏡下能夠明顯分辨出片層的珠光體，其片間距約為150450nm；片間距為80150nm的稱索氏體，其片層在光學顯微鏡下難以分辨；片間距為3080nm的珠光體，稱托氏體，只有在電鏡下才能觀察到片層結構。 圖31片狀珠光體組織形貌依片間距不同，分珠光體、索氏體、托粒狀珠光體形貌圖3-2 GrC15鋼粒狀珠光體組織 圖33. 4Cr5MoV1Si鋼球狀退火組織, 粒狀珠光體形貌圖3-2 GrC15鋼粒狀珠光體組織 圖33類珠光體形貌圖3-4

4、X45CrNiMo4鋼的類珠光體組織 類珠光體形貌圖3-4 X45CrNiMo4鋼的類珠光體組織 圖35 TEM, H13鋼的珠光體組織短棒狀；（b）樹林狀；（c）叢針狀圖35 TEM, H13鋼的珠光體組織片狀珠光體、類珠光體和粒狀珠光體的組織形貌。 a.片狀 珠光體 b.類珠光體 c.粒狀珠光體 各類珠光體組織 的電鏡照片片狀珠光體、類珠光體和粒狀珠光體的組織形貌。 托氏體、相間沉淀、類珠光體的TEM照片 托氏體、相間沉淀、類珠光體的TEM照片圖3-6 SEM 亞共析鋼的鐵素體珠光體組織 圖3-7 過共析鋼的滲碳體珠光體組織 圖3-6 SEM 亞共析鋼的鐵素體珠光體組織 圖3-7 圖38

5、Cu-11.8%Al800固溶處理后爐冷的共析組織 圖38 Cu-11.8%Al800固溶處理后爐冷的共析（2）珠光體中的取向關系(經(jīng)典說法)珠光體領域各相取向關系示意圖（2）珠光體中的取向關系(經(jīng)典說法)珠光體領域各相取向關系示奧氏體A1與珠光體中鐵素體和滲碳體之間的位向關系是：在A1/F之間存在K-S關系： 011F/111A, F /A奧氏體A1與珠光體中鐵素體和滲碳體之間的位向關系是：在A1/A1與滲碳體的位向關系在A1/滲碳體之間可存在Pitsch關系，該關系接近于：A1與滲碳體的位向關系在A1/滲碳體之間可存在Pitsc珠光體團中鐵素體和滲碳體之間的位向關系，即F和滲碳體分別存在P

6、itschPetch關系：珠光體團中鐵素體和滲碳體之間的位向關系，即F和滲碳體分珠光體團中的鐵素體和滲碳體之間存在Bagayatski關系：珠光體團中的鐵素體和滲碳體之間存在Bagayatski奧氏體與珠光體中兩相的晶體學取向關系為: 奧氏體與珠光體中兩相的晶體學取向關系為: （3）珠光體的片間距片狀珠光體中相鄰兩片滲碳體（或鐵素體）中心之間的距離稱為珠光體的片間距 。溫度是影響片間距大小的一個主要因素。隨著冷卻速度增加，奧氏體轉(zhuǎn)變溫度的降低，也即過冷度不斷增大，轉(zhuǎn)變所得的珠光體片間距不斷減小 。（3）珠光體的片間距片狀珠光體中相鄰兩片滲碳體（或鐵素體）中有兩點原因： 1）轉(zhuǎn)變溫度愈低，碳原子

7、擴散速度愈??；2）過冷度愈大，形核率愈高。這兩個因素與溫度的關系都是非線性的。 因此,珠光體的片間距與溫度的關系也應當是非線性的。 有兩點原因： 1）轉(zhuǎn)變溫度愈低，碳原子擴散速度愈??；2）過冷珠光體片間距與形成溫度之間的關系 Marder把碳素鋼中珠光體的片間距與過冷度的關系處理為線性關系： 珠光體片間距與形成溫度之間的關系 Marder把碳素鋼中珠光片間距與轉(zhuǎn)變溫度的線性關系圖形（a）； 珠光體的片間距與溫度的非線性關系（b）。 片間距與轉(zhuǎn)變溫度的線性關系圖形（a）； 珠光體的片間距與溫珠光體片間距與形成溫度之間的關系 1-原線性共析；2-修改后的非線性關系。珠光體片間距與形成溫度之間的關系 1-原線性共析；(4)、珠光體的定義許多教材和書刊稱“珠光體為鐵素體和滲碳體的機械混合物”。 此概念不正確，理由有三： 其一，由鐵素體滲碳體構成的組織不完全是珠光體，如碳素鋼中的上貝氏體、回火索氏體等也可以由此兩相組成。其二，珠光體不是混合物，而是由鐵素體滲碳體或碳化物有機結合的整合組織。是鐵素體和碳化物的有機結合，有序配合。鐵素體及碳化物兩相是成比例的，有平衡相對量。其三，珠光體中的鐵素體和碳化物是從奧氏體中共析共生出來的。而且兩相以界面相結合，各相之間具有位向關系。(4)、珠光體的定義許多教材和書刊稱“珠光體為鐵素體和滲碳體珠光體的新定義：鋼中的珠