第三章 珠光体转变

1、材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用第三章第三章 珠光体转变珠光体转变材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用退火：退火：将钢加热至临界点Ac1以上或以下温度，保温后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。目的： （1）消除组织缺陷； （2）均匀化学成分及组织，细化晶粒，提高钢的力学性能，减少残 余应力；

2、（3）降低硬度，提高塑性和韧性，改善切削加工性能。获得珠光体组织的热处理工艺获得珠光体组织的热处理工艺材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用各种退火加热温度范围材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用正火：正火：将钢加热至Ac3或Acm以上适当温度，保温后在空气中冷却得到珠光体类组织的热处理工艺。与完全退火不同点：正火冷却速度较快，转变温度较低，因此获得的珠光体组织较细，钢的强度和硬度也较高。目的： （1）改善钢的切削加工性能； （2）消除热加工缺陷组织，均匀组织，细化晶粒，消除内应力； （3

3、）消除过共析钢的网状碳化物，便于球化处理； （4）提高普通结构零件的机械性能。应用：一般作为预备热处理，也可作大型或形状复杂零件的终热处理。材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用珠光体转变在热处理（退火与正火）实践中极为重要： 退火与正火可以作为最终热处理。退火与正火可以作为最终热处理。即工件经退火或正火后直接交付使用，因此在退火与正火时必须控制珠光体转变产物的形态，以保证退火与正火后所得到的组织具有所需的强度、塑性和韧性等。 退火与正火也可以作为预备热处理。退火与正火也可以作为预备热处理。即为最终热处理最好准备，这就要求退火或正火所得的组织

4、能满足最终热处理的需要。 保证不发生珠光体转变。保证不发生珠光体转变。为使奥氏体能过冷到低温，使之转变为马氏体或贝氏体，必须要保证奥氏体在冷却过程中不发生珠光体转变。 珠光体珠光体转变的过程转变的过程、转变机理转变机理、转变动力学转变动力学、影响因素影响因素、珠光体转变珠光体转变产物性能产物性能。学习珠光体转变的意义：学习珠光体转变的意义：材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用 珠光体的组织形态、晶体结构；珠光体的组织形态、晶体结构； 珠光体的形成过程、形成机制以及形成的热力学条件；珠光体的形成过程、形成机制以及形成的热力学条件； 亚（过）共

5、析钢的珠光体转变、先共析相的析出条件；亚（过）共析钢的珠光体转变、先共析相的析出条件； 珠光体转变动力学和影响因素；珠光体转变动力学和影响因素； 珠光体的力学性能、影响力学性能的因素；珠光体的力学性能、影响力学性能的因素；本章知识点：本章知识点：材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用 何为珠光体? 珠光体是奥氏体发生共析转变所形成的铁素体与渗碳体的共析体。 何为珠光体转变？CFe3共析相变共析相变平衡相变平衡相变扩散型相变扩散型相变材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用3.1 3.1 珠光体

6、的组织特征珠光体的组织特征典型形态：片状或层状 是铁素体薄层和渗碳体薄层交替重叠的层状复相物，也称片状珠光体，如图所示。图3-1 共析碳钢的片状珠光体组织符号：P （Pearlite）含碳量c0.77；材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用珠光体材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用珠光体间距：珠光体间距： 在片状珠光体组织中，一对铁素体片和渗碳体片的总厚度称为在片状珠光体组织中，一对铁素体片和渗碳体片

7、的总厚度称为“珠光体珠光体片层间距片层间距”，以，以S0表示。表示。珠光体团：珠光体团：片层方向大致相同的区域称为片层方向大致相同的区域称为“珠光体团珠光体团”或或“珠光体晶粒珠光体晶粒” 。片状珠光体示意图材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用片层间距大小和珠光体团影响因素：片层间距大小和珠光体团影响因素：珠光体的片层间距大小主要取决于珠光体的形成温度。在连续冷却条件下，冷却速度愈大，珠光体的形成温度愈低，即过冷度愈大，则片层间距S0就愈小。材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用材料科学与

8、工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用片状珠光体的分类：片状珠光体的分类：材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用屈氏体屈氏体材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用珠光体珠光体材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用索氏体索氏体材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用屈氏体屈氏体材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与

9、与 应应 用用T12A钢的粒状珠光体组织钢的粒状珠光体组织球状珠光体的组织特征球状珠光体的组织特征组成：组成：铁素体基体铁素体基体粒状渗碳体粒状渗碳体典型形态典型形态：球状或粒状球状或粒状材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用3.2 3.2 珠光体转变机制珠光体转变机制2珠光体转变时的领先相1珠光体的形成过程3亚（过）共析钢的珠光体转变材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用2珠光体的形成过程（1）片状珠光体的形成过程相组成： （ + Fe3C ）碳含量： 0.77% 0.02% 6.69%点

10、阵结构：面心立方 体心立方 复杂斜方材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用l 珠光体的形核珠光体的形核形核部位形核部位条件： 能量、成分和结构起伏奥氏体晶界奥氏体晶界奥氏体晶内（温度较低）奥氏体晶内（温度较低）材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用珠光体转变时的领先相珠光体转变时的领先相: : 过冷度小时渗碳体是领先相，过冷度大时铁素体是领先相； 在亚共析钢中铁素体是领先相，在过共析钢中渗碳体是领先相； 在共析钢中两者为领先相的几率相同，但一般认为领先相是渗碳体。珠光体铁素体渗碳体领先相？（

11、相变温度和奥氏体成分）材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用领先相领先相FeFe3 3C C形状形状: :材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用横向长大横向长大是渗碳体片与铁素体片交替堆叠增多。是渗碳体片与铁素体片交替堆叠增多。纵向长大纵向长大是渗碳体片和铁素体片同时连续地向奥是渗碳体片和铁素体片同时连续地向奥氏体中延伸；氏体中延伸；片状珠光体形成过程示意图片状珠光体形成过程示意图材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用GESP温度碳含量C/

12、cemCC/C/C/cemC%BAC/C/C%CSC%BA Fe3CC%CS Ccem/C/cem珠光体形成时碳的扩散过程珠光体形成时碳的扩散过程：ASFe3CAS B B材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用珠光体转变过程珠光体转变过程材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用（2 2）粒状珠光体的形成过程）粒状珠光体的形成过程渗碳体片存在内部缺陷，在亚晶界处出现沟槽渗碳体片存在内部缺陷，在亚晶界处出现沟槽材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用

13、用片状渗碳体破断、球化过程示意片状渗碳体破断、球化过程示意图图材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用片状渗碳体破断、球化过程片状渗碳体破断、球化过程材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用获得粒状珠光体的途径：获得粒状珠光体的途径：材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用获得粒状珠光体的途径：获得粒状珠光体的途径：（二）（二） 片状珠光体的低温退火片状珠光

14、体的低温退火 界面能减小的自发趋势（片状球化和析出相长大）。材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用获得粒状珠光体的途径：获得粒状珠光体的途径：300500 C500650 C材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用获得粒状珠光体的途径：获得粒状珠光体的途径：（四）形变球化：（四）形变球化： 若在稍高于临界点Ar3施加大应变量形变，形变后等温或缓冷处理，可以直接获得铁素体加细小弥散渗碳体的球化组织。材料科学

15、与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用3 亚（过）共析钢的珠光体转变（1）伪共析转变）伪共析转变亚共析钢亚共析钢缓慢冷却缓慢冷却时，先共析铁素体时，先共析铁素体+珠光体。珠光体。过共析钢过共析钢缓慢冷却缓慢冷却时，先共析渗碳体时，先共析渗碳体+珠光体。珠光体。 材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用亚（或过）共析钢亚（或过）共析钢较快速度冷却较快速度冷却时，奥氏体中同时析出铁时，奥氏体中同时析出铁素体和渗碳体，即珠光体组织，成分并非共析成分素体和渗碳体，即珠光体组织，成分并非共析成分伪伪共析转变。共

16、析转变。材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用(2) 亚（过）共析钢先共析相的析出亚（过）共析钢先共析相的析出先共析相量的影响：先共析相量的影响：先共析相的量的影响因素：碳在奥氏体中的扩散（碳含量，析出温度，先共析相的量的影响因素：碳在奥氏体中的扩散（碳含量，析出温度，冷却速度）。冷却速度）。碳含量碳含量 ( (或或) )，冷却速度，冷却速度 ，析出温度，析出温度 ，先共析量，先共析量 。材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用先共析相形貌的影响：先共析相形貌的影响：A，亚共析钢：，亚共析钢：

17、当奥氏体晶粒较细小，等温温度较高或冷却速度较当奥氏体晶粒较细小，等温温度较高或冷却速度较慢时慢时，Fe原子可以充分扩散，所形成的先共析铁素原子可以充分扩散，所形成的先共析铁素体一般呈体一般呈等轴块状等轴块状。当奥氏体晶粒较粗大，冷却速度较快时，当奥氏体晶粒较粗大，冷却速度较快时，先共析先共析铁素体可能沿奥氏体晶界呈铁素体可能沿奥氏体晶界呈网状网状析出。析出。当奥氏体成分均匀、晶粒粗大、冷却速度又比较当奥氏体成分均匀、晶粒粗大、冷却速度又比较适中时适中时，先共析铁素体有可能呈，先共析铁素体有可能呈片（针）状片（针）状，沿，沿一定晶面向奥氏体晶内析出，此时铁素体与奥氏一定晶面向奥氏体晶内析出，此时

18、铁素体与奥氏体有共格关系。体有共格关系。材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用B，过共析钢：，过共析钢：先共析渗碳体的形态可以是先共析渗碳体的形态可以是粒状、网状或针（片）状粒状、网状或针（片）状。 过共析钢在过共析钢在奥氏体成分均匀、晶粒粗大奥氏体成分均匀、晶粒粗大的情况下，渗碳体一般呈的情况下，渗碳体一般呈网状网状或针（片）状或针（片）状渗碳体，此时将显著增大钢的渗碳体，此时将显著增大钢的脆性脆性。材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用组织控制：组织控制：工业上，工业上，片（针）状片（针

19、）状铁素体或渗碳体铁素体或渗碳体加加珠光体珠光体的组织称为的组织称为魏氏组织魏氏组织。魏氏组织魏氏组织晶粒粗大晶粒粗大机械性能（尤其塑性和冲击性能）显著降机械性能（尤其塑性和冲击性能）显著降低低钢的脆性转折温度升高；钢的脆性转折温度升高；魏氏组织魏氏组织采用细化晶粒的采用细化晶粒的正火、退火正火、退火以及以及锻造锻造等等。等等。材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用3.3 珠光体转变动力学珠光体转变动力学 1珠光体的形核率珠光体的形核率I和长大速度和长大速度G 2珠光体转变动力学图珠光体转变动力学图 3先共折相的长大动力学先共折相的长大动力学

20、 4影响珠光体转变动力学的因素影响珠光体转变动力学的因素材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用1珠光体的形核率珠光体的形核率I和长大速度和长大速度G（1）形核率与转变温度）形核率与转变温度T 在均匀形核：在均匀形核：一方面：一方面：随转变随转变温度温度T降低，降低，过冷度增大，奥氏体与珠光体的自由能差增大，即相变过冷度增大，奥氏体与珠光体的自由能差增大，即相变驱动力驱动力Gv增大，使临界形核功增大，使临界形核功W减小减小, 使形核率使形核率I增大增大。中

21、间出现最大值；。中间出现最大值；另一方面：另一方面：随转变随转变温度温度T降低降低，原子扩散能力减弱，因，原子扩散能力减弱，因Q基本不变，使基本不变，使形核率形核率I减小减小。材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用两者都具有极大值特征，其极大值约在两者都具有极大值特征，其极大值约在550左右。左右。共析钢的形核率和晶体长大速度与转变温度的关系共析钢的形核率和晶体长大速度与转变温度的关系材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用（2）长大速度）长大速度G与转变温度与转变温度T转变温度较高时珠光体团

22、一般长大成等轴类球形，各个方向上的转变温度较高时珠光体团一般长大成等轴类球形，各个方向上的长大速度长大速度G基本相等，可由下式表示：基本相等，可由下式表示：S0 为珠光体的片层间距；为珠光体的片层间距；Dc为为C在奥氏体中的扩散系数；在奥氏体中的扩散系数；K为常数。为常数。由于由于S0反比于过冷度反比于过冷度T，而，而K正比于正比于T，所以式可改写为，所以式可改写为T , T , S0 ,C扩散距离扩散距离 ，G ；T , Dc , G ；材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用两者都具有极大值特征，其极大值约在两者都具有极大值特征，其极大值约

23、在550左右。左右。共析钢的形核率和晶体长大速度与转变温度的关系共析钢的形核率和晶体长大速度与转变温度的关系材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用（3）形核率）形核率I和长大速度和长大速度G与转变时间的关系与转变时间的关系当转变温度一定时，随转变当转变温度一定时，随转变时间延长时间延长，形核率形核率I逐渐增大逐渐增大。等温保持时间对珠光体的等温保持时间对珠光体的长大速度长大速度G则无明显的影响则无明显的影响。共析钢珠光体形核率与转变时间的关系共析钢珠光体形核率与转变时间的关系材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原

24、理理 与与 应应 用用2珠光体转变动力学图珠光体转变动力学图根据不同温度下珠光体的形核率和长大速度与时间的关系，根据不同温度下珠光体的形核率和长大速度与时间的关系，共共析钢析钢的珠光体等温转变动力学曲线如图中实线所示：的珠光体等温转变动力学曲线如图中实线所示：共析钢的珠光体等温转变动力学曲线共析钢的珠光体等温转变动力学曲线材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用3先共折相的长大动力学先共折相的长大动力学亚共析钢亚共析钢（先共析铁素体在奥氏体晶界上的长大方向有两个）：先共析铁素体在奥氏体晶界上的长大方向有两个）： 一是沿奥氏体晶界长大（长度方向）

25、；一是沿奥氏体晶界长大（长度方向）； 二是向奥氏体晶内长大（厚度方向）二是向奥氏体晶内长大（厚度方向）：式中，式中，S为铁素体片的半厚度；为铁素体片的半厚度；t为铁素体长大时间；为铁素体长大时间；为系数。为系数。先共析铁素体先共析铁素体的转变动力学曲线也呈的转变动力学曲线也呈“C”字形，通常字形，通常位于珠光体位于珠光体转变动力学曲线的左上方转变动力学曲线的左上方。并且随着钢中碳含量的增高，先共析。并且随着钢中碳含量的增高，先共析铁素体的析出线移向右下方。铁素体的析出线移向右下方。对于过共析钢对于过共析钢，若奥氏体化温度在，若奥氏体化温度在Acm点以上，则在等温转变过程点以上，则在等温转变过程

26、中于珠光体转变动力学曲线的中于珠光体转变动力学曲线的左上方有一条先共析渗碳体析出线左上方有一条先共析渗碳体析出线。这条先共析渗碳体析出线，随钢中碳含量的增高，逐渐移向左上方。这条先共析渗碳体析出线，随钢中碳含量的增高，逐渐移向左上方。材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用4影响珠光体转变动力学的因素影响珠光体转变动力学的因素(1) 加热温度和保温时间加热温度和保温时间(2) 碳含量碳含量(3) 合金元素合金元素(4) 奥氏体晶粒度奥氏体晶粒度(5) 应力和塑性变形应力和塑性变形材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原

27、 理理 与与 应应 用用（1）加热温度和保温时间的影响）加热温度和保温时间的影响 奥氏体不均匀有利于珠光体的转变。奥氏体不均匀有利于珠光体的转变。（低（低C C区形成铁素体，高区形成铁素体，高C C区形成渗碳体，加速区形成渗碳体，加速C C的扩散，促进的扩散，促进P P形成）形成） 未溶解的渗碳体，可以作为共析相的非均匀成核或领先相。未溶解的渗碳体，可以作为共析相的非均匀成核或领先相。如如奥氏体化奥氏体化温度提高，保温时间延长温度提高，保温时间延长，导致，导致 (P(P转变速度降低转变速度降低) )：降低加热温度，缩短保温时间，加速珠光体的转变！降低加热温度，缩短保温时间，加速珠光体的转变！材

28、料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用 （2）碳含量的影响）碳含量的影响 对于亚共析钢，奥氏体中碳含量，析出先共析铁素体的孕育期 ，析出速度减慢 。珠光体转变的孕育期 ，转变速度减慢 。 对于过共析钢，在完全奥氏体化情况下，随着钢中碳含量 ，先共析渗碳体析出的孕育期 ，析出速度增大 。珠光体转变的孕育期 ，转变速度增大 。 如果不完全奥氏体化（加热温度在A1和Acm之间），加热组织为不均匀奥氏体加残余碳化物，则具有促进珠光体形核和晶体长大的作用，使珠光体转变时的孕育期 ，转变速度材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原

29、 理理 与与 应应 用用（3）合金元素的影响）合金元素的影响常用合金元素（除Co 外）使钢的TTT曲线右移；常用合金元素（除Ni、Mn外）使珠光体转变的“鼻尖”温度移向高温。影响机制影响机制: 合金元素自扩散的影响合金元素自扩散的影响观点1：合金元素在转变后期间接影响着珠光体的转变，主要影响了碳在奥氏体中的扩散速度以及相变临界点引起的。观点2：转变初期就受合金元素的扩散所控制，合金元素较低的扩散速度降低了珠光体的转变速度。观点3：当转变温度较高和合金元素含量较高，转变初期受合金元素的扩散所控制，因此使得珠光体转变速度降低。材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理

30、 与与 应应 用用 合金元素对碳扩散的影响合金元素对碳扩散的影响 大多数降低碳的扩散，Co则提高了扩散速度； 合金元素对合金元素对的影响的影响 如 Co则提高了的转变速度； 合金元素对相变临界点的影响合金元素对相变临界点的影响 Ni，Mn降低A1，减小过冷度，珠光体转变速度降低；而Co提高了A1，增 大过冷度，珠光体转变速度加快； 合金元素对合金元素对界面移动的拖拽作用界面移动的拖拽作用 Mn和Mo在界面聚集，阻止了界面移动的拖拽作用，从而降低先共析铁素体的长大速度，降低珠光体的形成速度。材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用（3）奥氏体晶粒

31、度的影响）奥氏体晶粒度的影响 奥氏体奥氏体晶粒细小晶粒细小，单位体积内的晶界面积增大，珠光体的，单位体积内的晶界面积增大，珠光体的形核部位增多形核部位增多，将促进珠光体的形成。细小的奥氏体晶粒也将促进先共析铁素体和先共将促进珠光体的形成。细小的奥氏体晶粒也将促进先共析铁素体和先共析渗碳体的析出。析渗碳体的析出。（4）应力和塑性变形的影响）应力和塑性变形的影响对奥氏体施加对奥氏体施加拉应力或进行塑性变形拉应力或进行塑性变形，加速珠光体的转变。加速珠光体的转变。 晶体点阵畸变和位错密度增高，有利于晶体点阵畸变和位错密度增高，有利于C和和Fe原子的扩散及晶体点阵重构，原子的扩散及晶体点阵重构，促进珠

32、光体的形核和晶体长大，加速珠光体的转变。变形温度越低，珠光体转变促进珠光体的形核和晶体长大，加速珠光体的转变。变形温度越低，珠光体转变速度就越大。速度就越大。对奥氏体施加对奥氏体施加等向压应力等向压应力，减慢珠光体的形成速度减慢珠光体的形成速度。 原子迁移阻力增大，原子迁移阻力增大，C和和Fe原子的扩散及晶体点阵重构困难，将降低珠光体原子的扩散及晶体点阵重构困难，将降低珠光体的形成温度，减慢珠光体的形成速度的形成温度，减慢珠光体的形成速度。材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用3.4 珠光体转变产物的机械性能珠光体转变产物的机械性能机械性能与

33、成分和热处理工艺有关： 不同形态P，性能不同； 对于片状P，由层片间距决定； 先共析F和Fe3C含量不同，性能不同。材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用影响因素：影响因素：片层间距片层间距和和珠光体团的直径珠光体团的直径* * * 片层间距以及珠光体团直径减小，珠光体的强度、塑性均提高：片层间距以及珠光体团直径减小，珠光体的强度、塑性均提高： 片层间距， 层片变薄，相界面，抗塑性变形能力 ； 层片变薄，可通过滑移或弯曲产生塑性变形，塑性变形能力 ； 珠

34、光体团直径 ， 单位体积片层排列方向 ，局部发生大量变形引起的应力集中可能性 ，强度和塑性 ；连续冷却珠光体组织：连续冷却珠光体组织： 强度和塑性降低材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用(2) 粒状珠光体的力学性能粒状珠光体的力学性能 强度、硬度稍低于片状强度、硬度稍低于片状P，塑性较高塑性较高。原因： 粒状珠光体中铁素体与渗碳体的相界面较片状珠光体少，强度和硬度稍低； 渗碳体呈粒状分散在连续的铁素体基体上，对位错运动的阻碍作用较小， 使塑性提高； 碳化物颗粒越细小，硬度和强度就越高； 碳化物颗粒越接近等轴状，分布越均匀，韧性越好。粒状珠光

35、体组织的加工性能：粒状珠光体组织的加工性能： 切削性好，冷挤压成形性好，加热淬火时变形和开裂倾向性小。材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用2铁素体加珠光体的机械性能铁素体加珠光体的机械性能机械性能影响因素：机械性能影响因素：珠光体和铁素体的相对含量，铁素体晶粒大小，珠珠光体和铁素体的相对含量，铁素体晶粒大小，珠光体片层间距，铁素体化学成分。光体片层间距，铁素体化学成分。强度和韧性：强度和韧性：珠光体量增加对钢的强度和韧性的作用增大。珠光体量增加对钢的强度和韧性的作用增大。l 钢的成分一定，随冷却速度增大，先共析铁素体量减少，珠光体量增多；l

36、 完全奥氏体化情况下，钢中碳含量增高，先共析铁素体量减少，而珠光体量增多； 屈服强度：屈服强度：主要取决于铁素体晶粒尺寸的大小主要取决于铁素体晶粒尺寸的大小材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用随珠光体量增加，随珠光体量增加，铁素体铁素体晶粒尺寸大小对强度的晶粒尺寸大小对强度的影响减小影响减小。越接近越接近共析共析成分，珠光体对强度的影响就越大，珠光体片层间成分，珠光体对强度的影响就越大，珠光体片层间距的作用就愈距的作用就愈明显明显。材料科学与工程学院材料科学与工程学院 固固 态态 相相 变变 原原 理理 与与 应应 用用脆性转折温度脆性转折温度随珠光体量增