哈工大金属学与热处理上课课件 (11)

1、7.4 珠光体转变作业作业7.41. 阐述片状珠光体形成机制及形成过程。阐述片状珠光体形成机制及形成过程。2. 在什么条件下，奥氏体转变为片状珠光体？在什么条在什么条件下，奥氏体转变为片状珠光体？在什么条件下，奥氏体转变为粒状珠光体？件下，奥氏体转变为粒状珠光体？珠光体的性能取决珠光体的性能取决于什么？于什么？3. 什么是珠光体的片间距？影响片间距的主要因素是什什么是珠光体的片间距？影响片间距的主要因素是什么？片间距大小对珠光体机械性能有什么影响？么？片间距大小对珠光体机械性能有什么影响？4. 举出获得粒状珠光体的两种方法？决定渗碳体颗粒状举出获得粒状珠光体的两种方法？决定渗碳体颗粒状大小的主

2、要因素是什么？大小的主要因素是什么？ 5. 比较共析钢片状珠光体和粒状珠光体的机械性能，并比较共析钢片状珠光体和粒状珠光体的机械性能，并说明粒状珠光体性能较优的原因。说明粒状珠光体性能较优的原因。钢的过冷奥氏体转变曲线钢的过冷奥氏体转变曲线等温转变曲线等温转变曲线-“C”曲线曲线/ TTT曲线曲线珠光体转变珠光体转变7.4 珠光体转变珠光体转变主要内容：主要内容：1. 共析钢片状珠光体形成机制及形成过程共析钢片状珠光体形成机制及形成过程(难点难点)；2. 片状片状珠光体的机械性能珠光体的机械性能及及影响影响因素因素(重点重点)；3. 粒状珠光体粒状珠光体转变转变的机理的机理、形成过程形成过程以

3、及以及粒状珠光粒状珠光 体的体的性能特点性能特点；7.4 珠光体转变珠光体转变珠光体转变：珠光体转变：是过冷奥氏体在临界温度是过冷奥氏体在临界温度A1以下较高的温度范以下较高的温度范围内进行的转变（共析钢在围内进行的转变（共析钢在A1550之间），之间），又称高温转变。是典型的扩散型相变。又称高温转变。是典型的扩散型相变。奥氏体奥氏体A1以下以下珠光体珠光体P（ + Fe3C）面心立方面心立方（fcc） 0.77% C 体心立方体心立方（bcc） 0.0218%C 复杂斜方复杂斜方6.69%C7.4 珠光体转变珠光体转变珠光体组织的分类珠光体组织的分类 (a)片状珠光体片状珠光体 (b) 粒状

4、珠光体粒状珠光体珠光体的片间距珠光体的片间距S0 : 相邻两片相邻两片Fe3C(或或F)的平均距离。的平均距离。片间距示意图片间距示意图7.4 珠光体转变珠光体转变片状珠光体的组织形态片状珠光体的组织形态组织组织(1000)7.4 珠光体转变珠光体转变片状珠光体的组织形态片状珠光体的组织形态珠光体珠光体 (pearlite) / 粗珠光体粗珠光体 7.4 珠光体转变珠光体转变片状珠光体的组织形态片状珠光体的组织形态片状珠光体类型组织分为三种片状珠光体类型组织分为三种:屈氏体屈氏体 (troostite) / 极细珠光体极细珠光体索氏体索氏体 (sorbite) / 细珠光体细珠光体7.4 珠光

5、体转变珠光体转变片状珠光体的组织形态片状珠光体的组织形态珠光体晶粒示意图珠光体晶粒示意图“珠光体团珠光体团”、“珠光体领域珠光体领域”或珠光体晶或珠光体晶粒粒: 珠光体片层间距方向大致相同的区域。珠光体片层间距方向大致相同的区域。7.4 珠光体转变珠光体转变7.4 珠光体转变珠光体转变一、珠光体形成的热力学条件一、珠光体形成的热力学条件珠光体和奥氏体的自由能与温度的关系珠光体和奥氏体的自由能与温度的关系G = Gp-G01. 形核形核2. 长大长大（一）片状珠光体的形成（一）片状珠光体的形成7.4 珠光体转变珠光体转变二、片状珠光体的形成、组织和性能二、片状珠光体的形成、组织和性能1）成片形成

6、机制）成片形成机制2. 长大长大7.4 珠光体转变珠光体转变横向：交替形核与互相促进、制约增厚横向：交替形核与互相促进、制约增厚 （一）片状珠光体的形成（一）片状珠光体的形成7.4 珠光体转变珠光体转变2. 长大长大 片状珠光体刚形成时碳的浓度示意图片状珠光体刚形成时碳的浓度示意图（一）片状珠光体的形成（一）片状珠光体的形成1）成片形成机制）成片形成机制2. 长大长大7.4 珠光体转变珠光体转变横向：交替形核与互相促进、制约增厚横向：交替形核与互相促进、制约增厚 纵向：碳的扩散，纵向：碳的扩散，Fe3C片和铁素体片一同向前增长片和铁素体片一同向前增长 （一）片状珠光体的形成（一）片状珠光体的形

7、成铁原子自扩散完成晶格重构铁原子自扩散完成晶格重构1. 形核形核2. 长大长大（一）片状珠光体的形成（一）片状珠光体的形成7.4 珠光体转变珠光体转变7.4 珠光体转变珠光体转变（一）片状珠光体的形成（一）片状珠光体的形成片状珠光体组织片状珠光体组织 二、片状珠光体的形成二、片状珠光体的形成2. 长大长大7.4 珠光体转变珠光体转变2）分枝长大机制）分枝长大机制 珠光体中渗碳体片分枝长大机制示意图珠光体中渗碳体片分枝长大机制示意图渗碳体片以分枝方式纵向生长渗碳体片以分枝方式纵向生长 珠光体中渗碳体片分枝长大的情况珠光体中渗碳体片分枝长大的情况7.4 珠光体转变珠光体转变（一）片状珠光体的形成（

8、一）片状珠光体的形成7.4 珠光体转变珠光体转变（二）片状珠光体的性能（二）片状珠光体的性能珠光体的机械性能取决于：珠光体的机械性能取决于：1. 珠光体层片间距珠光体层片间距S0 2. 珠光体团尺寸珠光体团尺寸珠光体层片间距珠光体层片间距S0 与性能与性能7.4 珠光体转变珠光体转变（二）片状珠光体的性能（二）片状珠光体的性能7.4 珠光体转变珠光体转变（二）片状珠光体的性能（二）片状珠光体的性能珠光体团直径珠光体团直径Nd和片间距和片间距S0 与性能与性能7.4 珠光体转变珠光体转变（二）片状珠光体的性能（二）片状珠光体的性能珠光体团直径珠光体团直径Nd和片间距和片间距S0 与性能与性能7.

9、4 珠光体转变珠光体转变（二）片状珠光体的性能（二）片状珠光体的性能珠光体层片间距珠光体层片间距S0 与性能与性能3）由淬火组织回火获得）由淬火组织回火获得2）由过冷奥氏体直接分解而成）由过冷奥氏体直接分解而成1）由片状珠光体或片状珠光体加网状二次渗碳体球化而成（球化退火）由片状珠光体或片状珠光体加网状二次渗碳体球化而成（球化退火）1. 粒状珠光体的形成粒状珠光体的形成7.4 珠光体转变珠光体转变三、粒状珠光体的形成、组织和性能三、粒状珠光体的形成、组织和性能1）由片状珠光体或片状珠光体加网状二次渗碳体球化而成（球化退火）：）由片状珠光体或片状珠光体加网状二次渗碳体球化而成（球化退火）：1.

10、粒状珠光体的形成粒状珠光体的形成未溶渗碳体将在略高于未溶渗碳体将在略高于A1点温度保温将逐渐趋于球化点温度保温将逐渐趋于球化7.4 珠光体转变珠光体转变三、粒状珠光体的形成、组织和性能三、粒状珠光体的形成、组织和性能 片状珠光体形成粒状珠光体时球化过程示意图片状珠光体形成粒状珠光体时球化过程示意图7.4 珠光体转变珠光体转变三、粒状珠光体的形成、组织和性能三、粒状珠光体的形成、组织和性能 过共析钢中片状渗碳体和网状渗碳体球化过程示意图过共析钢中片状渗碳体和网状渗碳体球化过程示意图3）由淬火组织回火获得）由淬火组织回火获得2）由过冷奥氏体直接分解而成）由过冷奥氏体直接分解而成1）由片状珠光体或片

11、状珠光体加网状二次渗碳体球化而成（球化退火）由片状珠光体或片状珠光体加网状二次渗碳体球化而成（球化退火）1. 粒状珠光体的形成粒状珠光体的形成7.4 珠光体转变珠光体转变三、粒状珠光体的形成、组织和性能三、粒状珠光体的形成、组织和性能2. 粒状珠光体性能粒状珠光体性能 取决于粒状渗碳体的大小、形态和分布。取决于粒状渗碳体的大小、形态和分布。颗粒越细，强度越高；颗粒越均匀，韧性越好。颗粒越细，强度越高；颗粒越均匀，韧性越好。具有较好的切削加工性能及淬火工艺性能。具有较好的切削加工性能及淬火工艺性能。粒状渗碳体的大小、形态和分布与球化退火工艺有关（温度、冷速、时间）粒状渗碳体的大小、形态和分布与球

12、化退火工艺有关（温度、冷速、时间）而渗碳体的多少则决定于钢的碳含量。而渗碳体的多少则决定于钢的碳含量。7.4 珠光体转变珠光体转变 片状珠光体形成时成片形成机制示意图片状珠光体形成时成片形成机制示意图P粒状比粒状比P片拉伸性能比较片拉伸性能比较7.4 珠光体转变珠光体转变（一）珠光体的形核率（一）珠光体的形核率N 和长大速度和长大速度G四、珠光体转变动力学四、珠光体转变动力学（二）珠光体等温转变的动力学图（二）珠光体等温转变的动力学图7.4 珠光体转变珠光体转变四、珠光体转变动力学四、珠光体转变动力学(1)C%(2)合金元素合金元素四、珠光体转变动力学四、珠光体转变动力学 2. 奥氏体状态奥氏

13、体状态1. 化学成分的影响化学成分的影响（三）影响珠光体转变动力学的因素（三）影响珠光体转变动力学的因素7.4 珠光体转变珠光体转变(1)在在A1温度以下的高温区进行，对非合金钢约在温度以下的高温区进行，对非合金钢约在550720；(2)是渗碳体和铁素体交替组成的片层状组织，为共是渗碳体和铁素体交替组成的片层状组织，为共析转变；析转变；(3)在渗碳体和铁素体形核和长大的过程中，必须依在渗碳体和铁素体形核和长大的过程中，必须依靠碳的扩散，是扩散型相变；靠碳的扩散，是扩散型相变；(4)珠光体的形核率随转变温度的降低而增大，而原珠光体的形核率随转变温度的降低而增大，而原子的扩散随温度的降低而困难，故

14、珠光体转变的子的扩散随温度的降低而困难，故珠光体转变的温度温度时间曲线呈时间曲线呈C字形。字形。 珠光体转变的主要特点珠光体转变的主要特点片状珠光体：片状珠光体：组织：组织：( F + 片状渗碳体片状渗碳体)三种三种:珠光体珠光体索氏体索氏体屈氏体屈氏体性能：取决于性能：取决于片层间距片层间距的大小。的大小。 较高的强度，塑韧性偏低。较高的强度，塑韧性偏低。 片层间距愈小，其强度、片层间距愈小，其强度、 硬度愈高，同时塑性、韧性硬度愈高，同时塑性、韧性 也有所改善。也有所改善。 片间距影响因素：片间距影响因素： 过冷度（珠光体形成温度）过冷度（珠光体形成温度） 粒状珠光体：粒状珠光体： 组织：组织：(F + 粒状渗碳体粒状渗碳体)性能性能: 取决于取决于粒状渗