31-珠光体的组织形貌和物理本质解析课件

1、3. 共析分解与珠光体内蒙古科技大学 刘宗昌教授3. 共析分解与珠光体内蒙古科技大学 刘宗昌教授早在1864年，索拜（Sorby）首先在碳素钢中观察到这种转变产物。他建议称为：“珠光的组成物”，后来，定名为珠光体（Pearlite）。20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。 珠光体转变研究较早，20世纪已经成形，但不够成熟。 刘宗昌等人完成了珠光体转变理论上的更新。著有： 1）过冷奥氏体扩散型相变； 2）奥氏体形成与珠光体转变。早在1864年，索拜（Sorby）首先在碳素钢中观察到这种转 20世纪6080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

2、转变理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。 20世纪80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。 20世纪6080年代，主要在马氏3.1 珠光体的物理本质及其组织形态3.1 珠光体的物理本质及其组织形态(1)、珠光体的组织形貌 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。各种相的形态形形色色。有片状、细片状、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；相间沉淀组织也是珠光体

3、的一种特殊的组织形态。 (1)、珠光体的组织形貌 在钢中组成珠光体的相有铁素体、渗碳图31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。在光学显微镜下能够明显分辨出片层的珠光体，其片间距约为150450nm；片间距为80150nm的称索氏体，其片层在光学显微镜下难以分辨；片间距为3080nm的珠光体，称托氏体，只有在电镜下才能观察到片层结构。 图31片状珠光体组织形貌依片间距不同，分珠光体、索氏体、托粒状珠光体形貌图3-2 GrC15钢粒状珠光体组织 图33. 4Cr5MoV1Si钢球状退火组织, 粒状珠光体形貌图3-2 GrC15钢粒状珠光体组织 图33类珠光体形貌图3-4

4、X45CrNiMo4钢的类珠光体组织 类珠光体形貌图3-4 X45CrNiMo4钢的类珠光体组织 图35 TEM, H13钢的珠光体组织短棒状；（b）树林状；（c）丛针状图35 TEM, H13钢的珠光体组织片状珠光体、类珠光体和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 各类珠光体组织 的电镜照片片状珠光体、类珠光体和粒状珠光体的组织形貌。 托氏体、相间沉淀、类珠光体的TEM照片 托氏体、相间沉淀、类珠光体的TEM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3-6 SEM 亚共析钢的铁素体珠光体组织 图3-7 图38

5、Cu-11.8%Al800固溶处理后炉冷的共析组织 图38 Cu-11.8%Al800固溶处理后炉冷的共析（2）珠光体中的取向关系(经典说法)珠光体领域各相取向关系示意图（2）珠光体中的取向关系(经典说法)珠光体领域各相取向关系示奥氏体A1与珠光体中铁素体和渗碳体之间的位向关系是：在A1/F之间存在K-S关系： 011F/111A, F /A奥氏体A1与珠光体中铁素体和渗碳体之间的位向关系是：在A1/A1与渗碳体的位向关系在A1/渗碳体之间可存在Pitsch关系，该关系接近于：A1与渗碳体的位向关系在A1/渗碳体之间可存在Pitsc珠光体团中铁素体和渗碳体之间的位向关系，即F和渗碳体分别存在P

6、itschPetch关系：珠光体团中铁素体和渗碳体之间的位向关系，即F和渗碳体分珠光体团中的铁素体和渗碳体之间存在Bagayatski关系：珠光体团中的铁素体和渗碳体之间存在Bagayatski奥氏体与珠光体中两相的晶体学取向关系为: 奥氏体与珠光体中两相的晶体学取向关系为: （3）珠光体的片间距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 。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 。（3）珠光体的片间距片状珠光体中相邻两片渗碳体（或铁素体）中有两点原因： 1）转变温度愈低，碳原子

7、扩散速度愈小；2）过冷度愈大，形核率愈高。这两个因素与温度的关系都是非线性的。 因此,珠光体的片间距与温度的关系也应当是非线性的。 有两点原因： 1）转变温度愈低，碳原子扩散速度愈小；2）过冷珠光体片间距与形成温度之间的关系 Marder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： 珠光体片间距与形成温度之间的关系 Marder把碳素钢中珠光片间距与转变温度的线性关系图形（a）； 珠光体的片间距与温度的非线性关系（b）。 片间距与转变温度的线性关系图形（a）； 珠光体的片间距与温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。珠光体片间距与形成温度之间的关系 1-原线性共析；(4)、珠光体的定义许多教材和书刊称“珠光体为铁素体和渗碳体的机械混合物”。 此概念不正确，理由有三： 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。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。铁素体及碳化物两相是成比例的，有平衡相对量。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。(4)、珠光体的定义许多教材和书刊称“珠光体为铁素体和渗碳体珠光体的新定义：钢中的珠