第四章珠光体转变

2020/6/10
2、F为领先相（亚共析钢）
实验依据：
1）当c时，过冷A的稳定性提高不易形核，相对而
言，F先形核（结构相近）； 2）曾发现先共析Fe3C与P中的Fe3C在组织结构上不连续
的实例，但不普遍，对第一观点的连续问题产生怀疑。
3、小结
两者都可以作为P转变的领先相，通常： 亚共析钢—F领先形核 过共析钢—Fe3C领先形核 共析钢——两者皆可
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2、P交替形核长大机制
Fe3C薄片（形核）纵向长大
横向长大两侧c F片形成纵向长大 横向长大侧面c新Fe3C薄片
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F和Fe3C相间的片层
纵向长大机理(C原子的扩散):
C/--与F相接处A的碳含量 C /Fe3C--与Fe3C相接处A的碳含量
C/>C /Fe3CC原子扩散 C/ C /Fe3C 平衡被破 坏为了恢复平衡析出F(C/ ) 析出Fe3C(/Fe3C )
§4-1 珠光体的组织特征
一、珠光体的组织形态
1.片（层）状珠光体：一层F+一层Fe3C
珠光体团、珠光体领域
片层间距=一片F和一片Fe3C厚度之和 S0=(8.02/ T) ×103nm TS0 A1~650℃ 150~450nm 珠光体
为什么？
650~600℃ 80~150nm 索氏体
600~550 ℃ 30~80nm 2020/6/10
C原子扩散
破坏平衡
尖角处：Fe3C溶解 平面处：Fe3C析出
曲率半径相近的粒状Fe3C
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粒状P的形成：
微观缺陷（亚晶界）处：C原子扩散片状Fe3C破裂 尖角溶解
破裂的Fe3C 小片
粒状碳化物
平面析出
碳化物破裂＋碳的扩散＋碳化物析出
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45钢球化退火组织
屈氏体
三种珠光体组织
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2.粒（球）状珠光体：
F的基体上分布着Fe3C颗粒 二、珠光体的晶体学
①P晶核在纯A晶界上产生时：
②P晶核在A晶界上有先共析
Fe3C时。 三、珠光体的机械性能
45钢球化退火组织
1.片状P：① S0 （T）②P团直径 S0 、P团直径强度、硬度、塑性 S0 F 、Fe3C变薄 相界面 抗塑变能力
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一、一般概述
A(面心立方）F（体心立方）＋Fe3C (复杂斜方）
0.77％
0.0218％
6.69％
特点： 1.热力学条件：需要一定的的过冷度G<0 2.形核与长大：形核地点—A晶界或A孪晶界 3.原子的扩散：Fe远程自扩散与C远程异扩散
原子扩散＋点阵重构
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二、珠光体转变的领先相
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F和Fe3C向A晶粒内部纵向长大
3、P的分枝形成机制
P只是以纵向长大的方式进行，至于横向的展宽，并不是通 过横向重复形核，而是以分岔的方式进行。
Fe3C晶核纵向长大不断分枝 F在枝间形成
片层相间的P
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T8钢退火组织
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T12钢退火组织
四、粒状P的形成
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T12球化退火组织
§4-3 亚（过）共析钢的珠光体转变
四个区域：GSE----奥氏体单相区； G´SE´----伪共析转变区；GSE´----先共析F区； ESG´----先共析Fe3C区 一、伪共析转变
ESE´--- Fe3C在A中的溶解度曲线 GSG´---F在A中的溶解度曲线 亚（过）共析钢自A区快冷，先共析F（ Fe3C）来 不及析出，同时析出F和 Fe3C 伪共析组织—由成分偏离共析成分的过冷A分解形 成貌似共析体的组织。
1、Fe3C为领先相
实验依据： 1）P中Fe3C与先共析Fe3C的位向相同，P中的F与先共析F
的位向不同； 2）P中的Fe3C与先共析Fe3C在结构上是连续的；而P中的
F与先共析F在结构是不连续的； 3）游离Fe3C有促进P相变的作用，则它肯定作为晶核存
在，而游离F没有促进P出温度↓→先共析F↓ 2.先共析F的形态
1）等轴块状、网状、片状
随过冷A转变温度，形成的共析组织的含碳范围 特点：①组织特征与P转变完全相同；②F和Fe3C的量与P（平衡）不同，A 的碳含量越高， Fe3C量越多。
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二、亚共析钢中先共析F的析出
1.相变机构：合金Ⅰ
冷却到T1：A中产生F晶核----CA/FCA----C原子扩散----先共析F长大--CA ----进入伪共析转变区 先共析F+伪共析P
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三、片状P的形成
1、过程描述 P优先在过冷奥氏体的晶界上（孪晶界和未熔碳化物的边界上
也可以）形核——能量起伏、结构起伏、成分起伏 晶核的形状为片状——片状的E（弹性应变能）小 G
小；片状则C原子的来源广，且扩散的路程短。 晶核的形成和长大交替进行： 纵向长大—沿着片的长轴方向长大 横向长大—在纵向长大的同时，还进行横向形核，纵向长大
“派敦（登）处理”
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T12球化退火组织
2.粒状P： Fe3C颗粒的大小及分布 颗粒越小相界面硬度、强度 3.比较：①成分一定 HB、s 球P<片P 塑性 球P片P （F连续分布） ②强度相同：疲劳极限 球P片P ③球P在淬火时的变形开裂倾向小；
§4-2 珠光体转变机制
一、一般概述 二、珠光体的领先相 三、片状珠光体的形成 四、粒状珠光体的形成
1.过冷A直接分解形成粒状P 2.由片状P球化而成 3.淬火组织回火
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1、过冷A分解形成粒状P
特定条件： 1）奥氏体化温度较低，保温时间较短，加热转变未
充分进行； 2）转变为P的等温温度要高，等温时间足够长，或
者冷却速度极慢。
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2、片状P粒状P（胶态平衡理论）
尖角处（曲率半径小）—高碳浓度 平面处（曲率半径大）—低碳浓度
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重点： 1.掌握珠光体的组织形态与晶体结构； 2.掌握珠光体的形成机理； 3.掌握珠光体的力学性能； 4.掌握先共析转变； 难点： 1.珠光体（片状和粒状）的形成机理； 2.先共析产物的形成机理。
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T、转变温度降低驱动力、Fe、C原子活动能力
高温转变 Fe、C充分扩散 P 中温转变 C能扩散、 Fe不能 B 低温转变 Fe、C均不能扩散 M