珠光体与钢的退火和力学性能

与时间的关系：I 随 等温时间增大而增大， 随时间延长，晶界上 形核位置达到饱和， I 急剧下降到零； v与时间无关。
➢ 转变前有孕育期； ➢ 等温温度从A1点逐渐降低， 孕育期逐渐缩短，到最短(C 曲线鼻尖)，再到增长； ➢ 转变温度一定时，转变速 度随时间的延长逐渐增大， 达到极大值(转变量为50% 时),逐渐降低直至转变结束；
综上：珠光体形成时，纵向长大是渗碳体片和 铁素体片同时连续地向奥氏体中延伸，而横向长大 是渗碳体片与铁素体片交替堆叠增多。
随珠光体形成温度降低，渗碳体片和铁 素体片逐渐变薄缩短，同时两侧连续形成速 度及其纵向长大速度都发生改变，珠光体群 的轮廓也由块状逐渐变为扇形，继而为轮廓 不光滑的团絮状，即由片状珠光体逐渐变为 索氏体或屈氏体。
➢ 由于珠光体转变是扩散型相变，其形成过程与原子 扩散过程密切相关。当转变温度降低时，由于原子扩 散速度减慢，因而使晶体长大速度有减慢的倾向。但 是转变温度的降低使靠近珠光体的奥氏体中的碳浓度 差增大，增大了碳的扩散速度，又有促进晶体长大的 作用。
➢ 随着转变温度的降低，利于形成薄片状珠光体组织。 当浓度差相同时，片层间距越小，C原子运动的距离 越短，有增大珠光体长大速度的作用。
(5)合金元素通过影响P的形核率及长大速度，影响P 转变动力学。 (6)合金元素通过改变界面的表面能，影响P转变动力 学。
三）奥氏体晶粒度 晶粒越细，有利形核的晶界越多，P形成速
度越快
三向压应力除外
屈服强度与片间距的关系
主要原因是由于铁素体与渗碳体片薄时，相界面增多， 在外力作用下，抗塑性变形的能力增大，而且由于铁 素体、渗碳体片很薄，会使钢的塑性变形能力增大。 珠光体团直径减小，表明单位体积内片层排列方向增 多，使局部发生大量塑性变形引起应力集中的可能性 减小，因而既提高了强度，又提高了塑性。
主要内容
➢ 珠光体组织 ➢ 珠光体转变过程 ➢ 珠光体转变动力学 ➢ 珠光体的力学性能 ➢ 珠光体的应用
根据Fe3C的形态不同，珠光体主要分为 ——片状珠光体
粒状珠光体
a. 片状珠光体
金相形态
电镜形态
片层间距
ΔT 过冷度 C 与碳含量有关的常数
片间距的大小主要取决于珠光体的形成温度
——依片间距不同P转变
过冷奥氏体连续冷却 转变CCT图，是分析 连续冷却过程中奥氏 体的转变过程以及转 变产物的组织和性能 的依据，具有重要的 工程应用价值。
4.3.4 P转变的影响因素
除Co和Al(质量分数大于2.5%)外，所有常用合金元 素使P转变右移 除Ni和Mn外，所有常用合金元素使P转变上移
片状珠光体一般在两个 奥氏体A1和A2的晶界上形核， 然后向与其没有特定取向关 系的奥氏体A2晶粒内长大， 形成珠光体团。
先共析铁素体与母相奥氏体晶体学位向关系：
铁素体与奥氏体的位向关系：
{112}α // {110} γ ˂110>α // <112> γ
渗碳体与奥氏体之间晶体学位向关系：
充分进行，此时奥氏体中有许多未溶的残留碳化 物或许多微小的高浓度碳的富集区；
其次，转变为珠光体的等温温度高，等温时 间足够长或冷却速度极慢，这样可使渗碳体成为 颗粒(球)状，即获得粒状珠光体。
钢加热时的奥氏体化程度是过冷奥氏体是否形 成粒状珠光体的先决条件。
σcem/α
σcem/α σcem/cem
合金元素推迟珠光 体转变的作用，按 大小顺序为：Mo、 Mn、W、Ni、Si。
B只用于亚共析钢 中。
合金元素对P转变动 力学图的影响是很复 杂的，特别是钢中同 时含有几种合金元素 时，其作用并不是单 一合金元素作用的简 单叠加。
合金元素对P转变动力学的影响机制
(1)合金元素通过影响碳在奥氏体中的扩散速度，影 响P转变动力学。 (2)合金元素通过改变α 同素异构转变的速度，影 响P转变动力学。 (3)通过合金元素在奥氏体中的扩散和再分配，影响P 转变动力学。 (4)合金元素通过改变临界点，影响P转变动力学。
珠光体与钢的退火和力学性能
铁碳合金经奥氏体化后，如果以 慢速冷却，具有共析成分的奥氏体将 在略低于A1的温度通过共析转变，分 解为铁素体与渗碳体的双相组织，即 珠光体，这种转变称为珠光体转变。
如冷却速度较快，奥氏体可以被过 冷到A1以下宽达200⁰C左右的高温区 内发生珠光体转变。
钢铁材料在退火、正火时，都要发 生珠光体转变。
亚共析钢先共析相组织形态
块状
网状
魏氏组织（片状）
过共析钢先共析相形态
针状
wC=0.78% wMn=0.63% 奥氏体晶粒度为 5.25级的共析钢
与温度的关系： 随温度降低先增 加后减小，在 550⁰C 附近有一 极大值。
➢ 随着过冷度的增大(转变温度的降低)，奥氏体与珠 光体的自由能差增大，形核率有增大的趋势。但随过 冷度的增大，原子活动能力减弱，扩散系数减小，使 形核率有减小的倾向。
先共析渗碳体与铁素体位向关系：
渗碳体与铁素体位向关系：
珠光体转变的驱动力是珠光体与奥氏体的自由 能差。由于珠光体转变温度较高，原子能够长距离 扩散，珠光体又是在晶界形核，形核所需的驱动力 较小，所以在较小的过冷度下即可发生珠光体转变。
a. 珠光体转变热力学
b. 片状珠光体的形成机制
具体文字描述见课本73页
片状珠光体形成时碳的扩散
珠光体的分枝长大
正常的片状珠光体形 成时，铁素体与渗碳体是 交替配合长大的，但在某 些情况下，铁素体与渗碳 体不是交替配合长大的。
离异共析组织
c. 粒状珠光体的形成机制
通常奥氏体向珠光体转变总是形成片状，但在特定 的奥氏体化和冷却条件下，也有可能形成粒状珠光体。
特定条件： 奥氏体化温度低，保温时间短，加热转变未
A1~650 ⁰C
600~650 ⁰C
550~600 ⁰C
b. 粒状珠光体
在铁素体基体中分布着颗粒状渗碳体的组织称为粒状珠光体。
粒状珠光体一般是经过 球化退火处理后获得的。
随钢中的原始组织和退 火工艺不同，粒状珠光体的 形态也不一样。粒状珠光体 中碳化物的大小、形态和分 布，常常对最终热处理后的 组织和性能产生影响。