珠光体形核_长大理论

成果 , 并且依据电子显微镜观察 , 进一步阐述了共析分解 的新机 制 , 对于 相间沉 淀 机理做 了新的 解释 , 重申了 珠 光体的新概念 认为 : 珠光体是共析 铁素体和共析渗碳体 ( 或碳化物 ) 构成的整合组织 , 不是机械化 合物 珠光体的 形核 长大是以界面扩散为主进行的相变 过冷奥氏 体在一定过冷度下 , 将出现贫碳区和富碳区的涨落 加上随 机 出现 的结构涨落、 能量涨落 , 非线性的因果正反馈相互作 用 , 在贫碳 区建构铁 素体核 坯的同 时 , 在 富碳区 也建构 渗 碳体 ( 或碳化物 ) 的核坯 , 共同组成珠光体的晶核 ( F + Fe3C) 铁素体和渗碳体两相是共 析共生 , 协同长大 , 不存在 领 先相 相间沉淀 是珠光体转变的一个特例 , 应用共析分解的新理论解释了 相间沉 淀 机理
图1 Fig. 1
SEM ,T8 钢 550 ! 等温 形成的一个珠光体团
SEM, one of pearlite corps of T8 steel formed isothermally at 550 !
刘宗昌 : 球光体形核 长大理论的 更新
303 化时 , 奥 氏 体 中存 在 碳的 质 量 分数 高 达 1 4% ~ 1 7% 的富碳区, 相对地必然存在低于钢的平均含碳 量的贫碳区 按照系 统科学的自组 织理论[ 1, 2] , 过冷奥氏体 在一定过冷度 ( T ) 下, 将出现贫碳区和富碳区的 涨落 加上随机出现的结构涨落、 能量涨落 , 一旦满 足形核条件时, 则在贫碳区建构铁素体核坯的同时, 在富碳区也建构渗碳体 ( 或碳化物 ) 的核坯 , 二者是 同时同步, 共析共生, 非线性相互作用 , 互为因果 , 共 同组成一个珠光体的晶核 ( F + Fe3 C) 这种演化机 制属于放大型的因果正反馈作用, 它使微小的随机 涨落经过连续的相互作用逐级增强, 而使原系统 ( 奥 氏体 ) 瓦解, 建构新的稳定结构 ( 珠光体 ) 因此, 共 析分解时, 是铁素体和渗碳体共析共生, 共同建构珠 光体形核( F+ Fe3 C) 的整合机制 至今, 尚未发现珠 光体转变时单独的铁素体 领先相晶核 或者单独的 渗碳体 领先相晶核
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20 世纪 80 年代 S A Hackney 用高分辨率透射电 子显微镜研究珠光体转变, 观察了 F/ A, C/ A 界面的 结构及界面形成过程, 发现在界面上存在铁素体和渗 碳体平直的相界面及共享台阶 表明珠光体晶核形 成后依靠共享台阶长大, 说明珠光体晶核的两相 ( 铁 素体+ 渗碳体) 同时同步形成, 共析共生, 共享台阶协 同长大 综上所述, 共析分解不存在领先相
从动力学上分析, 常见的碳素钢的 TTT 图中 ( 图
F+ Fe 3C
略) , 在 550 ! 附 近 ( 鼻 温 ) 的 孕育期 极短 , 均 约为 0 5 s左右 如 T 10 钢 , 在 TTT 图的鼻温处, 经过 0 5 s 的等温时间, 共析分 解反应就将完成 显然珠光 体转变在此极短的时间内, 在 550 ! 保温 0 5 s 即形 成珠光体 , 完成 ( F + Fe 3C) 形核 长大 此事实足以 说明组成珠光体的两相 , 铁素体和渗碳体 , 是共析共 生的 , 同时形成的 , 没有 领先 和 随后 之分 , 即不 存在领先相 取工业用钢 T8, 加热到 900 ! , 奥氏体化 , 然后 迅速冷却到 550 ! 的盐浴炉中, 等温保持 9 s, 再淬 火到室温, 在扫描电镜下, 放大 20 000 倍, 观察到的 微小的珠光体领域在奥氏体晶界形成 , 如图 1 所示, 可见, 在 9 s 时间内 , 完成了孕育、 形核, 形成铁素体 和渗碳体各 5 片的小领域, 说明是共析共生 , 不存在 领先和滞后
2007 年 12 月 第 26 卷第 4 期
内蒙古科技大学学报 Journal of Inner Mongolia University of Science and Technology
December, 2007 Vol.26, No.4
Baidu Nhomakorabea
文章编号 : 1004- 9762( 2007) 04- 0301- 09
Key words: subcooling austenite; pearlite; eutectoid decomposition; interphase precipitation; interface diffusion; fluctuation Abstract: It has practical value and theoretical significance to correct and renovate the knowledge of pearlite transformation. This article inte grated the new production in recent years, further expounded the new mechanism of eutectoid reaction, made the new explanation for the mecha nism of the interphase precipitation and reiterated the new definiens of pearlite as follows: the pearlite is integration structure consisting of the ferrites( F) and the eutectoid cementites ( Fe3C) or carbides, which is not the mechanical compound. The interphase diffusion predominates in the nucleation growth of pearlite. Under the definite supercooling degree, the subcooling austenite will appear fluctuating in the poor carbon ar eas and the rich carbon areas. With the randomly appeared structure fluctuation and energy fluctuation, the non linear cause and effect, and pos itive feedback interacting , the nucleus of cementites or carbides form in the rich carbon areas at the same time the nucleus of ferrite are con structed in the poor carbon areas, building up the crystal nucleus( F+ Fe3C) of pearlite together .The two phase of ferrite and cementites is eu tectoid and symbiosis,whose growth is synergistic without any one of them taking the lead. The interphase precipitation is one special case of pearlite transformation, so the new theory was used to explain the mechanism of interphase precipitation.
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珠光体的形核
过冷奥氏体共析分解为铁素体和碳化物的整合 按照自然事物演化的自
组织是个自组织过程[ 1, 2]
组织理论, 具有共析成分的过冷奥氏体在条件 : ( 1) 远离平衡态 ( 低于 A1 ) ; ( 2) 出现随机涨落; ( 3) 非线 性相互作用, 即可实现共析反应: As
A r1
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从动力学角度分析
珠光体形核 长大理论的更新
刘宗昌
( 内蒙古科技大学 材料与冶金学院 , 内蒙古 包头 014010)
关键词 : 过冷奥氏体 ; 珠光体 ; 共析分解 ; 相间沉淀 ; 界面扩散 ; 涨落 中图分类号 :TG142 1 文献标识码 : A 综合近 年来的 新 摘 要 : 现有的珠光体转变知识存在错误 , 因此 , 纠 正错误、 更新 知识具 有理论 意义和 应用价值
成的, 举一个简单的例子, 在钢的渗碳处理时 , 有分 解反应式 : 2CO CO2 是同时形成的 CO2 + [ C] , 活性 碳原 子 [ C] 与 过冷奥氏体以共析分解反应生
成铁素体和渗碳体两相也不例外
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奥氏休共析分解反应
钢作为一个开放系统 , 具有整合特性 当过冷
奥氏体离开平衡态时( 有过冷度 T ) , 则在 Ar1 温度 发生共析分解反应, 其共析反应式为: A P( F+ Fe 3C) 珠光体 ( P) 是过冷奥氏 体共析分解的产物, 由铁素体和渗碳 体两相 ( F+ Fe3 C) 构成 , 是一个整 体 , 作为一个共析反应的产物是同时同步生成的 , 在 时间上不是分阶段的
收稿日期 : 2007- 09- 19 作者简介 : 刘宗昌 ( 1940- ) , 男 , 河北玉田人 , 内蒙古科技大学教授 , 主要从事相变和材料热处理研究
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内蒙古科技大学学报
2007 年 12 月
第 26 卷 第 4 期
20 世纪 80 年代以来发现了珠光体长大的台阶 机制 近年来 , 笔者依据对共析分解机理和珠光体 本质的研究, 发表了数篇论文和著作, 批驳了陈旧和 错误的学说, 提出了一些共析分解的新观点 本文 是总结这些研究新成果, 并且应用 QUNTA- 400 扫 描电镜 , 观察分析 , 进一步阐述 了共析分解的 新机 制, 对于 相间沉淀 机理做了新的解释 , 重申了珠光 体的新概念 以促进科研创新, 更新教学内容
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领先相 观点应当摒弃
许多文献中 , 在论述珠光体转变的形核时 , 都要 讲领先相问题 有各种提法 : 由于珠光体由两相组 成, 因此形核必然有领先相问题 哪一个相为领先 相呢? ( 1) 一般认为渗碳体和铁素体均可成为相变 的领先相; ( 2) 过共析钢中通常以渗碳体为领先相 , 在亚共析钢中通常以铁素体为领先相; ( 3) 在共析钢 中两相都可以成为领先相; ( 4) 过冷度小时, 渗碳体 是领先相 ; 过冷度大时, 铁素体是领先相 这些学说 在试验上缺乏依据 , 在观点上很不统一, 较为混乱 , 应当澄清 难道珠光体是由两相构成的就必然存在领先相 吗? 不存在这一逻辑 化学中的分解反应是由一相 同时变成两相的过程, 反应产物是按反应式同时生
The renewal of nucleation growth theory of pearlite
LIU Zong chang
(M aterial and Metallurgy School, Inner Mongolia University of Science and Technology, Baotou 014010, China)
20 世纪上半叶对珠光体转变理论进行 了大量 的研究工作, 但在 60~ 80 年代研究不够活跃 , 主要 在马氏体和贝氏体相变等方面集中进行研究, 而珠 光体转变理论的研究缺乏迫切性 , 珠光体钢的应用 也有限, 故研究受到冷落 80 年代以后 , 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 的研究开发等 , 这一切使珠光体转变的研究有了新 的进展 但是, 共析分解的许多问题仍然没有真正 搞清, 如共析分解机理、 领先相问题、 碳化物形貌的 复杂变化规律等