3.1 珠光体的组织形貌和物理本质

2-修改后的 非线性关系。
(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。
20世纪60～80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。
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的一种特殊的组 织形态。
图3－1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150～ 450nm；片间距为80～150nm的称索氏体，其片层在光学显微 镜下难以分辨；片间距为30～80nm的珠光体，称托氏体，只 有在电镜下才能观察到片层结构。
粒状珠光体形貌
图3-2 GrC15钢粒状珠光体 组织
珠光体的新定义：


钢中的珠光体是共析铁素体和共析碳化物的整 合组织。 不是“机械混合物”。 强调铁素体和碳化物的来源是共析分解的，所 谓整合是指两相整体上以界面相结合，在界面 处原子呈键合状态，两相以一定的位向关系相 配合。
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3－8 Cu-11.8%Al800℃固溶处理后炉 冷的共析组织
（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
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： ｛011｝F//{111}A, <111>F //<101>A
A1与渗碳体的位向关系

在A1/θ－渗碳体之间可存在Pitsch关系，该关 系接近于：
珠光体团中铁素体和渗碳体之间的位 向关系，即F和θ－渗碳体分别存在 Pitsch－Petch关系：
珠光体团中的铁素体和θ－渗碳体 之间存在Bagayatski关系：
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 。
有两点原因：
1）转变温度愈低，碳原子扩散速度愈小； 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。

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：
C So = DT
½Ö Ê Ð
4 ´ 10 C=8.02 ( A× K )
0
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）。
珠光体片间距与形成温度之间的关系
1-原线性共 析；
图3－3. 4Cr5MoV1Байду номын сангаасi钢球 状退火组织,
类珠光体形貌
图3-4 X45CrNiMo4钢的类珠光体组织
图3－5 TEM, H13钢的珠光体组织 短棒状；（b）树林状；（c）丛针状
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
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。