珠光体 (1)

珠光体组织

珠光体是由奥氏体发生共析转变同时析出的，铁素体与渗碳体片层相间的组织，[1] 是铁碳合金中最基本的五种组织之一。[2] 代号为P。得名自其珍珠般（pearl-like）的光泽。

（珠光体组织呈指纹状，其中白色的基底为铁素体，黑色的片层为渗碳体）

中文名：珠光体

外文名：pearlite

一、形态

1、珠光体pearlite

其形态为铁素体薄层和渗碳体薄层交替叠压的层状复相物，也称片状珠光体。用符号P表示，含碳量ωc=0.77%。在珠光体中铁素体占88%,渗碳体占12%,由于铁素体的数量大大多于渗碳体,所以铁素体层片要比渗碳体厚得多.在球化退火条件下,珠光体中的渗碳体也可呈粒状,这样的珠光体称为粒状珠光体。

经2-4%硝酸酒精溶液浸蚀后,在不同放大倍数的显微镜下可以观察到不同特征的珠光体组织.当放大倍数较高时可以清晰地看到珠光体中平行排列分布的宽条铁素体和窄条渗碳体;当放大倍数较低时,珠光体中的渗碳体只能看到一条黑线;而当放大倍数继续降低或珠光体变细时,珠光体的层片状结构就不能分辨了,此时珠光体呈黑色的一团。

图为光学显微镜200倍下薄壁铸件基体.经3%硝酸酒精溶液浸蚀.可见磷共晶体,片状石墨,珠光体及少量铁素体。

2、分类

奥氏体化温度、转变前奥氏体晶粒大小，只影响珠光体团的大小，对片层间距无影响。片状珠光体根据片间距的大小不同，可以分成珠光体、索氏体、托氏体三类。

一般所谓的片状珠光体是指在A1～650℃温度范围内形成的，在光学显微镜下能明显分辨出铁素体和渗碳体层片状组织形态的珠光体，其片间距大约为150～450nm。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。

在650～600℃温度范围内形成的珠光体，其片间距较小，约为80～150n m，只有在高倍的光学显微镜下(放大800～1500倍时)才能分辨出铁素体和渗碳体的片层形态，这种片状珠光体称为索氏体。片间距为80～150nm时，称为索氏体，其片层在光学显微镜下难以分辨。

在600～550℃温度范围内形成的珠光体，其片间距极细，约为30～80nm，在光学显微镜下根本无法分辨其层片状特征，只有在电子显微镜下才能区分，这种极细的珠光体称为屈氏体。[4] 在更低的温度下形成片间距为30～80nm的珠光体称为托氏体，只有在电子显微镜下才能观察到片层结构。

当渗碳体以颗粒状存在于铁素体基体上时称为粒状珠光体。粒状珠光体可以通过不均匀的奥氏体缓慢冷却时分解而得，也可以通过其

他热处理方法获得。

3、屈氏体和索氏体区别

其形态为铁素体薄层和渗碳体薄层交替重叠的层状复相物，根据片层间距分为屈氏体和索氏体。

在400倍光学显微镜下可以分辨的（片层间距为0.25~1.9μm），称为珠光体。

在电镜下才可以分辨（片层间距为30~80nm）的称为屈氏体（托氏体也译做屈氏体）。

介于两者之间的称为索氏体。

三者总称为珠光体。

形成珠光体、屈氏体、索氏体的原因

1）片层间距随转变温度的降低而减小；

2）片层间距的倒数与过冷度呈线性正相关关系；

3）片层间距的细小程度受可能获得的驱动力限制。

2主要性能

珠光体的性能介于铁素体和渗碳体之间，强韧性较好。其抗拉强度为750 ~900MPa，180 ~280HBS，伸长率为20 ~25%，冲击功为24 ~32J。力学性能介于铁素体与渗碳体之间，强度较高，硬度适中，塑性和韧性较好σb=770MPa，180HBS，δ=20%~35%，AKU=24~32J)。珠光体的综合力学性能比单独的铁素体或渗碳体都好。[5] 珠光体的机械性能介于铁素体和渗碳体之间，强度、硬度适中，并不脆，这是因为珠光体中的渗碳体量比铁素体量少得多的缘故。

3加工过程

1)温度影响

◆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，转变所形成的珠光体的片间距不断减小。

◆碳素钢和合金钢的珠光体片间距与形成温度之间的关系。当过冷度很小时有近似的线性关系，但总的来看是非线性的。有些人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：

珠光体的片间距和过冷度关系如下：

S0 = C /△T

其中：C =8.02×10 3(nm·K)；

S0：珠光体的片间距(nm)；

△T：过冷度，即珠光体转变温度与临界点A1之差。

2) 其他因素

影响珠光体转变动力学的因素即是影响形核率和长大速度的因素内因：化学成分、组织结构; 外因：加热温度、保温时间。

◆化学成分的影响

a碳含量的影响：

亚共析钢：随含C量增加，先共析F速度减慢，使P转变速度减小。

原因:随含C量增加，F形核率减少，F长大时所需扩散离去的C 量增大。

过共析钢:随含C量的增高，渗碳体形核率越大，碳在A中的扩散系数增大，P转变速度增大。

过共析钢不完全奥氏体化更易发生珠光体转变。

奥氏体成分的不均匀性和过剩相均加速珠光体转变。

◆合金元素的影响：除了Co以外，其它所有的合金元素都使“C”曲线右移；除了Ni、Mn以外，其它常用合金元素皆使珠光体转变的“鼻尖”温度上移。

原因：合金元素的自扩散、对碳扩散的影响，对相变临界点的影响。

②、加热温度和保温时间的影响

加热温度低、保温时间短，将加速珠光体的转变。

原因：A成分不均匀、或有未溶渗碳体，有利于形核。

③、奥氏体晶粒度的影响

A的晶粒越细小，P的形核部位越多，越促进P转变。细小的A 晶粒也将促进先共析相的析出。

④、应力和塑性变形的影响

对奥氏体氏加拉应力，将加速珠光体的转变；

对奥氏体氏加压应力，将减慢珠光体的转变