珠光体转变 掌握珠光体的组织形态与晶体结构

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。
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
C原子扩散
尖角处：Fe3C溶解
破坏平衡 平面处：Fe3C析出
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
二、珠光体转变的领先相
1、Fe3C为领先相
TS0
珠光体 索氏体
为什么？
600~550 ℃ 30~80nm
屈氏体
三种珠光体组织
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 T12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
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相变的作用，则F肯定不是晶核核心。
2、F为领先相（亚共析钢）
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
T8钢退火组织
T12钢退火组织
四、粒状P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
曲率半径相近的粒状Fe3C
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
45钢球化退火组织
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
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
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
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 )
低温转变 §4-1
C能扩散、 Fe不能
Fe、C均不能扩散
B
M
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
A1~650℃ 650~600℃ 150~450nm 80~150nm
第四章
珠光体转变
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。
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
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 ωc↑、冷速↑、析出温度↓→先共析F↓ 2.先共析F的形态 1）等轴块状、网状、片状 2）形核：A晶界上--晶核与一侧A晶粒为（半）共格界面，另一侧非共格 3）长大机制： A中c高网状先共析F+伪共析P ①转变温度较高，以非共格迁移为主 A中c低块状先共析F+伪共析P ②转变温度较低，以共格界面迁移为主：片状F---魏氏组织铁素体
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。
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。
“派敦（登）处理”
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
Hale Waihona Puke 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
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