钢的热处理钢的珠光体转变_.ppt
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第六章钢的珠光体转变第六章钢的珠光体转变第六章钢的珠光体转变第六章钢的珠光体转变本章内容提要本章内容提要本章内容提要本章内容提要：
珠光体珠光体珠光体珠光体（P）（P）的组织形态、晶体结构的组织形态、晶体结构的组织形态、晶体结构的组织形态、晶体结构珠光体形成的热力学条件、形成过程珠光体形成的热力学条件、形成过程珠光体形成的热力学条件、形成过程珠光体形成的热力学条件、形成过程、形成机制、形成机制、形成机制、形成机制亚亚亚亚（过过过过）共析钢的珠光体转变、先共共析钢的珠光体转变、先共共析钢的珠光体转变、先共共析钢的珠光体转变、先共析相的析出条件析相的析出条件析相的析出条件析相的析出条件珠光体转变动力学和影响因素珠光体转变动力学和影响因素珠光体转变动力学和影响因素珠光体转变动力学和影响因素珠光体的力学性能、影响力学性能的珠光体的力学性能、影响力学性能的珠光体的力学性能、影响力学性能的珠光体的力学性能、影响力学性能的因素因素因素因素6.16.1珠光体的组织特征珠光体的组织特征珠光体类转变珠光体类转变珠光体类转变珠光体类转变是过是过是过是过冷奥氏体在临界温度冷奥氏体在临界温度冷奥氏体在临界温度冷奥氏体在临界温度A1A1以下以下以下以下比较高的温度范围内进行的转比较高的温度范围内进行的转比较高的温度范围内进行的转比较高的温度范围内进行的转变，将分解为铁素体与渗碳体变，将分解为铁素体与渗碳体变，将分解为铁素体与渗碳体变，将分解为铁素体与渗碳体的混合物，称为的混合物，称为的混合物，称为的混合物，称为珠光体转变珠光体转变珠光体转变珠光体转变，又称又称又称又称高温转变高温转变高温转变高温转变。
产物为珠光体。
产物为珠光体。
产物为珠光体。
产物为珠光体。
铁素体和渗碳体两铁素体和渗碳体两铁素体和渗碳体两铁素体和渗碳体两相的含碳量、晶体结构相差悬相的含碳量、晶体结构相差悬相的含碳量、晶体结构相差悬相的含碳量、晶体结构相差悬殊且与奥氏体截然不同，转变殊且与奥氏体截然不同，转变殊且与奥氏体截然不同，转变殊且与奥氏体截然不同，转变时必然发生时必然发生时必然发生时必然发生CC的扩散的扩散的扩散的扩散和和和和晶格晶格晶格晶格的改组的改组的改组的改组，因此珠光体转变是典，因此珠光体转变是典，因此珠光体转变是典，因此珠光体转变是典型的型的型的型的扩散型相变扩散型相变扩散型相变扩散型相变。
根据奥氏体化温度根据奥氏体化温度根据奥氏体化温度根据奥氏体化温度和奥氏体化程度不同，过冷奥和奥氏体化程度不同，过冷奥和奥氏体化程度不同，过冷奥和奥氏体化程度不同，过冷奥氏体可形成氏体可形成氏体可形成氏体可形成片状珠光体片状珠光体片状珠光体片状珠光体和和和和粒状粒状粒状粒状珠光体珠光体珠光体珠光体，前者渗碳体呈片状，前者渗碳体呈片状，前者渗碳体呈片状，前者渗碳体呈片状，后者渗碳体呈粒状。
后者渗碳体呈粒状。
后者渗碳体呈粒状。
后者渗碳体呈粒状。
一、片状珠光体一、片状珠光体一、片状珠光体一、片状珠光体共析成分的奥氏体冷却到共析成分的奥氏体冷却到共析成分的奥氏体冷却到共析成分的奥氏体冷却到AA11以下时，将分解以下时，将分解以下时，将分解以下时，将分解为铁素体与渗碳体的混合物，称为珠光体。
为铁素体与渗碳体的混合物，称为珠光体。
为铁素体与渗碳体的混合物，称为珠光体。
为铁素体与渗碳体的混合物，称为珠光体。
1.1.概念概念概念概念片状珠光体片状珠光体片状珠光体片状珠光体：
过冷奥氏体缓冷所得的铁素体与：
过冷奥氏体缓冷所得的铁素体与：
过冷奥氏体缓冷所得的铁素体与：
过冷奥氏体缓冷所得的铁素体与渗碳体呈层片相间组织；渗碳体呈层片相间组织；渗碳体呈层片相间组织；渗碳体呈层片相间组织；珠光体团珠光体团珠光体团珠光体团：
片状珠光体的片层位向大致相同的：
片状珠光体的片层位向大致相同的：
片状珠光体的片层位向大致相同的：
片状珠光体的片层位向大致相同的区域称为珠光体团，在一个奥氏体晶粒内，可有几个区域称为珠光体团，在一个奥氏体晶粒内，可有几个区域称为珠光体团，在一个奥氏体晶粒内，可有几个区域称为珠光体团，在一个奥氏体晶粒内，可有几个珠光体团。
珠光体团。
珠光体团。
珠光体团。
珠光体片间距珠光体片间距珠光体片间距珠光体片间距：
珠光体团中相邻的两片渗碳体：
珠光体团中相邻的两片渗碳体：
珠光体团中相邻的两片渗碳体：
珠光体团中相邻的两片渗碳体（或铁素体或铁素体或铁素体或铁素体）中心之间的距离称为珠光体的片间距，用中心之间的距离称为珠光体的片间距，用中心之间的距离称为珠光体的片间距，用中心之间的距离称为珠光体的片间距，用SS00表示。
表示。
表示。
表示。
片状珠光体晶粒尺寸大小可以用片间距大小来表片状珠光体晶粒尺寸大小可以用片间距大小来表示，相邻两片示，相邻两片FeFe33C（C（或或F）F）的平均距离的平均距离S0S0称珠光体称珠光体的片层间距。
的片层间距。
珠光体片层间距方向大致相同的区域称为“珠光珠光体片层间距方向大致相同的区域称为“珠光体团”、“珠光体领域”或珠光体晶粒。
一个原体团”、“珠光体领域”或珠光体晶粒。
一个原奥氏体晶粒内可以形成几个珠光体晶粒奥氏体晶粒内可以形成几个珠光体晶粒。
P团原A晶界图3-2S0Fe3C图3-1片状珠光体片状珠光体金相形态金相形态电镜形态电镜形态22、片状珠光体分类、片状珠光体分类生产上根据珠光体片间距的大小，可将珠光生产上根据珠光体片间距的大小，可将珠光体类型组织分为三种体类型组织分为三种:
珠光体珠光体:
片间距约为片间距约为450450150nm150nm，形，形成于成于A1A1650650温度范围内。
在光学显微镜下温度范围内。
在光学显微镜下可清晰分辨出铁素体和渗碳体片层状组织形态。
可清晰分辨出铁素体和渗碳体片层状组织形态。
索氏体索氏体:
片间距约为片间距约为15015080nm80nm，形成，形成于于650-600650-600温度范围内。
只有在温度范围内。
只有在800800倍以上光倍以上光学显微镜下观察才能分辨出铁素体和渗碳体片层学显微镜下观察才能分辨出铁素体和渗碳体片层状组织形态。
状组织形态。
屈氏体屈氏体:
片间距约为片间距约为808030nm30nm，形成，形成于于600600550550温度范围内。
在光学显微镜下温度范围内。
在光学显微镜下已很难分辨出铁素体和渗碳体片层状组织形态。
已很难分辨出铁素体和渗碳体片层状组织形态。
珠光体（珠光体（PP）:
片间距约为片间距约为450450150150nmnm，形成于，形成于AA11650650温度范围内。
在光学温度范围内。
在光学显微镜下可清晰分辨出铁素体和渗碳体片层状显微镜下可清晰分辨出铁素体和渗碳体片层状组织形态。
组织形态。
5525HRC25HRC。
光镜形貌电镜形貌珠光体形貌像珠光体形貌像索氏体索氏体（S）:
（S）:
片间距约为片间距约为15015080nm80nm，形成于，形成于650650600600温度范围温度范围内。
只有在内。
只有在800800倍以上光学显微镜下观倍以上光学显微镜下观察才能分辨出铁素体和渗碳体片层状察才能分辨出铁素体和渗碳体片层状组织形态。
细片状组织形态。
细片状PP索氏体索氏体，252536HRC36HRC。
光镜形貌电镜形貌索氏体形貌像索氏体形貌像屈氏体（屈氏体（TT）:
片间距约为片间距约为880030nm30nm，形成于，形成于600600550550温度温度范围内。
在光学显微镜下已很难分辨范围内。
在光学显微镜下已很难分辨出铁素体和渗碳体片层状组织形态。
出铁素体和渗碳体片层状组织形态。
极细片状的极细片状的P-P-屈氏体屈氏体,35,3540HRC40HRC。
电镜形貌光镜形貌屈氏体形貌像屈氏体形貌像珠光体、索氏体和屈氏体比较珠光体、索氏体和屈氏体比较珠光体珠光体索氏体索氏体屈氏体屈氏体珠光体、索氏体、屈氏体珠光体、索氏体、屈氏体之间无本质区别，之间无本质区别，都是出铁素体和渗碳体片层相间组织，其形成都是出铁素体和渗碳体片层相间组织，其形成温度也无严格界线，只是其片层厚薄和片间距温度也无严格界线，只是其片层厚薄和片间距不同。
不同。
影响珠光体片间距的因素影响珠光体片间距的因素影响珠光体片间距的因素影响珠光体片间距的因素TS401002.81.1.过冷度的影响过冷度的影响珠光体片层间距珠光体片层间距S0S0的大小，取决于过的大小，取决于过冷度冷度TT而与原奥氏体晶粒尺寸大小无关。
而与原奥氏体晶粒尺寸大小无关。
SS00大小变化的原因：
大小变化的原因：
（1）
（1）珠光体形成在一个温度范珠光体形成在一个温度范围内进行，先冷却得到的珠光体由于形成温度高围内进行，先冷却得到的珠光体由于形成温度高，CC原子扩散速度快，扩散距离长，珠光体片层原子扩散速度快，扩散距离长，珠光体片层间距间距S0S0大。
大。
（2）
（2）随着温度降低，后冷却得到的珠随着温度降低，后冷却得到的珠光体由于光体由于TT增大，增大，GG增大，形核率增大，形核率II增加并且增加并且CC原子扩散速度和距离变小，使原子扩散速度和距离变小，使S0S0变小。
变小。
2.2.含碳量的影响含碳量的影响过共析钢过共析钢SS00CCAA，引起碳的扩散，为保持相界面平衡，即，引起碳的扩散，为保持相界面平衡，即CCA-A-FF的高浓度，只有继续析出的高浓度，只有继续析出FF，以至长成块状，以至长成块状FF。
2.2.网状网状FF的析出的析出当转变温度较高，或冷速较大、当转变温度较高，或冷速较大、当转变温度较高，或冷速较大、当转变温度较高，或冷速较大、奥氏体晶粒粗大时，奥氏体晶粒粗大时，奥氏体晶粒粗大时，奥氏体晶粒粗大时，FeFe自扩散能力下降，自扩散能力下降，自扩散能力下降，自扩散能力下降，FF易沿晶界析出并连成网状。
此时晶内碳浓度不易沿晶界析出并连成网状。
此时晶内碳浓度不易沿晶界析出并连成网状。
此时晶内碳浓度不易沿晶界析出并连成网状。
此时晶内碳浓度不断升高断升高断升高断升高,达伪共析成分时转变为珠光体。
达伪共析成分时转变为珠光体。
达伪共析成分时转变为珠光体。
达伪共析成分时转变为珠光体。
3.3.片状片状FF的析出的析出当转变温度当转变温度当转变温度当转变温度较低，奥氏体中成分均较低，奥氏体中成分均较低，奥氏体中成分均较低，奥氏体中成分均匀，晶粒粗大时，匀，晶粒粗大时，匀，晶粒粗大时，匀，晶粒粗大时，FF向向向向与其有位向关系的奥氏与其有位向关系的奥氏与其有位向关系的奥氏与其有位向关系的奥氏体中长大，就使得同一体中长大，就使得同一体中长大，就使得同一体中长大，就使得同一晶粒中晶粒中晶粒中晶粒中FF呈片状且相互呈片状且相互呈片状且相互呈片状且相互平行。
通常将这种先共平行。
通常将这种先共平行。
通常将这种先共平行。
通常将这种先共析铁素体称为析铁素体称为析铁素体称为析铁素体称为魏氏组织魏氏组织魏氏组织魏氏组织铁素体铁素体铁素体铁素体。
某低碳钢气焊热影响区过热段出现的粗大针某低碳钢气焊热影响区过热段出现的粗大针某低碳钢气焊热影响区过热段出现的粗大针某低碳钢气焊热影响区过热段出现的粗大针状魏氏铁素体组织状魏氏铁素体组织状魏氏铁素体组织状魏氏铁素体组织四、四、四、四、过共析钢中先共析过共析钢中先共析过共析钢中先共析过共析钢中先共析FeFe33CC的析的析的析的析出出出出先共析先共析先共析先共析FeFe33CC相的形态：
相的形态：
相的形态：
相的形态：
粒状粒状粒状粒状、网网网网状状状状、片状片状片状片状（针状、称（针状、称（针状、称（针状、称为魏氏组织渗碳体）为魏氏组织渗碳体）为魏氏组织渗碳体）为魏氏组织渗碳体）1）1）与原奥氏体无共格关系：
与原奥氏体无共格关系：
（1）
（1）粒状粒状Fe3CFe3C（球化工艺球化工艺）；2）2）与原奥氏体有共格关系：
与原奥氏体有共格关系：
（2）
（2）网状网状Fe3C（Fe3C（奥氏体晶粒较大且成分均匀奥氏体晶粒较大且成分均匀，冷却速度缓慢，冷却速度缓慢），（3）（3）片针状片针状Fe3C（Fe3C（奥氏体晶粒粗大，成分均奥氏体晶粒粗大，成分均匀，冷却速度缓慢匀，冷却速度缓慢）。
先共析相（先共析相（FF、FeFe33CC）的形态）的形态与转变温度及与转变温度及WcWc的关系的关系AA奥氏体、奥氏体、奥氏体、奥氏体、GG网状组织、网状组织、网状组织、网状组织、MM块状铁素体块状铁素体块状铁素体块状铁素体、WW魏氏组织、魏氏组织、魏氏组织、魏氏组织、PP珠光体、珠光体、珠光体、珠光体、BB贝氏体贝氏体贝氏体贝氏体形核：
奥氏体晶界或晶内形核：
奥氏体晶界或晶内长大：
沿奥氏体晶界或晶内长大：
沿奥氏体晶界或晶内先共析相形态：
先共析相形态：
先共析铁素体：
块状、网状、魏氏组织先共析铁素体：
块状、网状、魏氏组织先共析渗碳体：
同上先共析渗碳体：
同上当当TT不大时，如含碳量较高，奥氏体晶不大时，如含碳量较高，奥氏体晶粒较大，冷速较快时，易形成网状铁素体粒较大，冷速较快时，易形成网状铁素体；含碳量较少，含碳量较少，AA晶粒较细、冷速较慢时易晶粒较细、冷速较慢时易形成块状组织。
形成块状组织。
当当TT较大时，奥氏体晶粒粗大，冷速适较大时，奥氏体晶粒粗大，冷速适中时，形成魏氏组织。
中时，形成魏氏组织。
魏氏组织：
在奥氏体晶粒较粗大、冷却速魏氏组织：
在奥氏体晶粒较粗大、冷却速度适宜时，钢中先共析相以针（片）状形度适宜时，钢中先共析相以针（片）状形态与片状珠光体混合存在的复相组织。
态与片状珠光体混合存在的复相组织。
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