珠光体的形貌及定义.ppt

第3章共析分解与珠光体 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 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 如重轨钢的在线强化 非调质钢的开发等 使共析转变的研究有了新的进展 21世纪以来内科大刘宗昌等人修正了珠光体的定义和转变机理 3 1珠光体的物理本质和组织形貌 3 1 1珠光体的组织形貌 在钢中 组成珠光体的相有两个 即铁素体 渗碳体或特殊碳化物 两相的形态不同 因而珠光体形貌各异 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 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 粒状珠光体珠光体组织的典型形貌 各类珠光体的电镜照片 TEM H13钢的珠光体组织 TEM a 短棒状 b 树林状 c 丛针状 T8钢片状珠光体组织 SEM a Cu Al相图 b Cu 11 8 Al的共析组织 Cu 11 4 Al合金的共析组织 OM 典型的片状珠光体分类 依片间距不同 可以分成珠光体 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150nm以上 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 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其片层结构 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 原子扩散速度愈小 D D0exp Q RT 2 过冷度愈大 形核率愈高 临界核胚浓度C 为 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 自然界大量存在的相互作用是非线性的 线性作用只不过是非线性作用在一定条件下的近似 珠光体片间距与形成温度之间的关系 Marder等人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 把片间距与转变温度的数据处理为线性图形 珠光体的片间距与转变温度的关系应当是非线性的 曲线1 原图 线性关系曲线2 重画的 非线性关系 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 3 1 2珠光体的定义 以往许多教材和书刊称 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 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 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构成的整合组织 不是 机械混合物 强调铁素体和碳化物的来源是共析分解而来的 是整合 是整体上的有机结合 珠光体转变的定义为 过冷奥氏体在Ar1温度同时析出铁素体和渗碳体或合金碳化物两相构成珠光体组织的扩散型一级相变 称为珠光体转变 4珠光体表面浮凸 以往认为珠光体转变不存在表面浮凸现象 2008年刘宗昌等应用扫描电镜和扫描隧道显微镜研究共析钢过冷奥氏体在试样表面转变的情况时 发现表面珠光体 铁素体等产物存在表面浮凸现象 7 8 珠光体表面浮凸的发现具有重要理论价值 图3 9STM片状珠光体表面浮凸 a STM浮雕图像 图 b 为图a中蓝箭头所指的高度剖面线 浮凸的形成机理 珠光体表面浮凸的成因是 当奥氏体转变为珠光体