哈工大《材料科学基础Ⅱ》(相变)3

1、耿耿 林林哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学材料科学与工程学院材料科学与工程学院材料科学基础材料科学基础（材料相变原理）（材料相变原理）第第3章章 珠光体转变珠光体转变钢经过奥氏体化后，缓慢冷却或钢经过奥氏体化后，缓慢冷却或A1以下的在较高温度等温，将发生珠以下的在较高温度等温，将发生珠光体转变。珠光体转变可以根据光体转变。珠光体转变可以根据Fe-C相图进行分析，转变产物（珠光相图进行分析，转变产物（珠光体）是平衡组织，具有较低的强度和较高的塑性，因此一般不是最终使体）是平衡组织，具有较低的强度和较高的塑性，因此一般不是最终使用状态，而是可以作为预先热处理，为后续加工提供合适的组织状态。用状态，而是

2、可以作为预先热处理，为后续加工提供合适的组织状态。通过优化冷却条件，可以得到组织非常细小的珠光体组织，具备合适的通过优化冷却条件，可以得到组织非常细小的珠光体组织，具备合适的强度和塑性配合，也可直接在工程中使用，如钢轨、火车轮、车轴等。强度和塑性配合，也可直接在工程中使用，如钢轨、火车轮、车轴等。因此，研究珠光体转变的目的之一是为获得需要的珠光体组织而指定合因此，研究珠光体转变的目的之一是为获得需要的珠光体组织而指定合适的珠光体转变工艺提供理论根据。适的珠光体转变工艺提供理论根据。因为珠光体转变由孕育期，所以快速冷却可以避免珠光体转变，使奥氏因为珠光体转变由孕育期，所以快速冷却可以避免珠光体转

3、变，使奥氏体在更低的温度发生其它相变，得到强度更高的组织状态，因此研究珠体在更低的温度发生其它相变，得到强度更高的组织状态，因此研究珠光体转变的另一个目的就是为避免珠光体转变而指定合适的奥氏体冷却光体转变的另一个目的就是为避免珠光体转变而指定合适的奥氏体冷却工艺参数提供理论指导。工艺参数提供理论指导。本章主要内容包括：珠光体组织形态特点、珠光体转变过程和转变速度、本章主要内容包括：珠光体组织形态特点、珠光体转变过程和转变速度、珠光体的机械性能和影响因素、钢中的相间沉淀。珠光体的机械性能和影响因素、钢中的相间沉淀。第第3章章 珠光体转变珠光体转变珠光体的典型组织特征是由一层铁素体和一珠光体的典型

4、组织特征是由一层铁素体和一层渗碳体交替平行堆叠而形成的双相组织。层渗碳体交替平行堆叠而形成的双相组织。一对铁素体和渗碳体片的总厚度称为珠光体一对铁素体和渗碳体片的总厚度称为珠光体片层间距（片层间距（S0）。片层方向大致相图的区域称为片层方向大致相图的区域称为珠光体团珠光体团。3.1 珠光体的组织形态珠光体的组织形态珠光体的组织形态特征：珠光体的组织形态特征：根据片层间距的不同，可将珠光体分为三种：根据片层间距的不同，可将珠光体分为三种：珠光体珠光体：S0=450-150nm，形成温度为，形成温度为A1650，普通光学显微镜可以分辨。，普通光学显微镜可以分辨。索氏体索氏体：S0=150-80nm

5、，形成温度为，形成温度为650600，高倍光学显微镜可以分辨。，高倍光学显微镜可以分辨。屈氏体屈氏体：S0=80-30nm，形成温度为，形成温度为600550，电子显微镜可以分辨。，电子显微镜可以分辨。第第3章章 珠光体转变珠光体转变在珠光体转变过程中，所形成的在珠光体转变过程中，所形成的珠光体中的铁素体与母相奥氏体珠光体中的铁素体与母相奥氏体具有一定的晶体学位向关系。珠具有一定的晶体学位向关系。珠光体中，铁素体与渗碳体之间存光体中，铁素体与渗碳体之间存在一定的晶体学位向关系。在一定的晶体学位向关系。3.1 珠光体的组织形态珠光体的组织形态珠光体的组织形态特征：珠光体的组织形态特征：铁素体基体

6、上分布着粒状渗碳体铁素体基体上分布着粒状渗碳体的组织为的组织为粒状珠光体粒状珠光体。这种组织。这种组织一般是通过球化退火或淬火后高一般是通过球化退火或淬火后高温回火得到的。温回火得到的。粒状珠光体组织粒状珠光体组织粒状珠光体组织粒状珠光体组织第第3章章 珠光体转变珠光体转变3.1 珠光体的组织形态珠光体的组织形态珠光体的片层间距：珠光体的片层间距：珠光体的片层间距用珠光体的片层间距用S0表示，它是用来衡量珠光体组表示，它是用来衡量珠光体组织粗细的一个重要指标。珠光体的片层间距主要取决织粗细的一个重要指标。珠光体的片层间距主要取决于珠光体形成时的过冷度，而与奥氏体晶粒度无关。于珠光体形成时的过冷

7、度，而与奥氏体晶粒度无关。过冷度越大，珠光体形成温度越低，珠光体片层间距过冷度越大，珠光体形成温度越低，珠光体片层间距越小，存在如下经验关系：越小，存在如下经验关系： S0 = ( 8.02/T )103 (nm)式中过冷度式中过冷度T的单位为的单位为K。第第3章章 珠光体转变珠光体转变3.2 珠光体的形成过程珠光体的形成过程珠光体转变的动力是体系珠光体转变的动力是体系自由能的下降，其大小取自由能的下降，其大小取决于转变温度。过冷度越决于转变温度。过冷度越大，转变驱动力越大。大，转变驱动力越大。珠光体转变温度较高，原珠光体转变温度较高，原子扩散能力较强，在较小子扩散能力较强，在较小的过冷度时就

8、可以发生珠的过冷度时就可以发生珠光体转变。光体转变。一、珠光体形成的热力学条件一、珠光体形成的热力学条件 GPT1T第第3章章 珠光体转变珠光体转变3.2 珠光体的形成过程珠光体的形成过程二、片状珠光体形成过程二、片状珠光体形成过程铁素体铁素体0.02%C体心立方体心立方6.69%C复杂晶格复杂晶格渗碳体渗碳体奥氏体奥氏体0.77%C面心立方面心立方珠光体的形成也是通过形核长大完成的。珠光体的形成也是通过形核长大完成的。形核形核：形核部位是奥氏体晶界或奥氏体与其它相（渗碳体，铁素体）：形核部位是奥氏体晶界或奥氏体与其它相（渗碳体，铁素体）的相界面。的相界面。领先相领先相可以是铁素体，也可以是渗

9、碳体。可以是铁素体，也可以是渗碳体。长大长大：横向长大很好理解：形成一片渗碳体后，两侧奥氏体中碳浓：横向长大很好理解：形成一片渗碳体后，两侧奥氏体中碳浓度下降，促进了铁素体形核，并平行于渗碳体片生长，结果又导致度下降，促进了铁素体形核，并平行于渗碳体片生长，结果又导致渗碳体片的形核与长大，最后得到片层相间的平行的珠光体团。渗碳体片的形核与长大，最后得到片层相间的平行的珠光体团。珠光体转变温度较高，珠光体转变温度较高，铁原子和碳原子都可以铁原子和碳原子都可以发生扩散，属于扩散型发生扩散，属于扩散型相变。相变。第第3章章 珠光体转变珠光体转变3.2 珠光体的形成过程珠光体的形成过程二、片状珠光体形

10、成过程二、片状珠光体形成过程纵向长大可以由碳纵向长大可以由碳扩散过程来解释。扩散过程来解释。碳在奥氏体中的扩碳在奥氏体中的扩散速度决定了珠光散速度决定了珠光体的纵向长大速度。体的纵向长大速度。晶格的重构是由铁晶格的重构是由铁原子的自扩散完成原子的自扩散完成的。的。片状珠光体形成时碳扩散示意图片状珠光体形成时碳扩散示意图第第3章章 珠光体转变珠光体转变3.2 珠光体的形成过程珠光体的形成过程三、粒状珠光体形成过程三、粒状珠光体形成过程珠光体的球化过程：珠光体的球化过程：将片状珠光体加热到稍高于将片状珠光体加热到稍高于A1温度以上，使奥氏体温度以上，使奥氏体中存在大量未溶解的残余渗碳体和富碳区。片

11、状渗中存在大量未溶解的残余渗碳体和富碳区。片状渗碳体溶解过程中碎化，形成颗粒状。在随后的冷却碳体溶解过程中碎化，形成颗粒状。在随后的冷却过程中，未溶渗碳体作为形核质点，促进渗碳体的过程中，未溶渗碳体作为形核质点，促进渗碳体的形核和长大，最终得到粒状渗碳体分布在铁素体基形核和长大，最终得到粒状渗碳体分布在铁素体基体上的粒状珠光体。体上的粒状珠光体。第第3章章 珠光体转变珠光体转变3.3 珠光体转变动力学珠光体转变动力学一、珠光体的形核率和长大速率一、珠光体的形核率和长大速率珠光体的形核率和长大速率与形成温度的关系：珠光体的形核率和长大速率与形成温度的关系：随转变温度降低（过冷度增大），奥氏体与珠

12、光体的自由能差增大，随转变温度降低（过冷度增大），奥氏体与珠光体的自由能差增大，转变动力增大，形核率增大。转变动力增大，形核率增大。随转变温度降低，原子活动能力减弱，形核率减小。随转变温度降低，原子活动能力减弱，形核率减小。随转变温度降低，原子扩散速度减慢，晶核长大速度降低。随转变温度降低，原子扩散速度减慢，晶核长大速度降低。随转变温度降低，奥氏体中碳浓度增大，碳扩散速度提高，晶核长随转变温度降低，奥氏体中碳浓度增大，碳扩散速度提高，晶核长大速度提高。大速度提高。珠光体的形核率和长大速度与转变温度的关系曲线均具有极大值。珠光体的形核率和长大速度与转变温度的关系曲线均具有极大值。第第3章章 珠光

13、体转变珠光体转变3.3 珠光体转变动力学珠光体转变动力学一、珠光体的形核率和长大速率一、珠光体的形核率和长大速率珠光体的形核率和长大速率与转变时间的关系：珠光体的形核率和长大速率与转变时间的关系：随转变时间的增加，珠光体的形核率增大，晶核长大速度变化不大。随转变时间的增加，珠光体的形核率增大，晶核长大速度变化不大。二、珠光体转变动力学图二、珠光体转变动力学图珠光体转变有孕育期。珠光体转变有孕育期。随转变温度降低，孕育期减小，某一温度孕育期最短，温度再降低，随转变温度降低，孕育期减小，某一温度孕育期最短，温度再降低，孕育期又增加。孕育期又增加。随转变时间增加，转变速度提高，当转变量超过随转变时间

14、增加，转变速度提高，当转变量超过50%时，转变速度时，转变速度又逐渐降低，直至转变完成。又逐渐降低，直至转变完成。第第3章章 珠光体转变珠光体转变3.3 珠光体转变动力学珠光体转变动力学三、影响珠光体转变动力学的因素三、影响珠光体转变动力学的因素碳含量的影响：碳含量的影响：对于亚共析钢，随碳含量增加，先共析铁素体析出速度降低，珠光对于亚共析钢，随碳含量增加，先共析铁素体析出速度降低，珠光体的转变速度也降低。体的转变速度也降低。对于过共析钢，随碳含量增加，先共析渗碳体析出速度增大，珠光对于过共析钢，随碳含量增加，先共析渗碳体析出速度增大，珠光体转变速度提高。体转变速度提高。奥氏体成分均匀性和碳化

15、物溶解情况的的影响：奥氏体成分均匀性和碳化物溶解情况的的影响：奥氏体成分不均匀和有未溶碳化物时，先共析相和珠光体的形成速奥氏体成分不均匀和有未溶碳化物时，先共析相和珠光体的形成速度提高。度提高。第第3章章 珠光体转变珠光体转变3.3 珠光体转变动力学珠光体转变动力学三、影响珠光体转变动力学的因素三、影响珠光体转变动力学的因素奥氏体晶粒度的影响：奥氏体晶粒度的影响：奥氏体晶粒细小，先共析相和珠光体的形成速度提高。奥氏体晶粒细小，先共析相和珠光体的形成速度提高。奥氏体化温度和时间的影响：奥氏体化温度和时间的影响：奥氏体化温度提高或保温时间延长，碳化物进一步溶解，奥氏体更奥氏体化温度提高或保温时间延

16、长，碳化物进一步溶解，奥氏体更加均匀，晶粒进一步长大，珠光体转变推迟。加均匀，晶粒进一步长大，珠光体转变推迟。应力和塑性变形的影响：应力和塑性变形的影响：对奥氏体进行拉应力或塑性变形，珠光体转变速度加快。对奥氏体进行拉应力或塑性变形，珠光体转变速度加快。第第3章章 珠光体转变珠光体转变3.4 合金元素对珠光体转变的影响合金元素对珠光体转变的影响一、对一、对A1点和共析碳浓度的影响点和共析碳浓度的影响除镍和锰以外的合金元素可以提高除镍和锰以外的合金元素可以提高A1温度。当珠光体转变温度一定温度。当珠光体转变温度一定时，相当于提高了过冷度，降低了珠光体片层间距。时，相当于提高了过冷度，降低了珠光体

17、片层间距。所有合金元素都使钢的共析碳浓度降低。所有合金元素都使钢的共析碳浓度降低。二、对珠光体转变动力学的影响二、对珠光体转变动力学的影响奥氏体中的合金元素使珠光体转变的孕育期增大，转变速度降低。奥氏体中的合金元素使珠光体转变的孕育期增大，转变速度降低。只有合金元素在奥氏体化过程中溶入奥氏体，才能起到提高过冷奥只有合金元素在奥氏体化过程中溶入奥氏体，才能起到提高过冷奥氏体稳定性的作用。氏体稳定性的作用。三、对珠光体转变过程的影响三、对珠光体转变过程的影响合金元素在奥氏体中扩散速度很慢，降低珠光体的转变速度。合金元素在奥氏体中扩散速度很慢，降低珠光体的转变速度。合金元素降低了铁原子的结构转变速度

18、，从而降低珠光体转变速度。合金元素降低了铁原子的结构转变速度，从而降低珠光体转变速度。合金元素降低碳在奥氏体中的扩散速度，从而降低珠光体转变速度。合金元素降低碳在奥氏体中的扩散速度，从而降低珠光体转变速度。第第3章章 珠光体转变珠光体转变3.5 亚（过）共析钢的珠光体转变亚（过）共析钢的珠光体转变一、先共析相的形态一、先共析相的形态亚共析钢的先共析相是铁素体，当奥氏体晶粒较细，等温温度较高。亚共析钢的先共析相是铁素体，当奥氏体晶粒较细，等温温度较高。冷却速度较慢时，形成等轴状先共析铁素体；当奥氏体晶粒较大，冷却速度较慢时，形成等轴状先共析铁素体；当奥氏体晶粒较大，冷却速度较快时，先共析铁素体沿

19、奥氏体晶界呈网状析出；当奥氏冷却速度较快时，先共析铁素体沿奥氏体晶界呈网状析出；当奥氏体成分均匀，晶粒较大，冷却速度适中时，先共析铁素体呈片（针）体成分均匀，晶粒较大，冷却速度适中时，先共析铁素体呈片（针）状析出。状析出。过共析钢的先共析相是渗碳体，其形态可以是粒状、网状或片（针）过共析钢的先共析相是渗碳体，其形态可以是粒状、网状或片（针）状。当先共析渗碳体呈网状或片（针）状形态时，钢的脆性增大，状。当先共析渗碳体呈网状或片（针）状形态时，钢的脆性增大，为避免网状或片（针）状渗碳体形成，应该采用双相区退火。为避免网状或片（针）状渗碳体形成，应该采用双相区退火。第第3章章 珠光体转变珠光体转变3

20、.5 亚（过）共析钢的珠光体转变亚（过）共析钢的珠光体转变二、先共析相的长大动力学二、先共析相的长大动力学亚共析钢中先共析铁素体的转变动力学曲线位于珠光体转变动力学亚共析钢中先共析铁素体的转变动力学曲线位于珠光体转变动力学曲线的左上方，随钢中碳含量提高，逐渐移向右下方。曲线的左上方，随钢中碳含量提高，逐渐移向右下方。过共析钢中先共析渗碳体的转变动力学曲线位于珠光体转变动力学过共析钢中先共析渗碳体的转变动力学曲线位于珠光体转变动力学曲线的左上方，随钢中碳含量提高，逐渐移向左上方。曲线的左上方，随钢中碳含量提高，逐渐移向左上方。三、伪共析组织的形成三、伪共析组织的形成非共析成分的合金在较大的过冷度

21、时不析出先共析相，而全部转变非共析成分的合金在较大的过冷度时不析出先共析相，而全部转变为共析组织，这种组织为伪共析组织。为共析组织，这种组织为伪共析组织。第第3章章 珠光体转变珠光体转变3.5 亚（过）共析钢的珠光体转变亚（过）共析钢的珠光体转变四、钢中的魏氏组织四、钢中的魏氏组织将先共析片（针）状铁素体或片（针）状渗碳体加珠光体的组织称将先共析片（针）状铁素体或片（针）状渗碳体加珠光体的组织称为魏氏组织。为魏氏组织。魏氏组织的形态：魏氏组织的形态：一次魏氏组织：从母相中直接析出片（针）状先共析相，称为一次一次魏氏组织：从母相中直接析出片（针）状先共析相，称为一次魏氏组织。魏氏组织。二次魏氏组

22、织：在母相晶界上先形成网状先共析相，再从网状析出二次魏氏组织：在母相晶界上先形成网状先共析相，再从网状析出相上长出片（针）状先共析相，称为二次魏氏组织。相上长出片（针）状先共析相，称为二次魏氏组织。第第3章章 珠光体转变珠光体转变3.5 亚（过）共析钢的珠光体转变亚（过）共析钢的珠光体转变四、钢中的魏氏组织四、钢中的魏氏组织魏氏组织形成的条件和基本特征：魏氏组织形成的条件和基本特征：魏氏组织形成有一个上限温度（魏氏组织形成有一个上限温度（Ws），超过这一温度，魏氏组织不），超过这一温度，魏氏组织不能形成。奥氏体晶粒越细，能形成。奥氏体晶粒越细，Ws点越低。点越低。魏氏组织铁素体在奥氏体中析出有

23、惯习面，并与奥氏体有一定的晶魏氏组织铁素体在奥氏体中析出有惯习面，并与奥氏体有一定的晶体学位向关系。体学位向关系。魏氏组织容易在粗大的奥氏体晶粒中形成。魏氏组织容易在粗大的奥氏体晶粒中形成。当钢的碳含量超过当钢的碳含量超过0.6%时，魏氏组织铁素体较难形成。时，魏氏组织铁素体较难形成。在连续冷却转变时，魏氏组织只有在适中的冷却速度下才能形成。在连续冷却转变时，魏氏组织只有在适中的冷却速度下才能形成。钢中合金元素对魏氏组织的形成有影响。钢中合金元素对魏氏组织的形成有影响。第第3章章 珠光体转变珠光体转变3.5 亚（过）共析钢的珠光体转变亚（过）共析钢的珠光体转变四、钢中的魏氏组织四、钢中的魏氏组

24、织魏氏组织的形成过程：魏氏组织的形成过程：魏氏组织的形成也是通过形核长大完成的。魏氏组织铁素体形成时，首先在魏氏组织的形成也是通过形核长大完成的。魏氏组织铁素体形成时，首先在奥氏体晶界形核，使其周围奥氏体的碳浓度提高，碳向奥氏体内部扩散，破奥氏体晶界形核，使其周围奥氏体的碳浓度提高，碳向奥氏体内部扩散，破坏了碳浓度的平衡，铁素体继续长大，恢复碳的平衡浓度。坏了碳浓度的平衡，铁素体继续长大，恢复碳的平衡浓度。转变温度低于上限温度（转变温度低于上限温度（Ws）时，）时，Fe原子不易扩散，需沿奥氏体某一晶面原子不易扩散，需沿奥氏体某一晶面（惯习面）形成片状，并与奥氏体形成位向关系，超过这一温度，魏氏

25、组织（惯习面）形成片状，并与奥氏体形成位向关系，超过这一温度，魏氏组织不能形成。不能形成。奥氏体晶粒越细，越容易形成网状铁素体，并且由于碳原子扩散距离短，奥氏体晶粒越细，越容易形成网状铁素体，并且由于碳原子扩散距离短，Ws点越低，魏氏组织不容易形成。点越低，魏氏组织不容易形成。碳含量较高时，魏氏组织铁素体不容易形核，贝氏体容易形成。碳含量较高时，魏氏组织铁素体不容易形核，贝氏体容易形成。冷却速度较慢时，冷却速度较慢时，Fe原子易扩散而形成网状铁素体；冷速过快时，碳原子原子易扩散而形成网状铁素体；冷速过快时，碳原子来不及扩散，不利于魏氏组织铁素体的形成。来不及扩散，不利于魏氏组织铁素体的形成。第

26、第3章章 珠光体转变珠光体转变3.5 亚（过）共析钢的珠光体转变亚（过）共析钢的珠光体转变四、钢中的魏氏组织四、钢中的魏氏组织魏氏组织的机械性能：魏氏组织的机械性能：魏氏组织及其伴生的粗晶组织会使钢的机械性能下降，尤其是塑性魏氏组织及其伴生的粗晶组织会使钢的机械性能下降，尤其是塑性和韧性显著降低。和韧性显著降低。魏氏组织及其伴生的粗晶组织还将导致钢的脆性转变温度提高。魏氏组织及其伴生的粗晶组织还将导致钢的脆性转变温度提高。当奥氏体晶粒尺寸较小，且存在少量的魏氏组织铁素体时，钢的机当奥氏体晶粒尺寸较小，且存在少量的魏氏组织铁素体时，钢的机械性能不明显降低，有时强度还能稍微提高。械性能不明显降低，

27、有时强度还能稍微提高。魏氏组织及其伴生的粗晶组织需要消除，常用的办法是细化奥氏体魏氏组织及其伴生的粗晶组织需要消除，常用的办法是细化奥氏体晶粒（正火、退火等）。晶粒（正火、退火等）。第第3章章 珠光体转变珠光体转变3.6 珠光体的机械性能珠光体的机械性能一、珠光体的机械性能一、珠光体的机械性能影响珠光体性能的因素：奥氏体晶粒尺寸，珠光体团晶粒尺寸，珠影响珠光体性能的因素：奥氏体晶粒尺寸，珠光体团晶粒尺寸，珠光体片层间距，铁素体内部亚结构，渗碳体形状、尺寸和分布。光体片层间距，铁素体内部亚结构，渗碳体形状、尺寸和分布。奥氏体晶粒尺寸和珠光体团尺寸相关，其尺寸越大，综合性能越低。奥氏体晶粒尺寸和珠

28、光体团尺寸相关，其尺寸越大，综合性能越低。珠光体片层间距取决于转变温度，间距越小，强度和塑性越高。降珠光体片层间距取决于转变温度，间距越小，强度和塑性越高。降温形成的珠光体片层间距大小不一，性能下降。温形成的珠光体片层间距大小不一，性能下降。球状珠光体强度较低，但塑性较好，疲劳性能较高。球状珠光体强度较低，但塑性较好，疲劳性能较高。铁素体内部亚结构是指其中亚晶粒尺寸和位错密度，将影响珠光体铁素体内部亚结构是指其中亚晶粒尺寸和位错密度，将影响珠光体的机械性能。的机械性能。通过热处理可以改变珠光体中碳化物的形态、大小和分布，从而改通过热处理可以改变珠光体中碳化物的形态、大小和分布，从而改变珠光体的

29、机械性能。变珠光体的机械性能。第第3章章 珠光体转变珠光体转变3.6 珠光体的机械性能珠光体的机械性能二、铁素体加珠光体的机械性能二、铁素体加珠光体的机械性能亚共析钢中的碳含量决定了珠光体含量，影响合金的强度、塑性、冲击亚共析钢中的碳含量决定了珠光体含量，影响合金的强度、塑性、冲击功和脆性转变温度，先共析铁素体晶粒尺寸对钢的性能也有很大影响。功和脆性转变温度，先共析铁素体晶粒尺寸对钢的性能也有很大影响。第第3章章 珠光体转变珠光体转变3.6 珠光体的机械性能珠光体的机械性能三、变形珠光体的机械性能三、变形珠光体的机械性能使高碳钢获得片层间距细小的珠光体（索氏体），再经过深度使高碳钢获得片层间距

30、细小的珠光体（索氏体），再经过深度冷拔，可以获得高强度钢丝。这样的处理称为派敦（冷拔，可以获得高强度钢丝。这样的处理称为派敦（Patenting）处理。处理。派敦处理使珠光体组织再工业上应用的主要处理方法之一。派敦处理使珠光体组织再工业上应用的主要处理方法之一。索氏体具有良好的冷拔性能：铁素体片薄，位错滑移距离小；索氏体具有良好的冷拔性能：铁素体片薄，位错滑移距离小；渗碳体片薄，可发生弹性弯曲。渗碳体片薄，可发生弹性弯曲。派敦处理后，钢丝的强度明显提高，其原因主要是铁素体中细派敦处理后，钢丝的强度明显提高，其原因主要是铁素体中细小的亚晶尺寸和高密度的位错。小的亚晶尺寸和高密度的位错。派敦处理的

31、应用：钢丝绳，琴用钢丝，弹簧钢丝。派敦处理的应用：钢丝绳，琴用钢丝，弹簧钢丝。第第3章章 珠光体转变珠光体转变3.7 钢中碳化物的相间析出钢中碳化物的相间析出在钢中加入少量的强碳化物形成元素（铌、钒、钛等），并经在钢中加入少量的强碳化物形成元素（铌、钒、钛等），并经过合适的奥氏体化，使这些合金元素充分溶解到奥氏体中，在过合适的奥氏体化，使这些合金元素充分溶解到奥氏体中，在冷却过程中会形成细小的特殊碳（氮）化物，可以有效地提高冷却过程中会形成细小的特殊碳（氮）化物，可以有效地提高钢的强度。钢的强度。因为这种碳（氮）化物是在相变过程中奥氏体与铁素体相界面因为这种碳（氮）化物是在相变过程中奥氏体与铁

32、素体相界面上形成的，因此称其为相间沉淀（上形成的，因此称其为相间沉淀（interface precipitation）。）。相间沉淀属于珠光体类型的转变，但转变产物只有碳化物和铁相间沉淀属于珠光体类型的转变，但转变产物只有碳化物和铁素体，没有珠光体，所以是一种特殊的珠光体转变。素体，没有珠光体，所以是一种特殊的珠光体转变。第第3章章 珠光体转变珠光体转变3.7 钢中碳化物的相间析出钢中碳化物的相间析出一、相间沉淀条件一、相间沉淀条件合金中有一定的碳（氮）和强碳（氮）化物形成元素，一般为合金中有一定的碳（氮）和强碳（氮）化物形成元素，一般为低碳低合金钢。低碳低合金钢。合适的奥氏体化温度，使合金中

33、的碳化物和氮化物充分溶解。合适的奥氏体化温度，使合金中的碳化物和氮化物充分溶解。连续冷却转变时，冷却深度要适中。冷速太慢，则特殊碳化物连续冷却转变时，冷却深度要适中。冷速太慢，则特殊碳化物容易聚集长大，钢的性能下降；冷速过快，则细小特殊碳化物容易聚集长大，钢的性能下降；冷速过快，则细小特殊碳化物来不及形成，发生其它转变。来不及形成，发生其它转变。等温转变时，转变温度较高或者较低都使相间析出深度减慢，等温转变时，转变温度较高或者较低都使相间析出深度减慢，具有具有C曲线动力学特征，符合扩散型相变的形核长大规律。曲线动力学特征，符合扩散型相变的形核长大规律。第第3章章 珠光体转变珠光体转变3.7 钢中碳化物的相间析出钢中碳化物的相间析出二、相间沉淀机理二、相间沉淀机理亚共析钢奥氏体冷却到亚共析钢奥氏体冷却到A1以下某一温度时，首先在奥氏体晶界以下某一温度时，首先在奥氏体晶界上形成铁素体，并向奥氏体中长大，使铁素体附近的奥氏体碳上形成铁素体，并向奥氏体中长大，使铁素体附近的奥氏体碳浓度提高，铁素体长大受阻。如在铁素体奥氏体界面形成碳浓度提高，铁素体长大受阻。如在铁素体奥氏体界面形成碳化物，则可降低界面奥氏体碳浓度，使铁素体继续长大。化物，则可降低界面奥氏体碳浓度，使铁素体继