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文档简介

5.2奥氏体的共析分解

——珠光体转变机理

碳素钢中过冷奥氏体共析分解的反应式为:反应产物是珠光体（F+碳化物)，是一个自组织过程——不同的形貌。

1.珠光体形成的热力学

过冷奥氏体在临界点A1以下，将要发生过冷奥氏体的共析分解。由于分解温度较高，原子能够长程扩散（界面扩散)，相变阻力较小，因此，在较小的过冷度下就可以发生转变。奥氏体分解为珠光体是自发的过程。

可见，自由能之差为负值时（A1以下自由能之差小于零)，过冷奥氏体分解为珠光体是自发的过程。

图5－6不同钢种奥氏体与珠光体的自由能之差与温度的关系1-碳素钢；2-1.9%Co钢；3-1.8%Mn钢；4-0.5%Mo钢(α+渗碳体)能量最低图5-7Fe-C合金在A1以下各相自由能变化示意图2.形核及长大—转变机理以往的学说——由于珠光体由两相组成，因此形核必然存在领先相问题。一般认为渗碳体和铁素体均可成为相变的领先相。过共析钢中通常以渗碳体为领先相，在亚共析钢中通常以铁素体为领先相。在共析钢中两相都可以成为领先相。过冷度小时，渗碳体是领先相；过冷度大时，铁素体是领先相。钢中的珠光体是过冷奥氏体分解得到的共析铁素体和共析碳化物的整合组织。共析共生,不存在"领先相”，珠光体共析分解是同步形成铁素体和渗碳体。

以往的珠光体形核及长大示意图,以渗碳体为领先相。

新的珠光体形核长大示意图3.珠光体晶核长大

珠光体晶核的端向长大过程有赖于碳从铁素体前沿富碳奥氏体向渗碳体前沿贫碳奥氏体中扩散,于是失碳奥氏体发生晶格重构变为铁素体,增碳奥氏体则析出渗碳体,使渗碳体和铁素体实现端向长大,如图所示。

（1)端向长大（经典理论是体扩散)新理论认为:

珠光体长大是依靠界面扩散进行的。

共析碳钢中珠光体的实测长大速度约为50μm/s。但按体扩散计算所得的铁素体长大速度为0.16μm/s,渗碳体为0.064μm/s,远小于实测值。因此,认为珠光体的长大主要通过界面扩散进行。

(2)台阶机制长大

台阶机制长大是珠光体理论研究的一个新进展。共析铁素体和共析渗碳体两相与母相的相界面是由连续的长大台阶所耦合的。认为台阶长大有利于共析转变时的协同生长。发现界面台阶F/A.C/A相界面具有半共格结构，而且存在界面台阶。用高分辨率透射电子显微镜研究了Fe-0.8C-12Mn合金的珠光体转变，观察了F/A.C/A界面的结构及界面形成过程。发现在界面上存在平直的相界面、错配位错及台阶缺陷，台阶高度约为4～8nm，且台阶是可动的。认为珠光体长大时，界面迁移依赖台阶的横向运动。如图。Fe-0.8C-12Mn合金的珠光体上的台阶

（1300℃加热12h＋600℃保温12h后淬水)图中可见1～7个长大台阶珠光体长大台阶,形成F/C阶梯模型

结论

（1)在A1以下，ΔG＝Gγ-Gp<0

（2)铁素体和渗碳体二者是共析共生，铁素体和渗碳体同步出现，不存在领先相。

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