6 珠光体转变1.ppt

第六章 珠光体转变 本章重点与难点 重点： 碳钢两类珠光体(即片状和粒状)的组织形态、形成机制以及力学性能，掌握影响珠光体转变动力学因素。 难点： 珠光体(片状和粒状)的形成机制 6.1 铁素体和珠光体的组织与性能 铁素体Ferrite的组织与性能 铁素体的组织 铁素体是C溶于?—Fe中形成的间隙固溶体，为体心立方晶格 （bcc），用“F”表示。 铁素体的性能 与纯铁基本相同，特点是强度和硬度低，塑性、韧性好，抗拉强度?b=250MPa，硬度HBS=80，伸长率?=50%，断面收缩率?=80%。 片状珠光体的组织与性能Lamellar Pearlite 片状珠光体的组织 F和Fe3C层片相间的机械混合组织。 片状珠光体的片间距 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Fe3C(或F)的平均距离S0称珠光体的片间距。 片间距与过冷度?T关系： 片状珠光体的力学性能 片状珠光体的力学性能主要取决于片间距。断裂强度随着片间距的减小而增大，与晶粒尺寸无关；断面收缩率随着片间距的减小而增大。 为什么珠光体片间距减小，钢的强度和塑性都增大？ 片间距减小，相界面增多，对位错运动的阻碍增大，塑性变形抗力增大，强度、硬度提高 塑性随片间距的减小而增大，是因为渗碳体片很薄时，在外力作用下可以滑移产生塑性变形，也可以产生弯曲；此外，片间距较小时，珠光体中的层片状渗碳体是不连续的，层片状的铁素体并未完全被渗碳体所隔离，因此塑性提高。 在连续冷却过程中形成的珠光体组织，转变产物的片间距大小不等，在外力作用下降引起不均匀的塑性变形，并导致应力集中，从而使钢的强度和塑性都降低。 为了获得片层厚度均匀的强度较高的珠光体，应采用等温处理。 粒状珠光体的组织与性能Spheroidal Pearlite 粒状珠光体组织 渗碳体以颗粒状分布于铁素体基体中。 一般可通过球化退火得到。 粒状珠光体的性能 粒状珠光体的力学性能主要取决于渗碳体颗粒的大小、形态与分布。 一般来说，当钢的成分一定时，渗碳体颗粒越细，钢的硬度和强度越高。碳化物越接近等轴状，分布越均匀，则钢的韧性越好。 铁素体和片状珠光体混合组织与性能 铁素体和片状珠光体混合组织 亚共析钢在退火和正火工艺下的室温组织为F+P；在淬火工艺下，如果心部没有淬透，心部也会出现F+P。 铁素体+片状珠光体性能 混合组织的性能取决于铁素体与珠光体的相对量、铁素体的晶粒大小、珠光体的片间距以及铁素体的化学成分。 塑性随珠光体量的增多而下降，随铁素体晶粒直径的减小而升高。 冲击韧性随珠光体量的增多而减小，冷脆转变温度随珠光体量的增多而升高。 魏氏组织与性能 魏氏组织 工业上将先共析片状铁素体和先共析针状（片状）渗碳体称为魏氏组织。 魏氏组织性能 魏氏组织以及经常与之伴生的粗晶组织会严重恶化钢的性能，使钢的强度、塑性和冲击韧性显著降低，使钢的冷脆转变温度升高，容易发生脆性断裂，因此必须予以消除。 对易于出现魏氏组织的钢材可以通过控制轧制、降低终锻温度、控制锻后冷却速度或改进热处理工艺来防止或消除魏氏组织。 6.2 珠光体形成机制 珠光体转变热力学 转变驱动力——新旧两相的自由焓之差 片状珠光体形成机制 2、片状珠光体的形成机制 4、珠光体形成过程示意图 珠光体分枝长大 粒状珠光体形成机制 （一）特定条件下过冷奥氏体分解 （二）片状珠光体低温退火 渗碳体片存在内部缺陷 片状渗碳体破断、球化过程示意图 **获得粒（球）状珠光体的途径： （1）特定条件下过冷奥氏体的分解 （2）片状珠光体在Ac1以下退火 （3）马氏体高温回火。 （4）形变球化 （5）周期球化退火 6.3 亚（过）共析钢的珠光体转变 伪共析转变 先共析相的析出 亚共析钢中先共析铁素体的析出 块状F的析出-低C含量?? P转变温度高，Fe原子自扩散便利，且晶粒较细时，F在晶界形核后，由于CA-F CA ，引起碳的扩散，为保持相界面平衡，即CA-F的高浓度，只有继续析出F，以至长成块状F。? 2. 网状F的析出 --高C量??? 当转变温度较高，或冷速较大、A晶粒粗大时，Fe自扩散能力下降，F易沿晶界析出并连成网状。此时晶内碳浓度不断升高, 达伪共析成分时转变为P。 过共析钢中先共析渗碳体的析出 6.4 珠光体转变动力学 珠光体转变的形核率和长大速率 形核率 长大速率 二. 珠光体等温转变的动力学曲线即为S曲线1. 珠光体等温转变的动力学曲线及动力学图  将共析碳钢奥氏体化后，快冷到A1下一定温度，保温不同时间后测出P转变量，并描绘P转变量-时间的坐标系中，就构成了