[工学]热处理原理3.ppt

热处理原理、工艺及设备Principles, Technology and Equipments for Heat Treatment 第一部分 热处理原理（3） Principles for Heat Treatment §3 钢的珠光体转变 珠光体：铁素体和渗碳体的机械混合物，渗碳体呈层片状分布在铁素体基体上（按重量比，Fe3C占12%，F占88%）。 钢中的P转变是由奥氏体（γ）向P的转变，是典型的扩散型相变(A1－550℃)，是最具代表性的共析相变，在热处理实践中极为重要。 研究珠光体转变的规律，不仅与为了获得珠光体转变产物的退火、正火等热处理工艺有关，而且与为了避免产生珠光体转变产物的淬火和等温淬火等热处理工艺也有密切的联系。 §3.1 珠光体的组织形态和性能特点 一、珠光体的形态 按Fe3C的形态，珠光体可分为片状珠光体和粒状珠光体两种。 1、片状珠光体 片状P是由一层F与一层Fe3C交替紧密堆叠而成的。在片状P组织中，一对F片和Fe3C片的总厚度称为“P片层间距”，以S0表示，如图。若干大致平行的F和Fe3C片组成一个“P晶粒”或“P团”，在一个A晶粒内，可形成几个P团。 §3.1 珠光体的组织形态和性能特点 §3.1 珠光体的组织形态和性能特点 §2.2 过冷奥氏体的转变及其产物 珠光体 3800倍? §3.1 珠光体的组织形态和性能特点 通过图片可知： F和Fe3C均呈灰白色，二者的相界则因被腐蚀得凹凸不平而呈黑色细条。如果放大倍数不够高时， Fe3C两边被腐蚀的相界就分辨不开，而呈黑色的细条。当放大倍数相当低时,连P中的两相片层也分不清而成一片黑色。 高温形成的P不仅片层厚，而且比较平直；低温形成的P中，片层却是薄而弯曲的，且往往还呈不连续的现象。 同一P晶团由若干位向差不大的亚晶体组成. §3.1 珠光体的组织形态和性能特点 无论珠光体、索氏体，还是屈氏体，都属于珠光体类型的组织。它们的本质是相同的，都是F和Fe3C组成的片层相间的机械混合物。它们的界限也是相对的，他们之间的差别只是片间距的大小不同而已。片状P的机械性能主要决定于片间距和P团的直径。 §3.1 珠光体的组织形态和性能特点 2、粒状珠光体 工业用钢中也可见到在F基体上分布着粒状Fe3C的组织，称为“粒状P”，一般是经过球化退火或淬火后经中、高温回火得到的。 §3.1 珠光体的组织形态和性能特点 粒状P的力学性能 主要取决于Fe3C颗粒的大小、形态与分布。一般来说，当钢的成分一定时，Fe3C颗粒越细，相界面越多，则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。在成分相同的条件下，粒状P比片状P的硬度稍低，但塑性较好。 §3.1 珠光体的组织形态和性能特点 应用 在硬度相同的条件下，粒状P比片状P具有良好的拉伸性能。因此，许多重要的机器零件都要通过热处理获得碳化物呈颗粒状的回火索氏体组织。同时，粒状P还具有较好的切削加工性能、冷成型性能及淬火工艺性能。 §3.1 珠光体的组织形态和性能特点 二、珠光体的晶体结构 虽然珠光体有多种形态，但本质上都是F与Fe3C的混合物。电镜观察表明，在退火状态下珠光体、铁素体中的位错密度较低，Fe3C中的位错密度更低，而F与Fe3C两相交界处的位错密度较高。在F片中还有亚晶界，构成许多亚晶粒。 §3.1 珠光体的组织形态和性能特点 珠光体形成时，新相（Fe3C和F）与母相（γ）有着一定的晶体学位向关系，使新相和母相原子在界面上能够较好的匹配。珠光体形成时，其中α与γ的位向关系为：（110)γ∥(112)α，[112]γ∥[110]α 而在亚共析钢中，先共析α与γ的位向关系为： （111)γ∥(110)α，[110]γ∥[111]α §3.1 珠光体的组织形态和性能特点 三、珠光体的片层间距及其影响因素 珠光体层间距的大小，主要取决于珠光体形成的温度。冷却速度越大，形成温度越低（过冷度越大），层间距越小 原因：由于形成温度降低，碳的扩散速度减慢，碳原子迁移较大的距离困难，需要形成层间距较小的珠光体。另外，过冷度越大，F和Fe3C相的形核数量越多，缩短了碳原子的扩散距离，贫碳与富碳区都相应变窄，也使层间距减小。 §3.1 珠光体的组织形态和性能特点 1、转变温度（过冷度）的影响 随着珠光体转变温度下降，片状珠光体的片层间距S0将减小。S0的大小主要取决于珠光体形成时的过冷度，即珠光体的形成温度，而与γ晶粒度和均匀性无关。过冷度越大，珠光体的形成温度越