哈工大金屬學與熱處理上課課件 (11)

1、7.4 珠光體轉(zhuǎn)變作業(yè)作業(yè)7.41. 闡述片狀珠光體形成機制及形成過程。闡述片狀珠光體形成機制及形成過程。2. 在什么條件下，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)槠瑺钪楣怏w？在什么條在什么條件下，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)槠瑺钪楣怏w？在什么條件下，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榱钪楣怏w？件下，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榱钪楣怏w？珠光體的性能取決珠光體的性能取決于什么？于什么？3. 什么是珠光體的片間距？影響片間距的主要因素是什什么是珠光體的片間距？影響片間距的主要因素是什么？片間距大小對珠光體機械性能有什么影響？么？片間距大小對珠光體機械性能有什么影響？4. 舉出獲得粒狀珠光體的兩種方法？決定滲碳體顆粒狀舉出獲得粒狀珠光體的兩種方法？決定滲碳體顆粒狀大小的主

2、要因素是什么？大小的主要因素是什么？ 5. 比較共析鋼片狀珠光體和粒狀珠光體的機械性能，并比較共析鋼片狀珠光體和粒狀珠光體的機械性能，并說明粒狀珠光體性能較優(yōu)的原因。說明粒狀珠光體性能較優(yōu)的原因。鋼的過冷奧氏體轉(zhuǎn)變曲線鋼的過冷奧氏體轉(zhuǎn)變曲線等溫轉(zhuǎn)變曲線等溫轉(zhuǎn)變曲線-“C”曲線曲線/ TTT曲線曲線珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變7.4 珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：1. 共析鋼片狀珠光體形成機制及形成過程共析鋼片狀珠光體形成機制及形成過程(難點難點)；2. 片狀片狀珠光體的機械性能珠光體的機械性能及及影響影響因素因素(重點重點)；3. 粒狀珠光體粒狀珠光體轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變的機理的機理、形成過程形成過程以

3、及以及粒狀珠光粒狀珠光 體的體的性能特點性能特點；7.4 珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變：珠光體轉(zhuǎn)變：是過冷奧氏體在臨界溫度是過冷奧氏體在臨界溫度A1以下較高的溫度范以下較高的溫度范圍內(nèi)進行的轉(zhuǎn)變（共析鋼在圍內(nèi)進行的轉(zhuǎn)變（共析鋼在A1550之間），之間），又稱高溫轉(zhuǎn)變。是典型的擴散型相變。又稱高溫轉(zhuǎn)變。是典型的擴散型相變。奧氏體奧氏體A1以下以下珠光體珠光體P（ + Fe3C）面心立方面心立方（fcc） 0.77% C 體心立方體心立方（bcc） 0.0218%C 復雜斜方復雜斜方6.69%C7.4 珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變珠光體組織的分類珠光體組織的分類 (a)片狀珠光體片狀珠光體 (b) 粒狀

4、珠光體粒狀珠光體珠光體的片間距珠光體的片間距S0 : 相鄰兩片相鄰兩片F(xiàn)e3C(或或F)的平均距離。的平均距離。片間距示意圖片間距示意圖7.4 珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變片狀珠光體的組織形態(tài)片狀珠光體的組織形態(tài)組織組織(1000)7.4 珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變片狀珠光體的組織形態(tài)片狀珠光體的組織形態(tài)珠光體珠光體 (pearlite) / 粗珠光體粗珠光體 7.4 珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變片狀珠光體的組織形態(tài)片狀珠光體的組織形態(tài)片狀珠光體類型組織分為三種片狀珠光體類型組織分為三種:屈氏體屈氏體 (troostite) / 極細珠光體極細珠光體索氏體索氏體 (sorbite) / 細珠光體細珠光體7.4 珠光

5、體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變片狀珠光體的組織形態(tài)片狀珠光體的組織形態(tài)珠光體晶粒示意圖珠光體晶粒示意圖“珠光體團珠光體團”、“珠光體領域珠光體領域”或珠光體晶或珠光體晶粒粒: 珠光體片層間距方向大致相同的區(qū)域。珠光體片層間距方向大致相同的區(qū)域。7.4 珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變7.4 珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變一、珠光體形成的熱力學條件一、珠光體形成的熱力學條件珠光體和奧氏體的自由能與溫度的關系珠光體和奧氏體的自由能與溫度的關系G = Gp-G01. 形核形核2. 長大長大（一）片狀珠光體的形成（一）片狀珠光體的形成7.4 珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變二、片狀珠光體的形成、組織和性能二、片狀珠光體的形成、組織和性能1）成片形成

6、機制）成片形成機制2. 長大長大7.4 珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變橫向：交替形核與互相促進、制約增厚橫向：交替形核與互相促進、制約增厚 （一）片狀珠光體的形成（一）片狀珠光體的形成7.4 珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變2. 長大長大 片狀珠光體剛形成時碳的濃度示意圖片狀珠光體剛形成時碳的濃度示意圖（一）片狀珠光體的形成（一）片狀珠光體的形成1）成片形成機制）成片形成機制2. 長大長大7.4 珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變橫向：交替形核與互相促進、制約增厚橫向：交替形核與互相促進、制約增厚 縱向：碳的擴散，縱向：碳的擴散，F(xiàn)e3C片和鐵素體片一同向前增長片和鐵素體片一同向前增長 （一）片狀珠光體的形成（一）片狀珠光體的形

7、成鐵原子自擴散完成晶格重構鐵原子自擴散完成晶格重構1. 形核形核2. 長大長大（一）片狀珠光體的形成（一）片狀珠光體的形成7.4 珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變7.4 珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變（一）片狀珠光體的形成（一）片狀珠光體的形成片狀珠光體組織片狀珠光體組織 二、片狀珠光體的形成二、片狀珠光體的形成2. 長大長大7.4 珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變2）分枝長大機制）分枝長大機制 珠光體中滲碳體片分枝長大機制示意圖珠光體中滲碳體片分枝長大機制示意圖滲碳體片以分枝方式縱向生長滲碳體片以分枝方式縱向生長 珠光體中滲碳體片分枝長大的情況珠光體中滲碳體片分枝長大的情況7.4 珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變（一）片狀珠光體的形成（

8、一）片狀珠光體的形成7.4 珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變（二）片狀珠光體的性能（二）片狀珠光體的性能珠光體的機械性能取決于：珠光體的機械性能取決于：1. 珠光體層片間距珠光體層片間距S0 2. 珠光體團尺寸珠光體團尺寸珠光體層片間距珠光體層片間距S0 與性能與性能7.4 珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變（二）片狀珠光體的性能（二）片狀珠光體的性能7.4 珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變（二）片狀珠光體的性能（二）片狀珠光體的性能珠光體團直徑珠光體團直徑Nd和片間距和片間距S0 與性能與性能7.4 珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變（二）片狀珠光體的性能（二）片狀珠光體的性能珠光體團直徑珠光體團直徑Nd和片間距和片間距S0 與性能與性能7.

9、4 珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變（二）片狀珠光體的性能（二）片狀珠光體的性能珠光體層片間距珠光體層片間距S0 與性能與性能3）由淬火組織回火獲得）由淬火組織回火獲得2）由過冷奧氏體直接分解而成）由過冷奧氏體直接分解而成1）由片狀珠光體或片狀珠光體加網(wǎng)狀二次滲碳體球化而成（球化退火）由片狀珠光體或片狀珠光體加網(wǎng)狀二次滲碳體球化而成（球化退火）1. 粒狀珠光體的形成粒狀珠光體的形成7.4 珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變?nèi)?、粒狀珠光體的形成、組織和性能三、粒狀珠光體的形成、組織和性能1）由片狀珠光體或片狀珠光體加網(wǎng)狀二次滲碳體球化而成（球化退火）：）由片狀珠光體或片狀珠光體加網(wǎng)狀二次滲碳體球化而成（球化退火）：1.

10、粒狀珠光體的形成粒狀珠光體的形成未溶滲碳體將在略高于未溶滲碳體將在略高于A1點溫度保溫將逐漸趨于球化點溫度保溫將逐漸趨于球化7.4 珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變?nèi)?、粒狀珠光體的形成、組織和性能三、粒狀珠光體的形成、組織和性能 片狀珠光體形成粒狀珠光體時球化過程示意圖片狀珠光體形成粒狀珠光體時球化過程示意圖7.4 珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變?nèi)?、粒狀珠光體的形成、組織和性能三、粒狀珠光體的形成、組織和性能 過共析鋼中片狀滲碳體和網(wǎng)狀滲碳體球化過程示意圖過共析鋼中片狀滲碳體和網(wǎng)狀滲碳體球化過程示意圖3）由淬火組織回火獲得）由淬火組織回火獲得2）由過冷奧氏體直接分解而成）由過冷奧氏體直接分解而成1）由片狀珠光體或片

11、狀珠光體加網(wǎng)狀二次滲碳體球化而成（球化退火）由片狀珠光體或片狀珠光體加網(wǎng)狀二次滲碳體球化而成（球化退火）1. 粒狀珠光體的形成粒狀珠光體的形成7.4 珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變?nèi)?、粒狀珠光體的形成、組織和性能三、粒狀珠光體的形成、組織和性能2. 粒狀珠光體性能粒狀珠光體性能 取決于粒狀滲碳體的大小、形態(tài)和分布。取決于粒狀滲碳體的大小、形態(tài)和分布。顆粒越細，強度越高；顆粒越均勻，韌性越好。顆粒越細，強度越高；顆粒越均勻，韌性越好。具有較好的切削加工性能及淬火工藝性能。具有較好的切削加工性能及淬火工藝性能。粒狀滲碳體的大小、形態(tài)和分布與球化退火工藝有關（溫度、冷速、時間）粒狀滲碳體的大小、形態(tài)和分布與球

12、化退火工藝有關（溫度、冷速、時間）而滲碳體的多少則決定于鋼的碳含量。而滲碳體的多少則決定于鋼的碳含量。7.4 珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變 片狀珠光體形成時成片形成機制示意圖片狀珠光體形成時成片形成機制示意圖P粒狀比粒狀比P片拉伸性能比較片拉伸性能比較7.4 珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變（一）珠光體的形核率（一）珠光體的形核率N 和長大速度和長大速度G四、珠光體轉(zhuǎn)變動力學四、珠光體轉(zhuǎn)變動力學（二）珠光體等溫轉(zhuǎn)變的動力學圖（二）珠光體等溫轉(zhuǎn)變的動力學圖7.4 珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變四、珠光體轉(zhuǎn)變動力學四、珠光體轉(zhuǎn)變動力學(1)C%(2)合金元素合金元素四、珠光體轉(zhuǎn)變動力學四、珠光體轉(zhuǎn)變動力學 2. 奧氏體狀態(tài)奧氏

13、體狀態(tài)1. 化學成分的影響化學成分的影響（三）影響珠光體轉(zhuǎn)變動力學的因素（三）影響珠光體轉(zhuǎn)變動力學的因素7.4 珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變(1)在在A1溫度以下的高溫區(qū)進行，對非合金鋼約在溫度以下的高溫區(qū)進行，對非合金鋼約在550720；(2)是滲碳體和鐵素體交替組成的片層狀組織，為共是滲碳體和鐵素體交替組成的片層狀組織，為共析轉(zhuǎn)變；析轉(zhuǎn)變；(3)在滲碳體和鐵素體形核和長大的過程中，必須依在滲碳體和鐵素體形核和長大的過程中，必須依靠碳的擴散，是擴散型相變；靠碳的擴散，是擴散型相變；(4)珠光體的形核率隨轉(zhuǎn)變溫度的降低而增大，而原珠光體的形核率隨轉(zhuǎn)變溫度的降低而增大，而原子的擴散隨溫度的降低而困難，故

14、珠光體轉(zhuǎn)變的子的擴散隨溫度的降低而困難，故珠光體轉(zhuǎn)變的溫度溫度時間曲線呈時間曲線呈C字形。字形。 珠光體轉(zhuǎn)變的主要特點珠光體轉(zhuǎn)變的主要特點片狀珠光體：片狀珠光體：組織：組織：( F + 片狀滲碳體片狀滲碳體)三種三種:珠光體珠光體索氏體索氏體屈氏體屈氏體性能：取決于性能：取決于片層間距片層間距的大小。的大小。 較高的強度，塑韌性偏低。較高的強度，塑韌性偏低。 片層間距愈小，其強度、片層間距愈小，其強度、 硬度愈高，同時塑性、韌性硬度愈高，同時塑性、韌性 也有所改善。也有所改善。 片間距影響因素：片間距影響因素： 過冷度（珠光體形成溫度）過冷度（珠光體形成溫度） 粒狀珠光體：粒狀珠光體： 組織：組織：(F + 粒狀滲碳體粒狀滲碳體)性能性能: 取決于取決于粒狀滲