原理第6.1章 珠光体转变
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珠光体转变1珠光体转变珠光体转变是过冷奥⽒体在临界温度A 1以下⽐较⾼的温度范围内进⾏的转变,共析碳钢约在A 1~500℃温度之间发⽣,⼜称⾼温转变。
珠光体转变是单相奥⽒体分解为铁素体和渗碳体两个新相的机械混合物的相变过程,因此珠光体转变必然发⽣碳的重新分布和铁的晶格改组。
由于相变在较⾼的温度下进⾏,铁、碳原⼦都能进⾏扩散,所以珠光体转变是典型的扩散型相变。
珠光体转变在热处理实践中极为重要,因为在钢的退⽕与正⽕时所发⽣的都是珠光体转变。
退⽕与正⽕可以作为最终热处理,即⼯件经退⽕或正⽕后直接交付使⽤,因此在退⽕与正⽕时必须控制珠光体转变产物的形态(如⽚层的厚度、渗碳体的形态等),以保证退⽕与正⽕后所得到的组织具有所需要的强度、塑性与韧性等。
退⽕与正⽕也可以作为预备热处理,即为最终热处理作好组织准备,这就要求退⽕或正⽕所得组织能满⾜最终热处理的需要。
另外,为使奥⽒体能过冷到低温,使之转变为马⽒体或贝⽒体,必须要保证奥⽒体在冷却过程中不发⽣珠光体转变。
为了解决上述⼀系列问题,就必须对珠光体转变过程、转变机理、转变动⼒学、影响因素以及珠光体转变产物的性能等进⾏深⼊的研究。
珠光体……Pearlite在液态铁碳合⾦中,⾸先单独结晶的渗碳体(⼀次渗碳体)为块状,⾓不尖锐,共晶渗碳体呈⾻骼状。
过共析钢冷却时沿Acm 线析出的碳化物(⼆次渗碳体)呈⽹结状,共析渗碳体呈⽚状。
铁碳合⾦冷却到Ar 1以下时,由铁素体中析出渗碳体(三次渗碳体),在⼆次渗碳体上或晶界处呈不连续薄⽚状。
⼀、珠光体的组织形态与晶体结构(⼀)珠光体的组织形态珠光体是过冷奥⽒体在A 1以下的共析转变产物,是铁素体和渗碳体组成的机械混合物。
通常根据渗碳体的形态不同,把珠光体分为⽚状珠光体、粒状(球状)珠光体和针状珠光体,其中⽚状和粒状珠光体是两种常见的珠光体组织。
1、⽚状珠光体渗碳体呈⽚状,是由⼀层铁素体和⼀层渗碳体层层紧密堆叠⽽成。
(1)珠光体团⽚层排列⽅向⼤致相同的区域,称为珠光体团、珠光体领域或珠光体晶粒。
珠光体转变机理材料科学工程科技专业资料前言珠光体转变机理是材料科学工程和科技领域中一个重要的研究方向。
珠光体是一种特殊的微结构形态,在很多材料的制备和应用中都扮演了重要的角色。
在本文档中,我们将从珠光体的定义、形态、转变机理和相关应用方面进行探讨。
珠光体的定义和形态珠光体是金属材料中的一种微观结构形态,它通常具有球形或者椭球形的形态。
珠光体中的球形晶粒称为珠光体颗粒,它们由晶界将邻近的晶粒分割开来,珠光体颗粒与母相之间的晶界称为珠光体晶界,它对材料的整体性能有着重要的影响。
珠光体是金属材料中的一种内部非晶态结构,它通常具有高硬度、高强度、高韧性等优良性能。
珠光体转变机理珠光体转变是指在特定的条件下,珠光体颗粒发生相变的过程。
珠光体的相变通常包括两种方式:珠光体晶粒的长大和珠光体的析出。
珠光体的长大通常是由于溶固时珠光体晶粒的长大而引起的,也可以是在固态化时珠光体晶粒的长大。
溶固过程中,珠光体的形成是通过溶太阳芯片,在其中形成珠光体颗粒,而随着溶液的凝固,溶太阳芯片中的珠光体颗粒变得越来越大。
固态化时,珠光体晶粒的长大通常是由于材料中的成分不均匀而引起的。
珠光体的析出通常是由于材料中的某种成分的增加而导致的。
在固溶体中,溶质原子可以向晶格中溶质的互相取代而存在。
当成分的改变导致溶解度的降低时,溶质原子就开始逸出晶格,形成新的溶质。
此时,当溶质的浓度超过一定的临界值时,就会在基体中析出珠光体颗粒,这个过程被称为珠光体析出。
珠光体在材料科学领域的应用珠光体在材料科学领域有着广泛的应用,最重要的应用包括:1.提高材料的机械性能:珠光体通常具有高强度、高硬度和高韧性等特性,可以大大提高材料的机械性能。
2.提高材料的耐腐蚀性能:珠光体中的晶界可以作为点阵缺陷的固溶体或夹杂物的阳极部位,减缓或者阻止了腐蚀液体和金属的接触,从而提高了材料的耐腐蚀性能。
3.增强金属的疲劳强度:珠光体的微观形态可以在一定程度上增强材料的疲劳强度。
干大致平行的铁素体与渗碳体片组成一个珠光体领域,或称珠光体团,在一个奥氏体晶粒内,可以形成几个珠光体团。
珠光体中渗碳体θ与铁素体α片厚之和称为珠光体的片问距,用S 0表示。
片间距是用来衡量片状珠光体组织粗细程度的一个主要指标片状珠光体一般在两个奥氏体γ1与γ2的晶界上形核,然后向与其没有特定取向关系的奥氏体γ2晶粒内长大形成珠光体团。
珠光体团中的铁素体及渗碳体与被长入的奥氏体晶粒之间不存在位向关系,形成可动的非共格界面;但与另一侧的不易长人的奥氏体γ1晶粒之间则形成不易移动的共格界面,并保持一定的位向关系。
片状珠光体形成机制:相转变:γ → α + Fe 3C成分变化: 0.77% 0.021% 6.67%片状珠光体的转变机理:形核+长大因为是两相混合物,因此有一个领先相的问题1、领先相:与化学成分有关亚共析钢:α过共析钢:Fe 3C共析钢:两者均可。
过冷度小时,渗碳体为领先相;过冷度大时,铁素体为领先相。
如果共析钢的领先相是渗碳体,珠光体形成时渗碳体的晶核通常优先在奥氏体晶界上形成 --成分起伏、结构起伏和能量起伏 与铁素体接壤的奥氏体的含碳量为,高于与渗碳体接壤的奥氏体的含碳量,原因片状珠光体形成过程中,渗碳体晶核形成后长大时,将从周围吸取碳原子渗碳体与铁素体均随着碳原子的扩散同时往奥氏体晶粒纵深长大,从而形成片状珠光体。
渗碳体主干分枝长大的原因之一,很可能是前沿奥氏体中塞积位错引起的。
在某些情况下,在过共析钢中片状珠光体形成时,渗碳体和铁素体不一定交替配合长大。
粒状珠光体的形成机制:形成粒状珠光体的条件:保证渗碳体的核能在奥氏体晶内形成。
达到形成粒状珠光体的转变条件,需要特定的奥氏体化工艺条件和特定的冷却工艺条件。
普通球化退火工艺条件:所谓特定的奥氏体化工艺条件是:奥氏体化温度很低(一般仅比Ac1高10~20℃),保温时间较短。
等温球化退火工艺条件:所谓特定的冷却工艺条件是:冷却速度极慢(一般小于20℃/h),或者过冷奥氏体等温温度足够高(一般仅比Ac1低20~30℃),等温时间要足够长。