哈工大金屬學(xué)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(jī)制及形成過(guò)程。闡述片狀珠光體形成機(jī)制及形成過(guò)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(duì)珠光體機(jī)械性能有什么影響？么？片間距大小對(duì)珠光體機(jī)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(jī)械性能，并比較共析鋼片狀珠光體和粒狀珠光體的機(jī)械性能，并說(shuō)明粒狀珠光體性能較優(yōu)的原因。說(shuō)明粒狀珠光體性能較優(yōu)的原因。鋼的過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變曲線鋼的過(guò)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(jī)制及形成過(guò)程共析鋼片狀珠光體形成機(jī)制及形成過(guò)程(難點(diǎn)難點(diǎn))；2. 片狀片狀珠光體的機(jī)械性能珠光體的機(jī)械性能及及影響影響因素因素(重點(diǎn)重點(diǎn))；3. 粒狀珠光體粒狀珠光體轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變的機(jī)理的機(jī)理、形成過(guò)程形成過(guò)程以

3、及以及粒狀珠光粒狀珠光 體的體的性能特點(diǎn)性能特點(diǎn)；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(guò)冷奧氏體在臨界溫度是過(guò)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(jìn)行的轉(zhuǎn)變（共析鋼在圍內(nèi)進(jìn)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(kuò)散型相變。又稱高溫轉(zhuǎn)變。是典型的擴(kuò)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(fù)雜斜方復(fù)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(xì)珠光體極細(xì)珠光體索氏體索氏體 (sorbite) / 細(xì)珠光體細(xì)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(tuán)珠光體團(tuán)”、“珠光體領(lǐng)域珠光體領(lǐng)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(xué)條件一、珠光體形成的熱力學(xué)條件珠光體和奧氏體的自由能與溫度的關(guān)系珠光體和奧氏體的自由能與溫度的關(guān)系G = Gp-G01. 形核形核2. 長(zhǎng)大長(zhǎng)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(jī)制）成片形成機(jī)制2. 長(zhǎng)大長(zhǎng)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(jìn)、制約增厚橫向：交替形核與互相促進(jìn)、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(zhǎng)大長(zhǎng)大 片狀珠光體剛形成時(shí)碳的濃度示意圖片狀珠光體剛形成時(shí)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(jī)制）成片形成機(jī)制2. 長(zhǎng)大長(zhǎng)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(jìn)、制約增厚橫向：交替形核與互相促進(jìn)、制約增厚 縱向：碳的擴(kuò)散，縱向：碳的擴(kuò)散，F(xiàn)e3C片和鐵素體片一同向前增長(zhǎng)片和鐵素體片一同向前增長(zhǎng) （一）片狀珠光體的形成（一）片狀珠光體的形

7、成鐵原子自擴(kuò)散完成晶格重構(gòu)鐵原子自擴(kuò)散完成晶格重構(gòu)1. 形核形核2. 長(zhǎng)大長(zhǎng)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(zhǎng)大長(zhǎng)大7.4 珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變2）分枝長(zhǎng)大機(jī)制）分枝長(zhǎng)大機(jī)制 珠光體中滲碳體片分枝長(zhǎng)大機(jī)制示意圖珠光體中滲碳體片分枝長(zhǎng)大機(jī)制示意圖滲碳體片以分枝方式縱向生長(zhǎng)滲碳體片以分枝方式縱向生長(zhǎng) 珠光體中滲碳體片分枝長(zhǎng)大的情況珠光體中滲碳體片分枝長(zhǎng)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(jī)械性能取決于：珠光體的機(jī)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(tuán)尺寸珠光體團(tuán)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(tuán)直徑珠光體團(tuán)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(tuán)直徑珠光體團(tuán)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(guò)冷奧氏體直接分解而成）由過(guò)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(diǎn)溫度保溫將逐漸趨于球化點(diǎn)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)⒘钪楣怏w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(shí)球化過(guò)程示意圖片狀珠光體形成粒狀珠光體時(shí)球化過(guò)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(guò)共析鋼中片狀滲碳體和網(wǎng)狀滲碳體球化過(guò)程示意圖過(guò)共析鋼中片狀滲碳體和網(wǎng)狀滲碳體球化過(guò)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(guò)冷奧氏體直接分解而成）由過(guò)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(xì)，強(qiáng)度越高；顆粒越均勻，韌性越好。顆粒越細(xì)，強(qiáng)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(guān)（溫度、冷速、時(shí)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(guān)（溫度、冷速、時(shí)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(shí)成片形成機(jī)制示意圖片狀珠光體形成時(shí)成片形成機(jī)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(zhǎng)大速度和長(zhǎng)大速度G四、珠光體轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)四、珠光體轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)（二）珠光體等溫轉(zhuǎn)變的動(dòng)力學(xué)圖（二）珠光體等溫轉(zhuǎn)變的動(dòng)力學(xué)圖7.4 珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變四、珠光體轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)四、珠光體轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)(1)C%(2)合金元素合金元素四、珠光體轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)四、珠光體轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué) 2. 奧氏體狀態(tài)奧氏

13、體狀態(tài)1. 化學(xué)成分的影響化學(xué)成分的影響（三）影響珠光體轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)的因素（三）影響珠光體轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)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(jìn)行，對(duì)非合金鋼約在溫度以下的高溫區(qū)進(jìn)行，對(duì)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(zhǎng)大的過(guò)程中，必須依在滲碳體和鐵素體形核和長(zhǎng)大的過(guò)程中，必須依靠碳的擴(kuò)散，是擴(kuò)散型相變；靠碳的擴(kuò)散，是擴(kuò)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(kuò)散隨溫度的降低而困難，故

14、珠光體轉(zhuǎn)變的子的擴(kuò)散隨溫度的降低而困難，故珠光體轉(zhuǎn)變的溫度溫度時(shí)間曲線呈時(shí)間曲線呈C字形。字形。 珠光體轉(zhuǎn)變的主要特點(diǎn)珠光體轉(zhuǎn)變的主要特點(diǎn)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(qiáng)度，塑韌性偏低。較高的強(qiáng)度，塑韌性偏低。 片層間距愈小，其強(qiáng)度、片層間距愈小，其強(qiáng)度、 硬度愈高，同時(shí)塑性、韌性硬度愈高，同時(shí)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(guò)冷度（珠光體形成溫度）過(guò)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