[工学]922珠光体的转变机制.pptVIP

9.2.2 珠光体转变机制 1．珠光体转变时的领先相 共析钢中的领先相 图9.18 合金元素对共析温度和共析碳含量的影响 2．珠光体的形成过程 原因： 这些部位有利于产生能量、成分和结构起伏，新相晶核易在这些高能量、接近渗碳体碳含量和类似渗碳体晶体点阵的区域产生。 （2）在渗碳体片两侧形成铁素体片：渗碳体横向长大时，吸收两侧奥氏体中的C而使其碳浓度降低，当奥氏体的碳含量降低到足以形成铁素体时，就在渗碳体片两侧形成铁素体片。铁素体横向长大时，向侧面奥氏体中排出多余的C而使其碳浓度增高，从而促进在铁素体侧面形成新的渗碳体片。 （3）渗碳体片和铁素体片相间的片层横向和纵向长大。珠光体的横向长大是靠渗碳体片和铁素体片不断增多来实现的。 （4）在晶界其他部位以及在长大着的珠光体与奥氏体的相界上也可能产生新的具有另一长大方向的渗碳体晶核。 （5）在奥氏体中，各种不同取向的珠光体不断长大，同时在晶界上或相界上又不断产生新的晶核并不断长大（d）。直到各个珠光体群相碰，奥氏体全部转变为珠光体时，珠光体形成即告结束（e）。 2）粒状珠光体的形成过程 特定条件下可获得粒状珠光体的途径有三个: （1）特定状态的过冷奥氏体缓冷得到； （2）片状珠光体的低温退火方法获得； （3）马氏体、贝氏体的高温回火获得粒状珠光体。 片状渗碳体球状化的原因是： 图9.21片状渗碳体断裂机制示意图 1）伪共析转变 先共析相的析出温度范围 （2）亚（过）共析钢先共析相的析出 亚共析钢的先共析铁素体形态示意图 先共析渗碳体的形态可以是粒状、网状或针（片）状。但过共析钢在奥氏体成分均匀、晶粒粗大的情况下，从奥氏体中直接析出粒状渗碳体的可能性很小，一般呈网状或针（片）状渗碳体，此时将显著增大钢的脆性。 因此，过共析钢的退火加热温度必须在Acm点以下，以避免网状渗碳体的形成。 为了消除已经形成的网状或针（片）状渗碳体，应当加热到Acm点以上，使渗碳体全部溶于奥氏体中，然后快速冷却，使先共析渗碳体来不及析出而发生伪共析转变，得到伪共析组织，然后再进行球化退火处理。 工业上将具有先共析针（片）状铁素体和渗碳体加珠光体的组织称为魏氏组织，前者称为铁素体魏氏组织，后者称为渗碳体魏氏组织。 魏氏组织形成条件： （1）含碳量： 0.6％ 或 1.2％ （2）γ 晶粒粗大（即加热温度过高） 先析出 （3）适中的冷却速度（空冷） 珠光体析出 三个条件缺一不可 魏氏组织以及经常与其伴生的粗大晶粒组织会使钢的机械性能，尤其是塑性和冲击性能显著降低，并使钢的脆性转折温度升高。 消除魏氏组织措施：常用方法是采用细化晶粒的正火、退火以及锻造等等。 球化工艺原理图 若将片状珠光体加热至略高于A1点的温度，则得到奥氏体加未完全溶解渗碳体的混合组织。此时，渗碳体已不保持完整片状，而是凹凸不平、厚薄不匀，部分已经断开。在此温度下保温将使片状渗碳体球状化。 使片状渗碳体球状化，获得球状珠光体的热处理工艺称为球化退火。 由于第二相颗粒在基体中的溶解度与其曲率半径有关，所以与非球状渗碳体尖角处（曲率半径较小部位）相接触的奥氏体具有较高的碳浓度，而与渗碳体平面处（曲率半径较大部位）相接触的奥氏体具有较低的碳浓度，在渗碳体界面附近的奥氏体中存在浓度差。 类似于尖端效应 因此界面附近奥氏体中的C原子将从渗碳体的尖角处向渗碳体的平面处扩散。这种扩散的结果，破坏了界面处的碳浓度平衡。为恢复界面碳浓度平衡，渗碳体的尖角处将溶解而使其曲率半径增大，而渗碳体的平面处将长大而使其曲率半径减小，以至逐渐成为各处曲率半径相近的颗粒状渗碳体，从而得到在奥氏体基体上分布着颗粒状渗碳体的组织。 然后缓慢冷却至A1点以下时，奥氏体将转变为珠光体。此时，领先相渗碳体不仅可以在奥氏体晶界上形核，而且也可以从已存在的颗粒状渗碳体上长出，但这时已不能长成片状，最后得到渗碳体呈颗粒状分布的粒状珠光体。 另外，由于片状渗碳体中有位错存在，并可形成亚晶界或高位错密度区，在其与基体相接触处则形成凹坑，如图9.21所示。在凹坑两侧的渗碳体与平面部分的渗碳体相比，具有较小的曲率半径。因此，与凹坑相接触的基体中具有较高碳浓度，将引起C在基体中的扩散，并以渗碳体的形式在附近平面渗碳体上析出。 为维持界面平衡，凹坑两侧的渗碳体尖角将逐渐被溶解，而使曲率半径增大。这样又破坏了此处相界表面张力（σcem/α与σcem/cem）的平衡。为了维持表面张力平衡，凹坑将因渗碳体继续溶解而加深。 在渗碳体片的另一面也可发生上述溶解过程，如此不断进行，直至渗碳体片溶穿而断裂。而后，断裂的渗碳体片又按尖角处溶解、