加熱金屬冷卻時的轉(zhuǎn)變

1、加熱金屬冷卻時的轉(zhuǎn)變第一節(jié)珠光體相變一、珠光體及其形成機理1研究珠光體型相變的意義鋼經(jīng)奧氏體化后，過冷至Ar1以下某一溫度范圍內(nèi)等溫，或以較慢的冷速連續(xù)冷卻，均可得到珠光體組織，它是由鐵素體和滲碳體組成的機械混合物，是一種穩(wěn)定的組織，其中，鐵素體為體心立方，硬度低而塑性高；滲碳體為復雜斜方，質(zhì)硬而脆，兩者合理的匹配，可得到良好的綜合力學性能，是鋼中的重要相變。①由于珠光體具有上述特征，故可作為機加工的中間熱處理，消除因前一道工序造成的加

2、工硬化，便于下道工序的切削加工；同時，也可用正火作為最終熱處理，獲得一定形態(tài)的珠光體，使結(jié)構(gòu)件具有良好的綜合力學性能；用得更為廣泛的則是作為淬火的預(yù)先熱處理，為淬火作好組織上的準備。②對于要求高硬度、高強度的構(gòu)件，則希望獲得馬氏體，為避免因工藝不當使組織中出現(xiàn)珠光體相，則必須研究珠光體的形成動力學。2珠光體的類型片狀：片層方向大致相同的珠光體稱為珠光體團（或領(lǐng)域），在一個奧氏體晶粒內(nèi)可以形成3～5個珠光體團。片狀珠光體：片狀珠光體(P)

3、150～450nm光鏡可分辨其F、Fe3C的層狀分布索氏體(S)80～150nm高倍屈氏體(T)30～80nm光鏡下不能分辨形成溫度P650～Ar1S600～650（共析碳鋼）T550～600球狀珠光體珠光體中的滲碳體呈球狀分布，其滲碳體的大小形態(tài)及分布，對最終熱處理后的性能具有直接的影響，是球化退火驗收的重要指標。3珠光體的片層間距S（一片F(xiàn)與一片F(xiàn)e3C的層數(shù)之和）實驗結(jié)果表明，S與ΔT成反比，且，這一關(guān)系可定性解nmTS31002

4、.8???釋如下：珠光體型相變?yōu)閿U散型相變，是受碳、鐵原子的擴散控制的。當珠光體的形成溫度下下降時，ΔT增加，擴散變得較為困難，從而層片間距必然減?。ㄒ钥s短原子的擴散距離），所以S與ΔT成反比關(guān)系。在一定的過冷度下，若S過γαFe3C但是從熱力學上講，形成P的驅(qū)動力更大，故在A1以下溫度，發(fā)生共格反應(yīng)更為有利。（2）片狀珠光體的形成機理珠光體在奧氏體中的形核，符合一般的相變規(guī)律。即母相奧氏體成分均勻時，往往優(yōu)先在原奧氏體相界面上形核，而

5、當母相成分不均勻時，則可能在晶粒內(nèi)的亞晶界或缺陷處形核。前已述及，從熱力學上講，在γ中優(yōu)先形成α相或Fe3C相都是可能的，所以分析誰是領(lǐng)先相，必須從相變對成分、結(jié)構(gòu)的要求著手，從成分上講，由于鋼的含碳量較低產(chǎn)生低碳區(qū)更為有利，即有利于α為領(lǐng)先相，但從結(jié)構(gòu)上講，在較高溫度，特別在高碳鋼中，往往出現(xiàn)先共析Fe3C相，或存在未溶Fe3C微粒，故一般認為過共析鋼的領(lǐng)先相為Fe3C，而共析鋼的領(lǐng)先相為F，共析鋼的領(lǐng)先相并不排除F的可能性。珠光體的

6、形核，依靠C原子的擴散，滿足相變對成分的要求，而鐵原子的自擴散，則完成點陣的改組。而其生長的過程則是一個“互相促發(fā)，依次形核，逐漸伸展”的過程，若在奧氏體晶界上形成了一片滲碳體（領(lǐng)先相為片狀，主要是由于片狀的應(yīng)變能較低，片狀在形核過程中的相變阻力?。?，然后同時向縱橫方向生長，由于橫向生長，使周圍碳原子在向滲碳體聚集的同時，產(chǎn)生貧碳區(qū)，當其C%下降到該溫度下xαk濃度時，鐵素體即在Fe3C—γ相界面上形核并長成片狀；隨著F的橫向生長，又促

7、使?jié)B碳體片的形核并生長；如果不斷形核生長，從而形成鐵素體、滲碳體相相同的片層。形成片狀的原因，一般以為：片狀可以大面積獲得碳原子，同時片狀擴散距離短，有利于擴散。當形成γ—α，γ—cem相界面以后，在γ的相界面上產(chǎn)生濃度差xγαxγk從而引起碳原子由α前沿向Fe3C前沿擴散，擴散的結(jié)果破壞了相界面γ，C濃度的平衡（在γ—α相界面上，濃度低于平衡濃度xγα而γ—Fe3C相界面上，濃度則高于xγk，為了恢復碳濃度的平衡，在γ—α相界面上形成