【技術(shù)交流】-【金相】金相學(xué)基礎(chǔ)--珠光體
珠光體，是由奧氏體發(fā)生共析轉(zhuǎn)變同時析出的，鐵素體與滲碳體片層相間的組織，是鐵碳合金中最基本的五種組織之一。代號為P。得名自其珍珠般（pearl-like）的光澤。（珠光體組織呈指紋狀，其中白色的基底為鐵素體，黑色的片層為滲碳體）
形態(tài)
珠光體是奧氏體(奧氏體是碳溶解在γ－Fe中的間隙固溶體)發(fā)生共析轉(zhuǎn)變所形成的鐵素體與滲碳體的共析體。得名自其珍珠般（pearl-like）的光澤。其形態(tài)為鐵素體薄層和滲碳體薄層交替重疊的層狀復(fù)相物，也稱片狀珠光體。用符號P表示，含碳量為ωc=0.77%。在珠光體中鐵素體占88%,滲碳體占12%,由于鐵素體的數(shù)量大大多于滲碳體,所以鐵素體層片要比滲碳體厚得多.在球化退火條件下,珠光體中的滲碳體也可呈粒狀,這樣的珠光體稱為粒狀珠光體。
珠光體的性能介于鐵素體和滲碳體之間,強(qiáng)韌性較好.其抗拉強(qiáng)度為750 ~900MPa,180 ~280HBS,伸長率為20 ~25%,沖擊功為24 ~32J.力學(xué)性能介于鐵素體與滲碳體之間,強(qiáng)度較高,硬度適中,塑性和韌性較好σb=770MPa,180HBS,δ=20%~35%,AKU=24~32J)。
經(jīng)2-4%硝酸酒精溶液浸蝕后,在不同放大倍數(shù)的顯微鏡下可以觀察到不同特征的珠光體組織.當(dāng)放大倍數(shù)較高時可以清晰地看到珠光體中平行排列分布的寬條鐵素體和窄條滲碳體;當(dāng)放大倍數(shù)較低時,珠光體中的滲碳體只能看到一條黑線;而當(dāng)放大倍數(shù)繼續(xù)降低或珠光體變細(xì)時,珠光體的層片狀結(jié)構(gòu)就不能分辨了,此時珠光體呈黑色的一團(tuán)。
分類
奧氏體化溫度、轉(zhuǎn)變前奧氏體晶粒大小，只影響珠光體團(tuán)的大小，對片層間距無影響。片狀珠光體根據(jù)片間距的大小不同，可以分成珠光體、索氏體、托氏體三類。
一般所謂的片狀珠光體是指在A1～650℃溫度范圍內(nèi)形成的，在光學(xué)顯微鏡下能明顯分辨出鐵素體和滲碳體層片狀組織形態(tài)的珠光體，其片間距大約為150～450nm。在光學(xué)顯微鏡下能夠明顯分辨出片層的珠光體，其片間距約為150～450nm。
在650～600℃溫度范圍內(nèi)形成的珠光體，其片間距較小，約為80～150n m，只有在高倍的光學(xué)顯微鏡下(放大800～1500倍時)才能分辨出鐵素體和滲碳體的片層形態(tài)，這種片狀珠光體稱為索氏體。片間距為80～150nm時，稱為索氏體，其片層在光學(xué)顯微鏡下難以分辨。
在600～550℃溫度范圍內(nèi)形成的珠光體，其片間距極細(xì)，約為30～80nm，在光學(xué)顯微鏡下根本無法分辨其層片狀特征，只有在電子顯微鏡下才能區(qū)分，這種極細(xì)的珠光體稱為屈氏體。[4] 在更低的溫度下形成片間距為30～80nm的珠光體稱為托氏體，只有在電子顯微鏡下才能觀察到片層結(jié)構(gòu)。
當(dāng)滲碳體以顆粒狀存在于鐵素體基體上時稱為粒狀珠光體。粒狀珠光體可以通過不均勻的奧氏體緩慢冷卻時分解而得，也可以通過其他熱處理方法獲得。
屈氏體和索氏體區(qū)別
其形態(tài)為鐵素體薄層和滲碳體薄層交替重疊的層狀復(fù)相物，根據(jù)片層間距分為屈氏體和索氏體。
在400倍光學(xué)顯微鏡下可以分辨的（片層間距為0.25~1.9μm），稱為珠光體。
在電鏡下才可以分辨（片層間距為30~80nm）的稱為屈氏體（托氏體也譯做屈氏體）。
介于兩者之間的稱為索氏體。
三者總稱為珠光體。
形成珠光體、屈氏體、索氏體的原因
1）片層間距隨轉(zhuǎn)變溫度的降低而減小；
2）片層間距的倒數(shù)與過冷度呈線性正相關(guān)關(guān)系；
3）片層間距的細(xì)小程度受可能獲得的驅(qū)動力限制。
主要性能
珠光體的性能介于鐵素體和滲碳體之間，強(qiáng)韌性較好。其抗拉強(qiáng)度為750 ~900MPa，180 ~280HBS，伸長率為20 ~25%，沖擊功為24 ~32J。力學(xué)性能介于鐵素體與滲碳體之間，強(qiáng)度較高，硬度適中，塑性和韌性較好σb=770MPa，180HBS，δ=20%~35%，AKU=24~32J)。
珠光體的綜合力學(xué)性能比單獨的鐵素體或滲碳體都好。珠光體的機(jī)械性能介于鐵素體和滲碳體之間，強(qiáng)度、硬度適中，并不脆，這是因為珠光體中的滲碳體量比鐵素體量少得多的緣故。
溫度影響
◆ 片狀珠光體中相鄰兩片滲碳體（或鐵素體）中心之間的距離稱為珠光體的片間距。
◆ 溫度是影響片間距大小的一個主要因素。隨著冷卻速度增加，奧氏體轉(zhuǎn)變溫度的降低，也即過冷度不斷增大，轉(zhuǎn)變所形成的珠光體的片間距不斷減小。
◆ 碳素鋼和合金鋼的珠光體片間距與形成溫度之間的關(guān)系。當(dāng)過冷度很小時有近似的線性關(guān)系，但總的來看是非線性的。有些人碳素鋼中珠光體的片間距與過冷度的關(guān)系處理為線性關(guān)系：
珠光體的片間距和過冷度關(guān)系如下：
S0 = C /△T
其中：C =8.02×10 3(nm·K)；
S0：珠光體的片間距(nm)；
△T：過冷度，即珠光體轉(zhuǎn)變溫度與臨界點A1之差。
其他因素
影響珠光體轉(zhuǎn)變動力學(xué)的因素即是影響形核率和長大速度的因素
內(nèi)因：化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu); 外因：加熱溫度、保溫時間。
1、化學(xué)成分的影響
（1）碳含量的影響：
亞共析鋼：隨含C量增加，先共析F速度減慢，使P轉(zhuǎn)變速度減小。
原因:隨含C量增加，F(xiàn)形核率減少，F(xiàn)長大時所需擴(kuò)散離去的C量增大。
過共析鋼:隨含C量的增高，滲碳體形核率越大，碳在A中的擴(kuò)散系數(shù)增大，P轉(zhuǎn)變速度增大。
過共析鋼不完全奧氏體化更易發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變。
奧氏體成分的不均勻性和過剩相均加速珠光體轉(zhuǎn)變。
(2)合金元素的影響：除了Co以外，其它所有的合金元素都使“C”曲線右移；除了Ni、Mn以外，其它常用合金元素皆使珠光體轉(zhuǎn)變的“鼻尖”溫度上移。
原因：合金元素的自擴(kuò)散、對碳擴(kuò)散的影響，對相變臨界點的影響。
2、加熱溫度和保溫時間的影響
加熱溫度低、保溫時間短，將加速珠光體的轉(zhuǎn)變。
原因：A成分不均勻、或有未溶滲碳體，有利于形核。
3、奧氏體晶粒度的影響
A的晶粒越細(xì)小，P的形核部位越多，越促進(jìn)P轉(zhuǎn)變。細(xì)小的A晶粒也將促進(jìn)先共析相的析出。
4、應(yīng)力和塑性變形的影響
對奧氏體氏加拉應(yīng)力，將加速珠光體的轉(zhuǎn)變；
對奧氏體氏加壓應(yīng)力，將減慢珠光體的轉(zhuǎn)變。
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