第三章钢的珠光体转变ppt课件

变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分第三章 钢的珠光体转变本章内容提要本章内容提要：珠光体珠光体(P)的组织形态、晶体结构的组织形态、晶体结构 珠珠光光体体形形成成的的热热力力学学条条件件、形形成成过过程程、形形成成机机制制 亚亚(过过)共共析析钢钢的的珠珠光光体体转转变变、先先共共析析相相的的析析出出条件条件 珠光体的力学性能、影响力学性能的因素珠光体的力学性能、影响力学性能的因素第三章 钢的珠光体转变本章内容提要：1变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分奥氏体冷却过程中发生的转变按发生转变的温度范围可分为：按发生转变的温度范围可分为：高温转变：高温转变：Fe，C原子能充分扩散原子能充分扩散（珠光体转变）（珠光体转变）中温转变：中温转变：Fe难以扩散，难以扩散，C原子能扩散原子能扩散（贝氏体转变）（贝氏体转变）低温转变：低温转变：Fe、C原子均不能充分扩散原子均不能充分扩散（马氏体转变）（马氏体转变）奥氏体冷却过程中发生的转变按发生转变的温度范围可分为：高温转2变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分3.1 珠光体的组织特征 铁铁素素体体和和渗渗碳碳体体两两相相的的含含碳碳量量、晶晶体体结结构构相相差差悬悬殊殊且且与与奥奥氏氏体体截截然然不不同同，转转变变时时必必然然发发生生C的的扩扩散散和和晶晶格格的的改改组组，因因此此珠珠光光体体转转变变是是典型的典型的扩散型相变扩散型相变。根根据据奥奥氏氏体体化化温温度度和和奥奥氏氏体体化化程程度度不不同同，过过冷冷奥奥氏氏体体可可形形成成片片状状珠珠光光体体和和粒粒状状珠珠光光体体，前者渗碳体呈片状，后者渗碳体呈粒状。前者渗碳体呈片状，后者渗碳体呈粒状。3.1 珠光体的组织特征 铁素体和渗碳3变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分珠光体的发现珠光体的发现Henry Clifton Sorby1864年，Sorby首先在炭素钢中观察到。珠光体组织珠光体的发现Henry Clifton Sorby1864年4变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 一、片状珠光体一、片状珠光体 共共析析成成分分的的奥奥氏氏体体冷冷却却到到A1以以下下时时，将将分分解解为为铁铁素素体体与渗碳体的混合物，称为珠光体。与渗碳体的混合物，称为珠光体。1.概念概念 片片状状珠珠光光体体：过过冷冷奥奥氏氏体体缓缓冷冷所所得得的的铁铁素素体体与与渗渗碳碳体体呈层片相间组织；呈层片相间组织；珠珠光光体体团团：片片状状珠珠光光体体的的片片层层位位向向大大致致相相同同的的区区域域称称为珠光体团，在一个奥氏体晶粒内，可有几个珠光体团。为珠光体团，在一个奥氏体晶粒内，可有几个珠光体团。珠光体片间距珠光体片间距：珠光体团中相邻的两片渗碳体：珠光体团中相邻的两片渗碳体(或铁素或铁素体体)中心之间的距离称为珠光体的片间距，用中心之间的距离称为珠光体的片间距，用S0表示。表示。一、片状珠光体 5变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分P团原A晶界图3-2S0Fe3C图3-1P团原A晶界图3-2S0Fe3C图3-16变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分片状珠光体片状珠光体金相形态金相形态电镜形态电镜形态片状珠光体金相形态电镜形态7变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 珠光体（珠光体（P P）:Pearlite 片片间间距距约约为为450450150nm150nm，形形成成于于A A1 1650650温温度度范范围围内内。在在光光学学显显微微镜镜下下可可清清晰晰分分辨辨出出铁铁素素体和渗碳体片层状组织形态。体和渗碳体片层状组织形态。光镜形貌光镜形貌电镜形貌电镜形貌珠珠 光光 体体 形形 貌貌 像像 2 2、片状珠光体分类、片状珠光体分类、片状珠光体分类、片状珠光体分类 生产上根据珠光体片间距的大小，可将珠光生产上根据珠光体片间距的大小，可将珠光生产上根据珠光体片间距的大小，可将珠光生产上根据珠光体片间距的大小，可将珠光体类型组织分为三种体类型组织分为三种体类型组织分为三种体类型组织分为三种:珠光体（P）:Pearlite光镜形貌电镜形貌珠8变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 索氏体索氏体(S):(S):Sorbite 片间距约为片间距约为15015080nm80nm，形成于，形成于650650600600温度范围内。只有在温度范围内。只有在800800倍以上光学显微镜下观倍以上光学显微镜下观察才能分辨出铁素体和渗碳体片层状组织形态。察才能分辨出铁素体和渗碳体片层状组织形态。细片状细片状P P索氏体索氏体。光镜形貌电镜形貌索索 氏氏 体体 形形 貌貌 像像 索氏体(S):Sorbite 光镜形貌电镜形貌索9变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 屈氏体（屈氏体（T T）:Troostite 片间距约为片间距约为808030nm30nm，形成于，形成于600600550550温度范围内。在光学显微镜下已很难分温度范围内。在光学显微镜下已很难分辨出铁素体和渗碳体片层状组织形态。极细辨出铁素体和渗碳体片层状组织形态。极细片状的片状的P-P-屈氏体。屈氏体。电镜形貌光镜形貌 屈屈 氏氏 体体 形形 貌貌 像像 屈氏体（T）:Troostite电镜形貌光镜形貌10变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分珠光体、索氏体和屈氏体比较珠光体、索氏体和屈氏体比较珠光体珠光体索氏体索氏体屈氏体屈氏体 珠珠光光体体、索索氏氏体体、屈屈氏氏体体之之间间无无本本质质区区别别，都都是是出出铁铁素素体体和和渗渗碳碳体体片片层层相相间间组组织织，其其形形成成温温度也无严格界线，只是其片层厚薄和片间距不同。度也无严格界线，只是其片层厚薄和片间距不同。珠光体、索氏体和屈氏体比较珠光体索氏体屈氏体 珠光体11变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分3 影响珠光体片间距的因素 珠光体片层间距珠光体片层间距S0的大小，取决于过冷度的大小，取决于过冷度T而与原奥氏体晶粒尺寸大小无关。而与原奥氏体晶粒尺寸大小无关。原因原因原因原因：1.在一定的过冷度下，若在一定的过冷度下，若S0过大，原子所需扩散的过大，原子所需扩散的距离就要增大，这将使转变发生困难。距离就要增大，这将使转变发生困难。2.若若S0过小，由于相界面面积增大，使界面能增大，过小，由于相界面面积增大，使界面能增大，这时这时GV不变，这会使相变驱动力降低，也会使相变不变，这会使相变驱动力降低，也会使相变不易进行。所以一定的不易进行。所以一定的T对应一定的对应一定的 S0。3 影响珠光体片间距的因素 珠光体片层间距12变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分第三章钢的珠光体转变ppt课件13变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分位向关系位向关系位向关系14变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分铁素体与奥氏体位向关系铁素体与奥氏体位向关系亚共析钢中先共析铁素体与奥氏体位向关系亚共析钢中先共析铁素体与奥氏体位向关系（K-S关系）关系）渗碳体与奥氏体位向关系比较复杂渗碳体与奥氏体位向关系比较复杂铁素体与奥氏体位向关系亚共析钢中先共析铁素体与奥氏体位向关系15变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分第三章钢的珠光体转变ppt课件16变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分第三章钢的珠光体转变ppt课件17变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 二、粒（球）状珠光体二、粒（球）状珠光体 粒状珠光体粒状珠光体：渗碳体以粒：渗碳体以粒状分布于铁素体基体中状分布于铁素体基体中。它。它一般通过特定的热处理获得。一般通过特定的热处理获得。渗碳体颗粒大小、形状与所渗碳体颗粒大小、形状与所采用的热处理工艺有关。渗采用的热处理工艺有关。渗碳体颗粒的多少与碳体颗粒的多少与WC有关。有关。在高碳钢中按渗碳体颗粒在高碳钢中按渗碳体颗粒大小将粒状珠光体分为大小将粒状珠光体分为粒状粒状P、细粒状细粒状P、点状、点状P。其他类型的珠光体，如碳其他类型的珠光体，如碳化物呈纤维状和针状。化物呈纤维状和针状。二、粒（球）状珠光体 粒状珠光体：渗碳体18变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分3.2 珠光体转变的机理 一、珠光体形成的两个基本过程一、珠光体形成的两个基本过程 珠光体转变过程包括两个同时进行的过程：珠光体转变过程包括两个同时进行的过程：（1）通通过过碳碳原原子子的的扩扩散散使使奥奥氏氏体体分分解解为为高高碳碳的的Fe3C和低碳的和低碳的F；（2）通通过过铁铁原原子子的的扩扩散散发发生生晶晶体体结结构构的的改改组组。过程如下（过程如下（A冷至冷至Ar1 以下以下）：）：A P（F Fe3C）面心面心 体心体心 复杂斜方复杂斜方 0.77%0.0218%6.69%3.2 珠光体转变的机理 一、珠光体形成的两个基本过程19变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 二、珠光体转变的领先相二、珠光体转变的领先相 珠珠光光体体转转变变是是有有奥奥氏氏体体分分解解为为铁铁素素体体与与渗渗碳碳体体，必必然然存存在在一一个个先先析析出出相相。珠珠光光体体形形成成的的领领先先相取决于化学成分相取决于化学成分。亚共析钢亚共析钢F（因为（因为P中的中的F与与F先的位向相同）先的位向相同）过共析钢过共析钢 Fe3C（因为中（因为中Fe3C和和Fe3C先位向相先位向相同且组织上连续）同且组织上连续）共析钢共析钢 Fe3C（A中未溶中未溶Fe3C将促进将促进P的形成，的形成，而先共析而先共析F存在则无明显影响）存在则无明显影响）过冷度小，渗碳体是领先相；过冷度大，铁素体过冷度小，渗碳体是领先相；过冷度大，铁素体是领先相。是领先相。二、珠光体转变的领先相亚共析钢F（因为P中的F与F先20变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 一、片状珠光体形成过程一、片状珠光体形成过程 共共析析成成分分的的奥奥氏氏体体，在在临临界界点点以以下下发发生生如如下下转变：转变：A F+Fe3C 片状珠光体形成片状珠光体形成依赖于扩散，以得到所需要依赖于扩散，以得到所需要的浓度变化以及结构变化，转变也是一个形核和的浓度变化以及结构变化，转变也是一个形核和长大的过程。长大的过程。3.2.2 珠光体的形成过程珠光体的形成过程 一、片状珠光体形成过程 3.2.2 珠光体的形成21变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分1.形核形核一般情况下在奥氏体晶界处一般情况下在奥氏体晶界处奥氏体化温度低时，可在奥氏体奥氏体化温度低时，可在奥氏体晶内形核晶内形核1.形核一般情况下在奥氏体晶界处奥氏体化温度低时，可在奥氏22变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分Fe3C形状：小薄片（应变能小，表面积大，容易接受到原子）新相形状与弹性应变能之间关系新相形状与弹性应变能之间关系Fe3C形状：小薄片（应变能小，表面积大，容易接受到原子）23变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 2、长大长大 Fe3C薄片向纵向、横向长大，不断吸收周围碳薄片向纵向、横向长大，不断吸收周围碳原子原子 在在Fe3C两侧或奥氏体晶界上贫碳区，形成两侧或奥氏体晶界上贫碳区，形成F核核Fe3C纵向长大纵向长大(横向已不可能横向已不可能)，F纵向长大、纵向长大、横向长大，于横向长大，于F侧的同一位向形成侧的同一位向形成Fe3C，在同一位，在同一位向交替形成向交替形成F与与Fe3C，形成一个珠光体团。，形成一个珠光体团。在不同位向形成另一个珠光体团在不同位向形成另一个珠光体团珠光体团互珠光体团互相接触，转变结束。相接触，转变结束。片状片状片状片状P P的长大方式的长大方式的长大方式的长大方式：（1 1）交替形核、纵向长大；）交替形核、纵向长大；）交替形核、纵向长大；）交替形核、纵向长大；（2 2）横向长大；）横向长大；）横向长大；）横向长大；（3 3）分枝形式长大）分枝形式长大）分枝形式长大）分枝形式长大。2、长大片状P的长大方式：24变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 3、片状珠光体长大碳的扩散机制、片状珠光体长大碳的扩散机制 CA/F：F/A界面上界面上A一侧的碳浓度一侧的碳浓度 CA/Fe3c：Fe3C/A界面上界面上A一侧的碳浓度一侧的碳浓度 CA：原原A中的碳浓度中的碳浓度 CF/A：F/A界面上界面上F一侧的碳浓度一侧的碳浓度 CF/Fe3c：F/Fe3C界面上界面上F一侧的碳浓度一侧的碳浓度 C Fe3c：Fe3C的碳浓度为的碳浓度为6.69%CA/F Fe3C FA1CACA/F T C Fe3cFTACA/Fe3cCF/ACF/Fe3cACA/Fe3CCA/Fe3C，造成碳从造成碳从A/F界面扩散到界面扩散到A/Fe3C界面，这界面，这便破坏了界面平衡，使便破坏了界面平衡，使CA/F,CA/Fe3C，进，进而导致而导致F长大长大(使使CA/F )，Fe3C长大长大(使使CA/Fe3C )。（b）由远离）由远离P区扩散区扩散 因因为为CA/FCACA/Fe3C，F前前沿沿的的碳碳将将向向远远处处扩扩散散，而而远远处处的的碳碳(浓浓度度为为CA)将将扩扩散散至至Fe3C前，使前，使F、Fe3C长大。长大。（c）铁素体中）铁素体中C的扩散的扩散 如图，因为如图，因为CF/ACF/Fe3C，这就造成，这就造成F内部的碳的扩散，使内部的碳的扩散，使F前沿碳浓度下降，前沿碳浓度下降，有利于有利于F长大，长大，Fe3C长大。长大。由于各相间的浓度差，造成了如下扩散：（a）界面扩散26变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分第三章钢的珠光体转变ppt课件27变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分第三章钢的珠光体转变ppt课件28变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 由由于于形形成成了了/，/Fe3C相相界界面面，在在相相界界面面前前沿沿相相中中产产生生浓浓度度差差C-C-k，从从而而引引起起碳碳原原子子由由前前沿沿向向Fe3C前前沿沿扩扩散散，扩扩散散的的结结果果破破坏坏了了相相界界面面的的碳碳浓浓度度平平衡衡，为为了了恢恢复复碳碳浓浓度度平平衡衡，渗渗碳碳体体和和铁铁素素体体就就要要向奥氏体中纵向长大。向奥氏体中纵向长大。珠光体的纵向长大：珠光体的纵向长大：由于形成了/，/Fe3C相界面，在相界29变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分第三章钢的珠光体转变ppt课件30变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分第三章钢的珠光体转变ppt课件31变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 4 4、铁原子的自扩散、铁原子的自扩散、铁原子的自扩散、铁原子的自扩散 珠珠光光体体转转变变时时，晶晶体体点点阵阵的的改改组组是是通通过过铁铁原原子自扩散完成的。子自扩散完成的。综上所述，珠光体转变时珠光体团的形成是综上所述，珠光体转变时珠光体团的形成是铁素体与渗碳体横向沿奥氏体晶界或沿已形成铁素体与渗碳体横向沿奥氏体晶界或沿已形成的珠光体团界交替形核、纵向长大的结果。的珠光体团界交替形核、纵向长大的结果。4、铁原子的自扩散 32变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 二、二、粒状珠光体形成机制粒状珠光体形成机制 粒粒状状珠珠光光体体一一般般通通过过特特定定的的热热处处理理获获得得。生生产产中中广广泛泛应应用用的的球球化化退退火火、淬淬火火高高温温回回火火，即即通通过过下下述述方方法法得到粒状珠光体。得到粒状珠光体。(1)(1)低低低低的的的的奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体化化化化温温温温度度度度，短短短短的的的的保保保保温温温温时时时时间间间间，加加加加热热热热转转转转变未充分，有较多的未溶渗碳体粒子。变未充分，有较多的未溶渗碳体粒子。变未充分，有较多的未溶渗碳体粒子。变未充分，有较多的未溶渗碳体粒子。(2)(2)APAP临临临临界界界界点点点点下下下下高高高高的的的的等等等等温温温温温温温温度度度度，长长长长的的的的等等等等温温温温保保保保温温温温时时时时间，冷却速度极慢，以得到粒状珠光体。间，冷却速度极慢，以得到粒状珠光体。间，冷却速度极慢，以得到粒状珠光体。间，冷却速度极慢，以得到粒状珠光体。（3 3）淬火高温回火（调质处理）淬火高温回火（调质处理）淬火高温回火（调质处理）淬火高温回火（调质处理）特定的热处理条件特定的热处理条件是：是：二、粒状珠光体形成机制 粒状珠光33变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分4.3 4.3 珠光体转变机理珠光体转变机理二二.粒状珠光体的形成机制粒状珠光体的形成机制 片状片状P长时间保温长时间保温略低于略低于A1粒状粒状P球化退火球化退火片状片状P加热加热略高于略高于A1A未溶未溶Fe3C保温保温A粒状粒状Fe3C缓冷缓冷粒状粒状P球化条件：球化条件：加热时：加热时：A化温度低，保温时间短化温度低，保温时间短 冷却时：冷却时：P化温度高，保温时间长化温度高，保温时间长4.3 珠光体转变机理片状P长时间保温略低于A1粒状P球化退34变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分第三章钢的珠光体转变ppt课件35变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分第三章钢的珠光体转变ppt课件36变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 Growth of pearlite from austenite:Reaction rate increases with DT.EUTECTOID TRANSFORMATION RATE DT Growth of pearlite from aus37变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 Eutectoid composition,Co=0.77wt%C Begin at T 727C Rapidly cool to 625C and hold isothermally.Cooling to lower temperatures results in finer microstructuresEX:COOLING HISTORY Fe-C SYSTEM Eutectoid composition,Co=38变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 Ttransf just below TE -Larger T:diffusion is faster -Pearlite is coarser.Two cases:Ttransf well below TE -Smaller T:diffusion is slower -Pearlite is finer.PEARLITE MORPHOLOGY Ttransf just below TE Two c39变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 Reaction rate is a result of nucleation and growth of crystals.Examples:NUCLEATION AND GROWTHNucleation rate increases with DTGrowth rate increases with T Reaction rate is a result o40变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 一、先共析相的析出条件一、先共析相的析出条件 Fe-Fe3C相图中相图中GS、ES线的延长线线的延长线SG、SE具具有一定的意义，有一定的意义，GSG、ESE线把相图分成四个区：线把相图分成四个区：GSE以上为以上为A区区 GSE以以左为先共析左为先共析F析出区析出区 ESG以右为以右为先共析先共析Fe3C析出区析出区 ESG以下为以下为伪共析伪共析P析出区。析出区。右图为先共析相及伪右图为先共析相及伪共析组织形成范围共析组织形成范围3.2.3亚（过）共析钢的转变亚（过）共析钢的转变 一、先共析相的析出条件 GSE以41变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分一、伪共析转变一、伪共析转变 定义：非共析成分的被过冷到定义：非共析成分的被过冷到ES延长线延长线SE与与GS延延长线长线SG，可以不先析出先共析相而直接分解为，可以不先析出先共析相而直接分解为F与与Fe3C混合物混合物与共析转变相似。与共析转变相似。转变条件：亚共析钢或过共析钢快冷并在转变条件：亚共析钢或过共析钢快冷并在ES延长线延长线E与与GS延长线延长线SG区保温区保温组织：也称为组织：也称为 特点：分解机制和分解产物的组织特征与转变完全特点：分解机制和分解产物的组织特征与转变完全相同。但和相同。但和Fe3C量与不同，随升高，量与不同，随升高，Fe3C量量增加。增加。一、伪共析转变 定义：非共析成分的被过冷到ES延长42变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分先共析先共析F F析出：析出：三三.亚（过）共析钢的珠光体转变亚（过）共析钢的珠光体转变 A A在在SESE与与GS所包围区域内所包围区域内析出先析析出先析F相。相。A1C%TT1GSEEG伪共析伪共析先析先析F先析先析Fe3C先共析渗碳体析出：先共析渗碳体析出：先共析转变完成后，先共析转变完成后，在在SE SG内内剩余剩余A发生伪共析转变发生伪共析转变T2A A在在SGSG与与ES所包围区域内所包围区域内析出先析析出先析Fe3C。PPPT2T2T2Fe3C+PPF+PT1T1T1转变产物转变产物转变温度转变温度合金合金合金合金合金合金成分成分先共析F析出：三.亚（过）共析钢的珠光体转变 43变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分伪共析转变应用：伪共析转变应用：1）加快冷速，提高）加快冷速，提高P伪量，有助提高低碳钢的强度。伪量，有助提高低碳钢的强度。2）通过快冷抑制过共析钢中网状渗碳体的析出）通过快冷抑制过共析钢中网状渗碳体的析出冷速越快，转变温度越低，冷速越快，转变温度越低，先析相越少，先析相越少，P伪伪越多。越多。伪共析转变应用：冷速越快，转变温度越低，44变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分亚共析钢先共析亚共析钢先共析F的形态的形态过共析钢先共析过共析钢先共析Fe3C的形态的形态网状网状片状片状等轴状（块状）等轴状（块状）网状网状片状片状A晶粒细小，转变温度较高（或慢冷）晶粒细小，转变温度较高（或慢冷）A晶粒粗大，转变温度较低（或快冷）晶粒粗大，转变温度较低（或快冷）A晶粒粗大，冷速适中晶粒粗大，冷速适中魏氏组织魏氏组织 片（针）状片（针）状F（或（或Fe3C）P 显著降低钢的力学性能，特别是塑韧性，显著降低钢的力学性能，特别是塑韧性，必须消除必须消除 采用细化晶粒的正火，退火或锻造采用细化晶粒的正火，退火或锻造必须消除必须消除亚共析钢先共析F的形态过共析钢先共析Fe3C的形态网状等轴状45变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分四、钢中的魏氏组织四、钢中的魏氏组织 工业上将具有先共析片工业上将具有先共析片(针针)状铁素体或针状铁素体或针(片片)状渗状渗碳体加珠光体的组织，都称为魏氏组织。前者称为铁素碳体加珠光体的组织，都称为魏氏组织。前者称为铁素体（体（-Fe）魏氏组织，后者称为渗碳体魏氏组织。）魏氏组织，后者称为渗碳体魏氏组织。某低碳钢气焊热影响区过热段出现的粗大针状魏氏铁素体组织某低碳钢气焊热影响区过热段出现的粗大针状魏氏铁素体组织四、钢中的魏氏组织 工业上将具有先共析片(针)状铁46变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分3.3 珠光体转变的动力学珠光体转变的动力学3.3.1 形核率形核率n 形形成成温温度度较较高高时时，扩扩散散较较易易，形形核核功功起起主主导导作作用用，由由于于温温度度降降低低，形形核核功功下下降降，故故形形核核率率增增加加。至至一一定定温温度度时时，扩扩散散起起主主导导作作用用，温温度度降低，扩散困难，形核率下降。降低，扩散困难，形核率下降。3.3 珠光体转变的动力学 形成温度较高时，扩散较47变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分n 形核率随转变温度的降低先增后减，在形核率随转变温度的降低先增后减，在550附近有一极大值。附近有一极大值。图图3-8 形核率与转变温度的关系形核率与转变温度的关系550 形核率随转变温度的降低先增后减，在550附近有48变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分3.3.2 长大速度长大速度图图3-8 长大速度与转变温度的关系长大速度与转变温度的关系550n 长长大大速速度度随随转转变变温温度度的的降降低低也也是是先先增增后后减减，在在550附附近也有一极大值。近也有一极大值。3.3.2 长大速度图3-8 长大速度与转变温度的关系49变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 形核率和长大速度随形核率和长大速度随T ，先，先 后后。原因：原因：（1）T ，T ，驱动力，驱动力Gv ，有利，有利P形核长大；形核长大；（2）T ，T ，A中浓度梯度中浓度梯度，P片间距片间距，有利有利P形核长大；形核长大；（3）T ，T ，原子活动能力，原子活动能力 ，不利形核。，不利形核。以上三者共同作用，曲线出现极值。以上三者共同作用，曲线出现极值。形核率和长大速度随T，先后。50变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分3.形核率和长大速度与转变时间的关系形核率和长大速度与转变时间的关系当转变温度一定时，珠光体的形核率当转变温度一定时，珠光体的形核率I与转变时间的关系与转变时间的关系如图所示，随转变时间延长，形核率如图所示，随转变时间延长，形核率I逐渐增大。而等温逐渐增大。而等温保持时间对珠光体的长大速度保持时间对珠光体的长大速度G则无明显的影响。则无明显的影响。3.形核率和长大速度与转变时间的关系当转变温度一定时，珠光51变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分三、影响珠光体转变动力学的因素1.化学成分的影响化学成分的影响(1)C%a)亚共析钢：C%增加，先析F形核率降低，F长大需要扩散离去的C%增高，使奥氏体转变为珠光体的孕育期增大，导致珠光体转变速度降低。b)过共析钢：C%增加，Fe3C的形核率增加，孕育期减小，使奥氏体转变为珠光体的孕育期减小，导致奥氏体转变为珠光体的转变速度提高。三、影响珠光体转变动力学的因素1.化学成分的影响52变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分(2)合金成分的影响合金成分的影响除Co、Al外，合金元素的加入均不同程度的降低珠光体的转变速度。Ni：减低G与N,过冷度较小时，影响较大。Cr：过冷度较大时显著降低G，使TnMo(W)：剧烈降低G与N，使Tn明显上移。Mn：T较小时，对G影响不明显；T较大时，显著降低GCo：N 、G(2)合金成分的影响53变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分2.加热温度和时间的影响加热温度和时间的影响（影响A成分和状态）奥氏体成分不均匀，珠光体转变的形核率高，奥氏体成分不均匀，珠光体转变的形核率高，C原子原子扩散速度高，长大速度快；扩散速度高，长大速度快；未溶未溶Fe3C多，可作为领先相晶核存在使珠光体转变多，可作为领先相晶核存在使珠光体转变的形核率提高，加速其长大速度。的形核率提高，加速其长大速度。奥氏体化温度高时间长，奥氏体晶粒粗大且奥氏体奥氏体化温度高时间长，奥氏体晶粒粗大且奥氏体化均匀，使化均匀，使“C”曲线右移，珠光体转变的孕育期、形核曲线右移，珠光体转变的孕育期、形核率和长大速度均降低，珠光体形成速度降低。率和长大速度均降低，珠光体形成速度降低。3.奥氏体晶粒度的影响奥氏体晶粒度的影响 奥氏体晶粒细小，单位体积内晶界面积增大，珠光奥氏体晶粒细小，单位体积内晶界面积增大，珠光体形核部位增多，促进珠光体形成。亦促进先共析铁体形核部位增多，促进珠光体形成。亦促进先共析铁素体和先共析渗碳体的析出。素体和先共析渗碳体的析出。2.加热温度和时间的影响（影响A成分和状态）54变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分4.应力和塑性变形的影响应力和塑性变形的影响 奥氏体化时拉应力或塑性变形，易使点阵畸变和位奥氏体化时拉应力或塑性变形，易使点阵畸变和位错增高，促进错增高，促进C、Fe原子扩散及点阵重构，促进珠光体的原子扩散及点阵重构，促进珠光体的形核长大。奥氏体化时压应力，原子迁移阻力增大，形核长大。奥氏体化时压应力，原子迁移阻力增大，C、Fe原子扩散困难，减慢珠光体形成速度。原子扩散困难，减慢珠光体形成速度。4.应力和塑性变形的影响 奥氏体化时拉应力或塑55变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分3.4 P转变产物的力学性能 与成分和热处理工艺有关各相的含量和组织形态与成分和热处理工艺有关各相的含量和组织形态;对于片状对于片状P，由层片间距决定；，由层片间距决定；不同形态不同形态P，性能不同，性能不同;先共析先共析F和和Fe3C含量不同，性能不同。含量不同，性能不同。3.4 P转变产物的力学性能 与成分和热处理工艺有关各56变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分3.4.1 共析成分共析成分P的力学性能的力学性能 与与P的片间距、的片间距、P团直径、团直径、P中中F的亚结构有关的亚结构有关 由由A化温度化温度和和P形成温度形成温度决定。决定。P片间距越小，强度、硬度、塑性均升高（为什么？）片间距越小，强度、硬度、塑性均升高（为什么？）P团直径越小，强度、塑性如何变化？团直径越小，强度、塑性如何变化？问题：连续冷却发生问题：连续冷却发生P转变时，是否对性能有利？转变时，是否对性能有利？1片状片状P3.4.1 共析成分P的力学性能 与P的片间距、P团直径57变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 1、片状珠光体、片状珠光体 屈服强度屈服强度:s =139+46.4S-1 断裂强度断裂强度:f =436.5+98.1S-1 珠光体的力学性能珠光体的力学性能 片间距片间距，强度和硬度，强度和硬度，同时塑性和韧性有所改善，同时塑性和韧性有所改善 1、片状珠光体珠光体的力学性能 片间距，强度和硬度58变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 在成分相同的条件下，与片状珠光体相比，粒状珠在成分相同的条件下，与片状珠光体相比，粒状珠光体的强度、硬度稍低，而塑性较高。光体的强度、硬度稍低，而塑性较高。其主要原因是：粒状珠光体中铁素体与渗碳体的相其主要原因是：粒状珠光体中铁素体与渗碳体的相界面较片状珠光体少，强度和硬度稍低；而铁素体呈连界面较片状珠光体少，强度和硬度稍低；而铁素体呈连续分布，渗碳体呈粒状分散在铁素体基体上，对位错运续分布，渗碳体呈粒状分散在铁素体基体上，对位错运动的阻碍作用较小，使塑性提高。动的阻碍作用较小，使塑性提高。渗碳体分布愈细，硬度强度愈高，分布愈均匀，韧性渗碳体分布愈细，硬度强度愈高，分布愈均匀，韧性愈好愈好.2粒状珠光体粒状珠光体 在成分相同的条件下，与片状珠光体相比，粒状珠光59变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分3.4.2 亚、过共析钢珠光体转变产物的力学性能亚、过共析钢珠光体转变产物的力学性能 亚共析钢完全奥氏体化后冷却，随着钢中碳含量下亚共析钢完全奥氏体化后冷却，随着钢中碳含量下降，先共析铁素体量增加；当碳含量一定时，随着冷降，先共析铁素体量增加；当碳含量一定时，随着冷却速度的加大，或转变温度的降低，先共析铁素体量却速度的加大，或转变温度的降低，先共析铁素体量减少，珠光体量增加，但珠光体中的含碳量下降。减少，珠光体量增加，但珠光体中的含碳量下降。与珠光体和铁素体的相对含量有关。与珠光体和铁素体的相对含量有关。为了获得最佳冲击性能，应使用细晶粒、含硅、为了获得最佳冲击性能，应使用细晶粒、含硅、含碳低的钢。细化铁素体晶粒、细化珠光体团对韧性含碳低的钢。细化铁素体晶粒、细化珠光体团对韧性是有益的，而固溶强化对韧性是有害的。是有益的，而固溶强化对韧性是有害的。1.亚共析钢的珠光体转变产物的力学性能亚共析钢的珠光体转变产物的力学性能3.4.2 亚、过共析钢珠光体转变产物的力学性能 60变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分第三章钢的珠光体转变ppt课件61变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 屈服强度主要取决于铁素体晶粒尺寸大小，随珠光屈服强度主要取决于铁素体晶粒尺寸大小，随珠光体量增加，它对强度的影响减小。越接近共析成分，珠体量增加，它对强度的影响减小。越接近共析成分，珠光体对强度的影响就越大，珠光体片层间距的作用就愈光体对强度的影响就越大，珠光体片层间距的作用就愈明显。明显。屈服强度、抗拉强度随铁素体量和珠光体量的变化屈服强度、抗拉强度随铁素体量和珠光体量的变化是非线性的。是非线性的。塑性随珠光体量的增多而下降，随铁素体晶粒的塑性随珠光体量的增多而下降，随铁素体晶粒的细化而升高细化而升高脆性转折温度随珠光体量增加而升高脆性转折温度随珠光体量增加而升高 屈服强度主要取决于铁素体晶粒尺寸大小，随珠光62变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 过共析钢珠光体转变产物的力学性能与过共析钢珠光体转变产物的力学性能与Fe3C的形的形态有关。态有关。渗碳体为脆性相，沿晶界呈网状分布时，会造成渗碳体为脆性相，沿晶界呈网状分布时，会造成晶界脆断，必须消除。晶界脆断，必须消除。在连续冷却过程中，应在二次渗碳体析出的温度在连续冷却过程中，应在二次渗碳体析出的温度区间快冷，这样可以减少渗碳体的析出量，从而避免区间快冷，这样可以减少渗碳体的析出量，从而避免二次渗碳体呈网状分布。二次渗碳体呈网状分布。2.过共析钢的珠光体转变产物的力学性能过共析钢的珠光体转变产物的力学性能 过共析钢珠光体转变产物的力学性能与Fe3C的形态63变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分3 形变珠光体的机械性能形变珠光体的机械性能 珠光体组织在工业上的重要应用之一是珠光体组织在工业上的重要应用之一是“派敦派敦（登）（登）”（Patenting）处理的绳用钢丝、琴钢丝和某）处理的绳用钢丝、琴钢丝和某些弹簧钢丝。些弹簧钢丝。所谓派敦处理，就是使高碳钢获得细珠光体（索所谓派敦处理，就是使高碳钢获得细珠光体（索氏体）组织，再经过深度冷拔而获得高强度钢丝。氏体）组织，再经过深度冷拔而获得高强度钢丝。具体步骤如下：高碳钢奥氏体化具体步骤如下：高碳钢奥氏体化铅浴等温铅浴等温(560)得到索氏体得到索氏体冷拉冷拉(使铁素体内位错密度提高，使铁素体内位错密度提高，强度上升，片间距下降，而使渗碳体不致脆断强度上升，片间距下降，而使渗碳体不致脆断)。最。最终得到强烈变形后的细珠光体终得到强烈变形后的细珠光体(索氏体索氏体)，具有极好的，具有极好的强度与塑性的配合。强度与塑性的配合。-铅浴处理铅浴处理3 形变珠光体的机械性能 珠光体组织在工业上64变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分600形成的片状珠光体的抗拉强度与冷拔变形成的片状珠光体的抗拉强度与冷拔变形量的关系。形量的关系。铬铬钢钢的的强强度度高高于于锰锰钢钢，这这是是因因为为铬铬钢钢的的共共析析温温度度较较高高，过过冷冷度度增增大大，从从而而使使片片状状珠珠光光体体的的片片层层间间距距减减小小。同同时时，铬铬钢钢的的亚亚晶晶粒粒细细化化引引起起的的强强化化作作用用也也大大于于锰锰钢钢。此此外外，由由于于含含铬铬奥奥氏氏体体的的转转变变温温度度较较低低，相相变变后后在在铁铁素素体体中中出出现现相相变变位位错错，也也可可引引起起一一定定的的强化作用（图中强化作用（图中C区）。区）。600形成的片状珠光体的抗拉强度与冷拔变形量的关系。65变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分小小 结结 珠珠光光体体(P)的的形形态态：片片状状珠珠光光体体和和粒粒状状珠珠光光体体；珠珠光体片间距及其与过冷度的关系。光体片间距及其与过冷度的关系。珠珠光光体体形形成成的的两两个个基基本本过过程程、形形成成机机制制碳碳的的扩扩散散过过程程（片片状状珠珠光光体体的的长长大大机机制制）、片片状状珠珠光光体体转转为为粒粒状珠光体机制状珠光体机制 亚亚(过过)共共析析钢钢的的珠珠光光体体转转变变、先先共共析析相相的的析析出出条条件件、形态形态 影响珠光体转变动力学因素影响珠光体转变动力学因素 珠珠光光体体的的力力学学性性能能、影影响响力力学学性性能能的的因因素素、片片状状珠珠光体和粒状珠光体在力学性能的差异。光体和粒状珠光体在力学性能的差异。小 结 珠光体(P)的形态：片状珠光体和粒状66变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分复习题1 以共析钢为例，试述片状珠光体的转变机制，以共析钢为例，试述片状珠光体的转变机制，并用铁碳相图说明片状珠光体形成时碳的扩散。并用铁碳相图说明片状珠光体形成时碳的扩散。2片状珠光体和粒状珠光体生成条件有何不同？片状珠光体和粒状珠光体生成条件有何不同？决定片层间距的主要因素是什么？决定片层间距的主要因素是什么？3.什么是伪共析组织？什么是伪共析组织？复习题1 以共析钢为例，试述片状珠光体的转变机制，并用铁碳相67