鋼中的珠光體類型組織(簡(jiǎn)稱珠光體)一般包括片狀珠光體、索氏體、屈氏體等三種，它們通常呈現(xiàn)層片狀的結(jié)構(gòu)。在生產(chǎn)實(shí)踐中如何明確辨別這三種組織確實(shí)還存在混亂和誤區(qū)。我們做了一些更為詳細(xì)的工作，與大家共同探討。

1、關(guān)于珠光體的基本概念

1.1珠光體的片層間距

　　冷鐓鋼盤條中共析成分的奧氏體，冷卻到臨界點(diǎn)A1以下時(shí)，將分解為鐵素體與滲碳體的混合物，稱為珠光體，緩冷所得的珠光體呈片狀，稱為片狀珠光體。片狀珠光體中片層方向大致相同的區(qū)域稱為珠光體團(tuán)，在一個(gè)奧氏體晶粒內(nèi)，可以形成幾個(gè)珠光體團(tuán)。珠光體團(tuán)中相鄰兩片滲碳體(或鐵素體)中心之間的(垂直)距離稱為珠光體的片間距。片間距的大小主要決定于珠光體的形成溫度，隨著冷卻速度的增加，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w的溫度逐漸降低，亦即轉(zhuǎn)變時(shí)的過(guò)冷度不斷增大，則轉(zhuǎn)變所得的珠光體片間距也不斷減小。

　　一般所謂的片狀珠光體的片間距約為150～450nm；索氏體的片間距約為80～150nm；在更低的溫度下形成的片間距為30～80nm的珠光體在生產(chǎn)上被稱為屈氏體。

　　珠光體類型的組織的具體形成溫度區(qū)間是：珠光體是臨界點(diǎn)A1～650℃；索氏體是650～600℃；屈氏體是600～550℃。

　　實(shí)際上，關(guān)于珠光體類型組織的片間距的數(shù)值也存在不同的劃分，比如，有的文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)是珠光體：大于0.4；索氏體：0.2～0.4；屈氏體：小于0.2；還有的是，粗珠光體：0.6～0.7；珠光體：0.35～0.5；索氏體：0.25～0.3。也有人認(rèn)為是：片層間距在0.1、0.25、0.6左右的珠光體類型組織分別為屈氏體、索氏體、片狀珠光體。

　　對(duì)于珠光體層片間距區(qū)分范圍的混亂，其實(shí)可以根據(jù)組織、性能之間的關(guān)系來(lái)明確。由于150nm對(duì)應(yīng)著珠光體組織性能上的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，所以，有理由認(rèn)為，一般所謂的片狀珠光體的片間距約為150～450nm；索氏體的片間距約為80～150nm；屈氏體的片間距為30～80nm的劃分是更為合理的。

1.2光學(xué)顯微鏡中的珠光體

　　一般所謂的片狀珠光體，是指在光學(xué)顯微鏡(通常是500倍觀察條件)下能夠明顯分辨出片層的珠光體；如果珠光體的片間距小到光鏡難以分辨時(shí)，這種細(xì)片狀珠光體被稱為索氏體。實(shí)際上，用電子顯微鏡觀察時(shí)，不論是索氏體還是在更低的溫度下形成的屈氏體，都是層片狀組織，只是片間距不同而已。不同的文獻(xiàn)對(duì)于光學(xué)顯微鏡的放大倍數(shù)在分辨索氏體能力上的描述基本一致，在滿足相應(yīng)的數(shù)值孔徑的基礎(chǔ)上，認(rèn)為400～500倍條件下，可以分辨片狀珠光體，800～1000倍時(shí)可以分辨索氏體。根據(jù)GB/T13298-1991標(biāo)準(zhǔn)，通常辨別珠光體、屈氏體是在500倍放大倍數(shù)下進(jìn)行觀察，近似的判定是：如果放大倍數(shù)500倍下，鐵素體和滲碳體難以分辨就是索氏體型珠光體。

　　但是，對(duì)于在光學(xué)顯微鏡中根據(jù)是否能分辨出片層狀的結(jié)構(gòu)來(lái)區(qū)分片狀珠光體與索氏體我們認(rèn)為存在需要探討的必要。

2、生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用

　　珠光體這樣最基本的組織形態(tài)，在生產(chǎn)實(shí)踐中確實(shí)有時(shí)得不到重視，很少碰到需要明確一個(gè)顯微鏡視場(chǎng)中是否同時(shí)存在片狀珠光體和索氏體及判定方式的問(wèn)題。但是，經(jīng)常也會(huì)有師傅解釋珠光體組織的時(shí)候，特別說(shuō)明在一個(gè)視場(chǎng)中看到的不同層片間距的珠光體是由于形成的先后順序不同，也就是形成溫度的高低不同產(chǎn)生的層片間距的差異。我們所知道的會(huì)涉及在生產(chǎn)檢驗(yàn)中判定珠光體類型組織的場(chǎng)合除了在中碳鋼盤條索氏體含量金相檢測(cè)方法中需要判定組織中是否存在片狀珠光體，確定索氏體含量的比例外，在灰鑄鐵金相中也涉及基體組織是索氏體還是片狀珠光體的判定工作。

　　由于珠光體類型組織的常見(jiàn)性，肯定還有其它的生產(chǎn)場(chǎng)合需要涉及嚴(yán)格區(qū)分珠光體類型組織的時(shí)候，這需要作深入的研究才行。

3、片狀珠光體與索氏體能否共存于一個(gè)顯微鏡視場(chǎng)中

　　珠光體的片間距主要決定于形成溫度，那么，在一個(gè)500倍的光學(xué)顯微鏡視場(chǎng)大小尺度范圍的材料內(nèi)部是否會(huì)存在不同的溫度波動(dòng)、梯度。

　　我們以DMI3000M型顯微鏡為例，其10倍目鏡的視場(chǎng)大小是18cm。那么，通常在500倍觀察條件下觀察視場(chǎng)所對(duì)應(yīng)的實(shí)際物理尺寸大小是0.36mm直徑的圓形區(qū)域。而一般鋼在奧氏體化的過(guò)程中不希望出現(xiàn)粗大的晶粒，晶粒度會(huì)控制在5～8級(jí)，相對(duì)應(yīng)的平均直徑大小在0.062～0.022mm，為此，珠光體團(tuán)的尺度在30.0～10.0μm左右。

　　對(duì)于大截面尺寸緊固件，心部、表面由于散熱條件的差異造成冷卻速度的差異，形成一定的溫度梯度，可以造成較大的溫度差異，從而產(chǎn)生不同轉(zhuǎn)變產(chǎn)物由表面到心部的連續(xù)分布是比較好的，也比較常見(jiàn)。不過(guò)，一般這是在普通的尺寸范圍內(nèi)的現(xiàn)象。如果具體到珠光體類型組織轉(zhuǎn)變的冷卻速度、轉(zhuǎn)變溫度范圍來(lái)講，再加上對(duì)于類似盤條等截面很小的緊固件時(shí)，在截面上的溫度差異顯然無(wú)法在顯微鏡視場(chǎng)大小的區(qū)域看到。

　　另外，從實(shí)際檢測(cè)來(lái)說(shuō)，在一個(gè)高倍(500倍)視場(chǎng)情況下一般會(huì)發(fā)現(xiàn)，可以分辨層片的珠光體和無(wú)法分辨層片的珠光體的空間分布是散亂、均勻分布的。由此，如果簡(jiǎn)單地認(rèn)為是存在不同類型的珠光體組織，那么，也就是認(rèn)為同一個(gè)顯微鏡視場(chǎng)中是會(huì)呈現(xiàn)不同區(qū)域(間隔20μm左右)的溫度存在高低起伏的狀況，從而造成珠光體層片間距的差異。

4、同一視場(chǎng)中一類珠光體表現(xiàn)出不同層片間距的原因

　　簡(jiǎn)單地說(shuō)，珠光體的片間距存在一個(gè)真實(shí)層片間距和一個(gè)截面觀察層片間距。文獻(xiàn)中也提到：在用金相法測(cè)量珠光體片間距時(shí)，由于樣品表面與珠光體片層交截的角度不同，將使測(cè)出的片間距也不同，只有當(dāng)樣品的表面與珠光體片層垂直時(shí)，測(cè)得的才是片間距的真實(shí)值。

　　實(shí)際上，如果了解樣品制備的基本原理及過(guò)程，并且了解斜面截切在研究表層金相組織中的作用的話，很好理解的是，在樣品的某個(gè)磨面上我們所看到的珠光體組織的層片間距并不是準(zhǔn)確的層片垂直片間距，而是與片層垂直方向有一定角度方向的截面觀察層片間距，截面觀察層片間距會(huì)在一個(gè)很大的范圍內(nèi)波動(dòng)出現(xiàn)，甚至可以見(jiàn)到數(shù)倍于垂直片間距的截面觀察片間距，這是明確的。實(shí)際上，確實(shí)可以認(rèn)為珠光體片的垂直片間距被放大了，不過(guò)不能簡(jiǎn)單地說(shuō)成是“假象”那么簡(jiǎn)單。

　　完整地說(shuō)，每個(gè)珠光體晶團(tuán)層片的空間取向是任意的，一個(gè)樣品是由眾多的珠光體晶團(tuán)構(gòu)成的，晶團(tuán)之間是無(wú)規(guī)則、無(wú)擇優(yōu)取向分布的。一個(gè)金相磨面的取向也是任意的，截取珠光體晶團(tuán)的角度也就是任意的，因而，不同位置珠光體晶團(tuán)的截面片間距也表現(xiàn)出很大的差異。

5、光學(xué)顯微鏡視場(chǎng)中如何區(qū)分珠光體類型組織

　　在實(shí)際應(yīng)用中，主要是沒(méi)有考慮到一定尺度內(nèi)兩種類型組織不可能出現(xiàn)的事實(shí)；其次，樣品制備時(shí)截面對(duì)于層片間距的放大作用。那么，珠光體類型的組織在光學(xué)顯微鏡中應(yīng)該如何判定呢?這需要根據(jù)不同珠光體類型組織的垂直片間距并結(jié)合試樣制備技術(shù)及實(shí)際使用的顯微鏡來(lái)具體說(shuō)明。

　　以DMI3000M型顯微鏡的50倍物鏡為例，其數(shù)值孔徑是0.75，則，理論上的分辨能力是275P0.75=366.6nm=0.36μm(采用綠光，波長(zhǎng)是550nm)。由此，如果單從珠光體的垂直片間距來(lái)看，索氏體、屈氏體由于片間距過(guò)小，根本是無(wú)法區(qū)分層片結(jié)構(gòu)的，而實(shí)際并非如此。

　　我們不能根據(jù)顯微鏡中是否能夠觀察到層片結(jié)構(gòu)來(lái)區(qū)分片狀珠光體與索氏體。由于截面放大效應(yīng)，我們所看到的珠光體類型組織的片間距基本都是大于真實(shí)垂直片間距的截面觀察片間距。那么，珠光體的垂直片間距被放大了多少，如何在光學(xué)顯微鏡中觀察、分辨不同的珠光體類型組織呢?先看簡(jiǎn)單的，如果從一個(gè)顯微鏡視場(chǎng)角度來(lái)說(shuō)，如果整個(gè)500倍視場(chǎng)內(nèi)的珠光體層片都可以分辨，則真實(shí)層片間距在360nm以上，可以認(rèn)為組織是片狀珠光體。而對(duì)于屈氏體，由于截面原因造成的片間距擴(kuò)大的效果無(wú)助于在顯微鏡下分辨出其層片結(jié)構(gòu)，光學(xué)顯微鏡對(duì)其層片結(jié)構(gòu)的觀察是無(wú)能為力的。

　　問(wèn)題是，層片間距在150～360nm的珠光體與80～150nm的索氏體之間的辨別如何實(shí)現(xiàn)；特別是珠光體層片間距為150nm的時(shí)候，針對(duì)盤條鋼的性能來(lái)講是一個(gè)分水嶺，能夠明確顯微鏡中的明辨方式至關(guān)重要。

　　綜上所述，我們可以定性地講，對(duì)于冷鐓鋼盤條的材料，某個(gè)位置附近的多視場(chǎng)截面圖像的采集，或多個(gè)相同冷卻條件的不同位置采集的截面圖像中，可以分辨層片結(jié)構(gòu)部分的組織，與不可分辨層片結(jié)構(gòu)部分的組織與比例關(guān)系，實(shí)際上對(duì)應(yīng)于一定層片垂直間距的珠光體類型的組織。反過(guò)來(lái)講，一定層片垂直間距范圍的珠光體類型組織對(duì)應(yīng)于在一定的視場(chǎng)截面觀察中可分辨部分與不可分辨部分的比例。

　　根據(jù)體視學(xué)原理可以知道，截面觀察層片間距在一個(gè)很大的范圍內(nèi)波動(dòng)出現(xiàn)的事實(shí)其實(shí)符合數(shù)理統(tǒng)計(jì)規(guī)律，在此不做精細(xì)的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，我們參考有關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行粗略的定性說(shuō)明。文獻(xiàn)中提到，進(jìn)口冷鐓鋼盤條中的索氏體比例比較高，都在85%以上，且截面分布差異小，層片厚度均勻性好。實(shí)際上，更準(zhǔn)確地講，應(yīng)當(dāng)是不可分辨層片組織部分占視場(chǎng)的面積比例在85%以上。由此，我們可以粗略地認(rèn)為，85%在此時(shí)就是一個(gè)分界，即，如果視場(chǎng)中的不可分辨部分在85%以上，組織就是索氏體，如果比例更高，說(shuō)明索氏體的層片間距也在變小，造成不可以分辨層片部分的比例增大；如果比例偏小，則是屬于片狀珠光體范疇，偏離的越大，說(shuō)明片狀珠光體的層片間距也越大，造成可以分辨層片部分的比例增大。

　　另外，對(duì)于冷鐓鋼盤條來(lái)講，心部位置的冷卻速度最慢，因此，完全可以根據(jù)心部位置附近的組織中不可分辨部分組織的比例的高低，判定整個(gè)盤條截面上的組織分布規(guī)律，似乎沒(méi)有必要特別在標(biāo)準(zhǔn)中選定其它截面上的位置。

6、結(jié)語(yǔ)

　　一個(gè)顯微鏡視場(chǎng)中的珠光體類型組織應(yīng)當(dāng)是屬于一個(gè)類型，片狀珠光體，或是索氏體；其次，如果視場(chǎng)中存在不可分辨層片組織所占的比例超過(guò)85%，則視場(chǎng)中的所有組織屬于索氏體；比例偏低，則是屬于片狀珠光體，此為一個(gè)簡(jiǎn)單判斷方法。另外，樣品制備的好壞，是一切檢驗(yàn)的起始，至關(guān)重要，不然會(huì)混淆組織類型的判定，切不可大意，否則，可分辨層片組織部分很可能產(chǎn)生不可分辨層片部分的觀察效果。

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