共析渗碳体

奥氏体在727℃时通过共析反应生成的渗碳体

共析渗碳体是由奥氏体（γ）在共析温度（727℃）时通过共析反应生成的，即在共析转变时析出，呈片状分布在珠光体中。共析渗碳体实际上也属于二次渗碳体，但通常与共析铁素体一同由珠光体表示。与铁素体一起呈交替层片状均匀分布，使钢具有较好的强度和硬度。在金相显微镜下观察时，珠光体组织中较厚的片是铁素体，较薄的片为渗碳体。

定义

在透射电镜被应用之前，人们对于珠光体显微组织的研究，通常局限于亚微观的珠光体团、领域、片层间距等方面。到60年代，在透射电镜广泛应用之后。用TEM观察了共析渗碳体的微观结构，发现共析渗碳体片内部存在条纹衬度，并有位移（Offset）现象，他们认为，位移是共析渗碳体在生长过程中受奥氏体中层错影响的结果。

一般被人们当作界面位错、与渗碳体长轴成一定角度、规则排列的条纹，是一种方向台阶。在珠光体型钢轨钢的渗碳体中观察到一种倾斜分布在共析渗碳体片宽面上的规则排列的条片状衬度他们由此推测共析渗碳体是由一些相互平行的片层彼此依附堆垛而成的，田于共析铁素体和共析渗碳体界面结构的复杂性、以及两相之间双衍射产生的水纹衬度同等因素的影响，人们对共析渗碳体微观结构的认识还很不完善。此外，近年来关于Si对钢的珠光体组织的影响研究结果表明，在共析和过共析珠光体钢中，在一定等温转变条件下、Si可抑制先共析渗碳体沿奥氏体晶界的析出，促进产生“晶界铁素体”（Grain boundary ferrite）。事实上，早在1937年就有关于Si促进形成孔隙状渗碳体（Porous cementite）的报道，据推测，这种孔隙状渗碳体是先共析渗碳体内存在由于Si的富集而形成的铁素体。Si是否会影响共析渗碳体的微观结构及其生长机制，是个很有趣的研究课题。共析渗碳体微观结构的观察，对于珠光体的生长及其形变断裂认识的深化有重要的理论和实际意义。

共析渗碳体片宽面的亚片层结构

在共析渗碳体片宽面内存在亚片层结构，亚片层与渗碳体的衬度不同，但与铁素体的衬度一致，多数亚片层很细，亚片层的间距不等，少数亚片层较宽，将共析渗碳体片断开一个较大的距离。亚片层和共析铁素体是连通的、不存在晶界，具有相同的取向。

衍射分析表明，亚片层就是以特殊方式形成的铁素体。将共析渗碳体隔开的铁素体亚片层很宽，与共析铁素体主片相连，不存在晶界、取向一致。从共析渗碳体限开处看，它被铁素体亚片层分割成几个小片，这些小片与渗碳体主片在方向上保持一致。

高碳低合金钢中共析渗碳体微观结构

通过对共析渗碳体的观察，发现共析渗碳体并不是均一的相，其中存在按一定方向分布的相互平行的亚片层。虽然难以对亚片层进行直接的微区衍射，但根据对比分析，这种亚片层极可能是铁素体。它的形成与合金元素对珠光体生长机制的影响有密切关系。在Fe-C二元合金中片状珠光体生长是相互协调的，铁素体和渗碳体的生长速率基本相同，在F-C-X三元合金中，由于第三组元的参与及再分配，必然会影响两个新相的生长速度，破坏生长的协调程度。例如在Fe-C-Si合金中，由于Si是阻碍渗碳体析出及促进铁素体形成的元素，在较高温度下促进孔洞状（Pore-like constituent）渗碳体形成，即在先共析渗碳体内存在富Si的铁素体小区。在较低温度下促进共析钢中准贝氏体的形成，因而在含Si钢的贝氏体相变中，渗碳体向奥氏体中与铁素体协同生长的速度趋近于零，由于Si对渗碳体析出的阻碍作用是随相变温度的降低而提高的，因此可以设想，在较高温度下的珠光体转变区域，Si对渗碳体析出的阻碍作用较弱，渗碳体向奥氏体内生长的速度略小于铁素体的生长速度，在这种情况下，生长的协调性受到一定程度的破坏，C/A界面处于两边F/A界面之间。根据局部平衡理论，C/A界面的奥氏体一侧将出现贫C富Si的薄膜层。从两边的F/A界面向这层贫碳富Si薄膜层长入铁素体亚片，比之渗碳体的继续生长。在相变能量学上是更为有利的，因而会形成铁素体的亚片层由于铁素体亚片层的形成，在F/A界面的奥氏体一侧出现富碳低Si层，又有利于渗碳体的析出.这种过程交替发生，就形成了共析渗碳体主片中夹有铁素体亚片层的结构。此外，从渗碳体和其中包含的铁素体亚片的形貌特征来分析，渗碳体的生长前沿不是无规则的，渗碳体的析出总是沿着一定的晶面进行，在渗碳体生长前沿形成的铁素体也依附此晶面生长，使铁素体亚片之间相互平行。随着渗碳体的析出，在界面前沿奥氏体中的碳量不足时、渗碳体的析出不能继续，就会转而析出铁素体，出现了渗碳体片断开和半断开的情况。

总结

共析渗碳体内存在按一定取向分布的相互平行的亚片层，这些亚片层是在渗碳体和铁素体生长的协调性较低及两相交替生长条件下形成的铁素体。

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