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[转载]0123-珠光体其名称的由来及其分类

(2020-12-27 18:27:50)
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珠光体其名称的由来及其分类

 

  要:珠光体的命名非常人性化且具艺术性;而光栅效果是其诱人色彩由来的本质。其形态常见为铁素体、渗碳体以层片状交叠分布。虽然有不同的看法,根据层片垂直间距厚度在不同的数据范围内,层片状珠光体还被称为索氏体、屈氏体。

关键词:珠光体;艺术性;层片状;光栅;索氏体;屈氏体

Origination of the term “Pearlite” and its Classification

AbstractThe denomination of “pearlite is rather personified and artistic, while the grating effect lies at the root of the attractive colors. The usual form of pearlite is the lamellar distribution of ferrite and cementite in their layer forms. Despite different opinions on this, lamellar pearlite is generally named as Sorbite of Troostite depending on the different ranges of the vertical spaces between these layers.

KeywordsPearliteartisticlamellargratingSorbiteTroostite

 


    珠光体这一称谓由来本身在碳钢众多组织的命名中是比较特殊的。珠光体为什么被称之为“珠光体”;索氏体、屈氏体和珠光体之间有什么关系,辨别一下细节是很有意味的。

1  “珠光体”为何如此命名

      1.1  称谓的由来

    共析钢退火样品,在经过磨光、抛光与腐蚀(4%的硝酸酒精)后,会呈现出一种珍珠母色泽(mother of pearl),故称为珠光体[1~3]。这是一个非常生活化、感官化的称谓,与许多为纪念科学家而命名的转变产物相比,感觉很新奇。应该是最独特的命名方式,既不以人物命名,也不以性质、意义命名,非常艺术化[4]

    在众多可以产生珍珠的贝蚌品种里,黑蝶贝又被称为珠母贝。其贝壳的外表面是黑色或者黑褐色的;而内表面具有美丽的珍珠光泽,虹彩强烈[5]。所以,应该说,珠光体的命名应该是指的珠光体组织腐蚀后呈现这种贝类的贝壳的内表面发出的光泽,而不是“外表面”[2]

1.2  观察条件

很多情况下大家都提到是在光学显微镜中观察under the microscope[67]看到的珠母色彩;实际上,我们的经验是,在显微镜观察(尤其是在高倍物镜)条件下,并没有明显的光泽感,只是根据分辨能力的不同呈现为层片状或者模糊的黑块形态[89]。珍珠母贝壳的光泽只是在目光观察(或者非常低倍的观察条件下,使用放大镜)样品表面的时候才会呈现,还必须是在与目光呈一定倾斜角度的情况下。共析钢退火珠光体组织的色度差别,在高倍观察条件下完全或局部消失[10]

当然,“由于显微镜下图像状似珠母,被称为pearlite,译名珠光体[11]”;还有,“由于其侵蚀后在显微镜下的形态而得名珠光体[12]”的说法,以及,“这种组织在制成金相试样后,在经过腐蚀的磨面呈现珍珠的光泽,所以叫做珠光体[13]”,等说法,都是辗转抄写、拷贝造成误解的结果,仔细分析且通过实践可知,上述说法都不足信。

1.3  为何会有珠母贝的光泽

珠光体一般情况下典型的形态是片状的,是一层铁素体与一层渗碳体层层紧密堆叠而成。如果是退火形成的话,它的珠光体层间距离在150~450nm的范围。

在腐蚀金相试样的时候,片状珠光体组织非常容易显示组织,被腐蚀的是铁素体与渗碳体间的相界面[13];同时,铁素体表面也被轻微腐蚀。由于珠光体组织结构的特殊性,铁素体、渗碳体两相形成一定的结晶位向,而得到了细微的、有规律的表面浮雕形貌。有规律交杂的尺寸相近的浮雕细节所反射的光线,由于他们相互干涉,可能产生在一定程度上相当严密的衍射图,与光线通过衍射光栅时所产生的衍射图相似[1013]

所以,珠光体表面呈现的珠母贝壳似的光泽,是由于试样表面的层状组织可以作为可见光的衍射光栅[13]而产生的光栅衍射效果。同时,不可否认的事实是,渗碳体表面微量的腐蚀产物的沉积,也会起到辅助效果的作用。这是一种薄膜干涉成色效果[1014]

2  珠光体的分类

    工业上,除了所谓的片状珠光体外,如果珠光体的形成温度较低会形成光学显微镜下很难辨别形态的细片状珠光体,叫做“索氏体”,转变温度更低的话,会形成极细片状珠光体,叫做“屈氏体”[12]。不过,对于索氏体、屈氏体是否还可以如此称呼,或者说,对于它们的层间距离的分类是否认识统一,现在看来存在不同的见解。

2.1  索氏体、屈氏体还能用吗

郭可信院士等人士认为:索氏体、屈氏体是已经过时的称谓[15~17]。因此,我们简单作了一些检索工作,看看现在大家对于涉及珠光体转变过程中的产物,到底都在如何称谓的。

有的文献提到,极细珠光体即屈氏体[6];或者表述为:粗片状珠光体,细珠光体(索氏体),极细珠光体(屈氏体)[1218]。也有非常明确说明是索氏体、屈氏体的[19~22]

我们在“中国期刊全文数据库”中,选择,精确匹配、在全部期刊范围内、从19992009年(以及20052009年)的期间内,在200929日进行了一次检索;结果见下表。特别说明一下,有的人士将屈氏体(troostite)译作“托氏体”,指的是同一事物。

检索项

全文

检索词

珠光体

索氏体

屈氏体(托氏体)

记录

条数

1999~2009

14267

3908

1337259

2005~2009

6541

1782

578122

检索项

全文

检索词

细珠光体

极细珠光体

粗珠光体

记录

条数

1999~2009

550

53

54

2005~2009

223

22

20

    根据检索结果看,对于一般科技人员来讲,很难简单地说索氏体、屈氏体的称谓算是“过时了”,已经被大家统一认识而丢弃了。现在看来,早先的名称(索氏体、屈氏体)似乎有被细珠光体、极细珠光体取代的可能;不过,现在看来,短时间内还是无法统一认识的。

从样品外观来讲,组织中如果都是索氏体或者屈氏体的话,不再会出现所谓的“珠母贝壳的光泽”,也就偏离了珠光体的色泽含义。我们猜测,最初在技术、理论上还不成熟的冶金技术初期,人们认为珠光体、索氏体、屈氏体是不同的;后来,随着技术发展,人们才了解到它们在本质上都是珠光体转变形成的层片状组织。

    换一个角度来看,现在,当提及这些名称时,其背后蕴含的技术进步与人类认知深入的发展过程,实在是有着深刻的人文价值。如果就此取消索氏体、屈氏体的叫法,使其逐渐成为历史,其损失,也许不是简单可以估价的;因为,它们带有冶金科学发展的坐标性记忆。另外,珠光体称谓的由来比较特殊,而索氏体、屈氏体在外观上确实无法呈现“珍珠母似的光泽”;如果用细珠光体、极细珠光体代替索氏体、屈氏体的称谓,总会觉得有些遗憾,或者观感表述不准确。

2.2  分类标准的混乱

比起更改称呼来讲,对于珠光体类型组织的正确分类也许是一个需要大家真正认真对待的情况。因为,关于珠光体类型组织的片间距的数值存在较为混乱的划分。

比如,有的文献中的数据是珠光体:大于0.4μm;索氏体:0.2~0.4μm;屈氏体:小于0.2μm [2324]。有的是:粗珠光体,0.6~0.7μm;珠光体,0.35~0.5μm;索氏体,0.25~0.3μm [25]。也有人认为是:片层间距在0.1μm0.25μm0.6μm左右的珠光体类型组织分别为屈氏体、索氏体、片状珠光体[26]。还有的认为,细珠光体的层片厚度是0.2μm[27];屈氏体的层片厚度为0.1~0.15μm[21],等等;真的是很混乱。

对于珠光体层片间距区分范围的混乱,其实可以根据组织、性能之间的关系来明确。由于150nm对应着珠光体组织性能上的一个转折点[128],所以,有理由认为,一般所谓的片状珠光体的片间距约为150~450nm;索氏体的片间距约为80~150nm;屈氏体的片间距为30~80nm的划分[112]更为合理的。

3  结语

    本文可能算不上严格意义上的研究论文,更多的是一种感性化的论述以及细微末节的考辨。不过,感性化用于实际的教学过程中也许会取得意想不到的收获;而关注细节会离成功更近一些。

 

参考资料:

[1]  戚正风.金属热处理原理[M].北京:机械工业出版社,1987

[2]  马中全.“金工”教材中部分名词术语缩写.简称.代号的由来[J].机械职业教育,1997183):33-33

[3]  周燕岛.铁碳转状态图中的几个术语[J].山东工业大学学报,1992221):100-100

[4]  陶正兴.第九讲 扩散相变(三)珠光体转变[J].上海钢研,1983103):42-48

[5]  周佩玲.贝壳的宝石学特征[J].桂林工学院学报,1998181):45-52

[6]  李松瑞,周善初.金属热处理[M].长沙:中南大学出版社,2003

[7]  http://en.wikipedia.org/wiki/Pearlite2009-2-18

[8]  谢希文,岳锡华.金属学实验[M].上海:上海科学技术出版社,1987

[9]  朱蓓蒂,周凤云.金属学及热处理实验与习题[M].武汉:华中理工大学出版社,1989

[10]  Е·В·潘钦科等.金相实验室[M].北京:中国工业出版社,1965

[11]  http://www.hudong.com/wiki/珠光体2009-2-18

[12]  潘金生,仝健民.材料科学基础[M].北京:清华大学出版社,1987

[13]  卢光熙,侯增寿.金属学教程[M].上海:上海科学技术出版社,1988

[14]  《彩色金相技术》编写组.彩色金相技术[M].北京:国防工业出版社,1987

[15]  郭可信.金相学史话(1):金相学的兴起[J].材料科学与工程,2000184):2-9

[16]  吉田亨.金属组织名称地来历[J].热处理技术与装备,198565):9-10

[17]  杨俭.谈谈“C”曲线 第二讲 C曲线的上部--珠光体转变区[J].机械工人.热加工,1978215):42-46

[18]  中国机械工程学会热处理学会《热处理手册》编委会.热处理手册(第3版)[M].北京:机械工业出版社,2001

[19]  YB/T169-2000,高碳钢盘条索氏体含量金相检测方法[S]

[20]  GB/T 7232-1999,金属热处理工艺术语[S]

[21]  蒋亮,张云鹏,李志翔等.屈氏体高铬铸铁叶片组织与性能的研究[J].热加工工艺,2008377):30-32

[22]  刘振成,张利光,李斌.微合金元素对高碳钢盘条组织性能的影响[J].炼钢,2008246):50-52

[23]  刘世荣.金属学与热处理原理[M].北京:机械工业出版社,1985

[24]  石德珂.材料科学基础[M].北京:机械工业出版社,1999

[25]  史美堂.金属材料及热处理[M].上海:上海科学技术出版社,1980

[26]  于宝霞.对无扭控冷热轧高碳钢盘条索氏体含量金相检测方法几个关键问题的探讨[J].冶金标准化与质量,1999371):22-23

[27]  林一坚,罗光敏,李小军等.细珠光体在变形中的行为[J].材料科学与工程学报,2008263):369-371

[28]  尹万全,郭延风,曹家麟等.碳钢盘条拉伸异常断口分析[J].金属制品,1998245):6-10

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