珠光体

珠光体 （英语：Pearlite），是钢铁的一种由铁素体和渗碳体构成的层状组织。珠光体中通常含有88%的铁素体和12%的渗碳体，整体的含碳量约为0.8%。珠光体组织在钢的显微组织中是最常见的。

生成

珠光体的生成，是由含碳量约0.8%的奥氏体，在极慢速的冷却中，冷却到摄氏727度时开始产生相变化，而同时析出铁素体和渗碳体，成为珠光体组织，由于是由单相的固体同时析出两种相，因此这种变态反应称为共析反应或共析变态，而含碳量0.8%的钢，就称为共析钢。若是含碳量较低的情况，会在较高温时先开始析出铁素体，而使剩余未发生变态的奥氏体含碳量逐渐提高，到了共析点时开始生成珠光体，这种含碳量低于珠光体的钢，就称为亚共析钢。而若含碳量较高，则会先析出渗碳体，使奥氏体的含碳量逐渐降低，到了共析点时开始生成珠光体，这种钢就称为过共析钢。

性质原理

珠光体之所以会形成层状组织，依据R. F. Mehl的理论，发生共析反应时，会有渗碳体的核从奥氏体的晶界生成，以薄片状向奥氏体晶粒内生长，由于渗碳体的含碳量较高，在生成时会从周围的奥氏体吸收碳，因此逐渐生成铁素体，而铁素体只能固溶很少的碳，因此产生将碳向外推挤的效应，使侧面的奥氏体再析出渗碳体的核，而生成渗碳体薄片，如此反复进行，往纵向持续生长，而往横向一层一层地增加，最后就完全取代整个奥氏体晶粒，而成为渗碳体和铁素体一层夹一层的层状组织。而M. Hillert则认为，珠光体的横向生长，是因为在纵向生长中产生分枝，而得到的横向生长效果。目前学界对于珠光体的核仍有所争论，一般认为过共析钢的珠光体核是渗碳体，亚共析钢则是铁素体，不过也有人认为不会形成铁素体的核。

依据冷却速率的不同，珠光体组织的层间距离也会有所不同。当冷却速率较慢，例如放置在炉中冷却时，生成的铁素体和渗碳体组织较粗，因此称为粗珠光体；放置于空气中冷却时，由于冷却速率较炉冷快，生成的珠光体组织较细，称为中等珠光体或索氏体（sorbite）；而在油中冷却时，冷却速率更快，生成的珠光体组织更细，就称为细珠光体或屈氏体；（troostite）。细珠光体的机械性质较粗珠光体好，而中珠光体则介于两者之间。根据Zener的研究，珠光体的最小层间距离为：

$S_{\text{min}}\,=\,{\frac {2\sigma }{\rho }}{\frac {T_{e}}{\Delta \!H(T_{e}-T)}}$

其中，T_e为平衡共析温度，T为变态温度，ΔH为珠光体的生成热，σ为铁素体与渗碳体界面单位面积的界面能，ρ为珠光体的密度。会产生变动的基本上就是变态温度，故由式中可知，变态温度愈低，则珠光体愈细，因此将冷速加快，使其在较低温时生成细珠光体时，获得的机械性质也会比较好。

参考资料

1. 黄振贤，《机械材料》修订二版，新文京开发出版股份有限公司，2003年。
2. 黄振贤，《金属热处理》十八版，新文京开发出版股份有限公司，2000年。