珠光体

珠光体 （英语：Pearlite），是钢铁的一种由铁素体和雪明碳铁构成的层状组织。波来铁中通常含有88%的肥粒铁和12%的雪明碳铁，整体的含碳量约为0.8%。波来铁组织在钢的显微组织中是最常见的。

生成

波来铁的生成，是由含碳量约0.8%的沃斯田铁，在极慢速的冷却中，冷却到摄氏727度时开始产生相变化，而同时析出肥粒铁和雪明碳铁，成为波来铁组织，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肥粒铁，而使剩馀未发生变态的沃斯田铁含碳量逐渐提高，到了共析点时开始生成波来铁，这种含碳量低于波来铁的钢，就称为亚共析钢。而若含碳量较高，则会先析出雪明碳铁，使沃斯田铁的含碳量逐渐降低，到了共析点时开始生成波来铁，这种钢就称为过共析钢。

性质原理

波来铁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，会有雪明碳铁的核从沃斯田铁的晶界生成，以薄片状向沃斯田铁晶粒内生长，由于雪明碳铁的含碳量较高，在生成时会从周围的沃斯田铁吸收碳，因此逐渐生成肥粒铁，而肥粒铁只能固溶很少的碳，因此产生将碳向外推挤的效应，使侧面的沃斯田铁再析出雪明碳铁的核，而生成雪明碳铁薄片，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沃斯田铁晶粒，而成为雪明碳铁和肥粒铁一层夹一层的层状组织。而M. Hillert则认为，波来铁的横向生长，是因为在纵向生长中产生分枝，而得到的横向生长效果。目前学界对于波来铁的核仍有所争论，一般认为过共析钢的波来铁核是雪明碳铁，亚共析钢则是肥粒铁，不过也有人认为不会形成肥粒铁的核。

依据冷却速率的不同，波来铁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，生成的肥粒铁和雪明碳铁组织较粗，因此称为粗波来铁；放置于空气中冷却时，由于冷却速率较炉冷快，生成的波来铁组织较细，称为中等波来铁或糙斑铁（sorbite）；而在油中冷却时，冷却速率更快，生成的波来铁组织更细，就称为细波来铁或吐粒散铁（troostite）。细波来铁的机械性质较粗波来铁好，而中波来铁则介于两者之间。根据Zener的研究，波来铁的最小层间距离为：

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

其中，T_e为平衡共析温度，T为变态温度，ΔH为波来铁的生成热，σ为肥粒铁与雪明碳铁界面单位面积的界面能，ρ为波来铁的密度。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，则波来铁愈细，因此将冷速加快，使其在较低温时生成细波来铁时，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。