實驗六：典型合金鋼顯微組織觀察1

1、 典型合金鋼顯微組織觀察典型合金鋼顯微組織觀察 所謂合金鋼是在碳素鋼的基礎(chǔ)上，為了改善鋼的性能，在冶煉時有目的的加入一些合金元素如：硅、錳、鉻、鎳、鉬、鎢、釩、鈦、鋁等。合金元素加入對于鋼的組織和性能產(chǎn)生很合金元素加入對于鋼的組織和性能產(chǎn)生很大影響。主要有以下幾個方面。大影響。主要有以下幾個方面。 1.強化鐵素體或奧氏體。強化鐵素體或奧氏體。2.形成合金碳化物。形成合金碳化物。 3.改變鋼的室溫組織。改變鋼的室溫組織。4.細化晶粒。細化晶粒。5.提高鋼提高鋼的淬透性。的淬透性。6.提高耐回火性。因此，合金元素提高耐回火性。因此，合金元素加入會影響到鋼的臨界溫度和共析點的位置。加入會影響到鋼的臨

2、界溫度和共析點的位置。 合金鋼按照用途分為:： 1。合金結(jié)構(gòu)鋼-制造重要機器零件和工程結(jié)構(gòu)件的鋼。（低合金高強度鋼、滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼、滾動軸承鋼） 2。合金工具鋼-制造各種刃具、模具、量具的鋼。（高速鋼、冷、熱模具鋼、合金量具鋼） 3。特殊鋼 -特殊用途和特殊性能的鋼。（如不銹 鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等） 合金結(jié)構(gòu)鋼的編號采用“二位數(shù)字+化學(xué)符號+數(shù)字”的方法標注。 如：40 Cr-40表示鋼中碳的平均質(zhì)量分數(shù)為0.40%。Cr其后無 數(shù)字，表 示鉻的平均 質(zhì)量分數(shù)1.5%. 60Si2MnA-60表示鋼中碳的平均質(zhì)量分數(shù)為0.60%.Si2表示硅的質(zhì)量分數(shù)為n其后無數(shù)字，表示錳的平均 質(zhì)量

3、分數(shù)1.5%.表示高級優(yōu)質(zhì)鋼。 合金工具鋼的編號原則為當(dāng)含碳量大于或等于.0%時鋼號中不標出含碳量;平均小于.時,鋼號前以千分之幾表示,合金元素表注方法與合金結(jié)構(gòu)鋼相同. Cr12MOV-鉻前面無數(shù)字，表示碳的平均質(zhì)量分數(shù)1.0%鉻的平均質(zhì)量分數(shù)為12%.鉬釩的平均質(zhì)量分數(shù)1.5%. 9Mn2V-碳的平均質(zhì)量分數(shù)為0.9%,錳的平均質(zhì)量分數(shù)為2%.釩的平均質(zhì)量分數(shù)1.5%。常用金屬材料間的關(guān)系常用金屬材料間的關(guān)系（1）根據(jù)合金元素總質(zhì)量分數(shù)分類 低合金鋼:合金元素總質(zhì)量分數(shù)小于5%； 中合金鋼:合金元素總質(zhì)量分數(shù)為5%10%； 高合金鋼:合金元素的總質(zhì)量分數(shù)大于10%。 (2) 根據(jù)用途分類

4、合金結(jié)構(gòu)鋼 用于制造機械零件和工程結(jié)構(gòu)的鋼。 合金工具鋼:用于制造各種工具的鋼。 特殊性能鋼:指具有某種特殊的物理和化學(xué)性能的鋼種 2.2.合金鋼的分類合金鋼的分類 特意加入一種或數(shù)種合金元素的鋼稱為合金鋼。它比碳鋼具有較高的強度、韌性或具有特殊性能1.3.3 1.3.3 常用合金鋼的牌號、性能及用途常用合金鋼的牌號、性能及用途 1.1.合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 如60Si2Mn鋼，表示碳的含量為0.60%，含硅量為2%，含錳量小于1.5%的合金結(jié)構(gòu)鋼（1）普通低合金結(jié)構(gòu)鋼 普通低合金結(jié)構(gòu)鋼是在碳鋼的基礎(chǔ)上加入少量合金元素的工程結(jié)構(gòu)用鋼 如Q345A，表示屈服極限為345 MPa，質(zhì)量等級為 A級

5、的低合金結(jié)構(gòu)鋼。普通低合金結(jié)構(gòu)鋼主要用于制造各種工程結(jié)構(gòu)，如橋梁、建筑、船舶、車輛、鍋爐、化工容器等，機械制造用鋼主要用于制造各種機械零件（2）合金滲碳鋼 滲碳鋼具有優(yōu)良的耐磨性、耐疲勞性，又具有足夠的韌性和強度 通常用來制造各種機械零件，如汽車、拖拉機中的變速齒輪、內(nèi)燃機上凸輪軸和活塞銷等(3)合金調(diào)質(zhì)鋼 調(diào)質(zhì)鋼具有良好的綜合力學(xué)性能，既具有很高的強度又具有良好的塑性和韌性 常用于制造一些受力比較復(fù)雜的重要零件，如機床的主軸、電動機軸、汽車齒輪軸等各種軸類零件 如9SiCr鋼，表示碳的含量為0.90%、硅的含量和鉻的含量均小于1.5%的合金工具鋼 用于合金工具鋼不能滿足性能要求的各種工具2.

6、2.合金工具鋼合金工具鋼 （1）合金量具鋼 指用于制造測量工具（即量具）的合金鋼，這類鋼具有高硬度、高耐磨性、高尺寸穩(wěn)定性 用于制造高精度的量規(guī)和量塊。有Cr12、9Mn2V、CrWMn等（2）合金刃具鋼 指主要用于制造金屬切削刀具的合金鋼，其含碳量一般在0.8%1.4%。常用的合金刃具鋼有9SiCr、9Mn2V、Cr2、CrMn、CrWMn和CrW5等 主要用于制造鉸刀、絲錐、板牙等 是指用于制造沖壓、熱鍛、壓鑄等成形模具的合金鋼根據(jù)工作條件不同分為冷作模具鋼和熱作模具鋼冷作模具鋼 用于制造使金屬在冷態(tài)下變形的模具，如冷沖模、冷擠壓模等。應(yīng)具有高的硬度、耐磨性和一定的韌性以及熱處理變形小等特

7、點。常用的有Cr12、Cr12W、Cr12MoV、9SiCr、9Mn2V和CrWMn等熱作模具鋼 用于制造使金屬在高溫下成形的模具，如熱鍛模、壓鑄模等，其含碳量在0.3%0.6%。應(yīng)在高溫下能保持足夠的強度、韌性和耐磨性以及較高的抗熱疲勞性和導(dǎo)熱性。常用的有5CrMnMo、5CrNiMo和3Cr2W8（3）合金模具鋼 （4）高速鋼 是一種含鎢、鉻、釩等多種元素的高合金刃具鋼，加入的主要合金元素為鎢、鉬、釩等，其合金總含量達到10%15% 用高速鋼制成的刃具，在切削時顯得比一般低合金刃具鋼刃具更加鋒利，因此俗稱為“鋒鋼” 用于制造要求耐磨性和韌性配合很好的高速切削刀具，如絲錐、鉆頭等，特別適宜于

8、采用軋制、扭制熱變形加工成型工藝制造的鉆頭等 3.3.滾動軸承鋼滾動軸承鋼 如GCr15鋼，則表示平均鉻的質(zhì)量分數(shù)為1.5%的滾動軸承鋼 指在空氣、水不銹鋼屬于具有特殊物理、化學(xué)性能的特殊性能鋼，它是指在空氣、水、弱酸、堿和鹽溶液或其他腐蝕介質(zhì)中具有高度化學(xué)穩(wěn)定性的合金鋼的總稱 4.4.特殊性能鋼特殊性能鋼一、實驗?zāi)康囊?、實驗?zāi)康?1.觀察和分析常用合金鋼的顯微組織。 2.熟悉常用的合金結(jié)構(gòu)鋼。及滾動軸承鋼、彈簧鋼、滲碳鋼的顯微組織。 3.熟悉常用的合金工具鋼。及刃具鋼、量具鋼、和模具鋼的顯微組織。 4.進一步加深理解不同材料的成分（合金元素），組織和性能與工藝（不同狀態(tài)）之間的關(guān)系。 二、實

9、驗內(nèi)容1、觀察表中所列試樣的顯微組織，搞清各組織組成物的形態(tài)特征及形成。2、畫出部分組織示意圖。 表編號編號樣品名稱樣品名稱處理狀態(tài)處理狀態(tài)腐蝕劑腐蝕劑金相組織金相組織1合金結(jié)構(gòu)鋼 40Cr淬火4%硝酸酒精M+A，2合金調(diào)質(zhì)鋼 40Cr淬火+高溫回火4%硝酸酒精回火索氏體 S3合金滲碳鋼 20CrMnTi滲碳淬火4%硝酸酒精表層M+A，4合金彈簧鋼60Si2Mn淬火+低溫回火4%硝酸酒精回火馬氏 體 M5滾動軸承鋼 GCr15球化退火4%硝酸酒精粒狀珠光體 P6滾動軸承鋼 GCr15淬火4%硝酸酒精M+A，7滾動軸承鋼 GCr15淬火+低溫回火4%硝酸酒精回火馬氏體+粒狀碳化物8低合金工具鋼

10、9SiCr淬火+低溫回火4%硝酸酒精回火M表1（續(xù)）編號樣品名稱處理狀態(tài)腐蝕劑金相組織9低合金工具鋼 9SiCr球化退火4%硝酸酒精粒狀珠光體 P10高速鋼W18Cr4V 鑄態(tài)4%硝酸酒精 白色組織+羆色組織+萊氏體 11高速鋼W18Cr4V 退火 4%硝酸酒精 碳化物+索氏體 12高速鋼W18Cr4V 1280油淬 4%硝酸酒精 馬氏體+初生碳化物+殘余奧氏體 13高速鋼W18Cr4V 1280油淬+560回火 4%硝酸酒精 回火馬氏體+碳化物 14不銹鋼1Cr18Ni9Ti 1100固溶處理 王水 奧氏體（內(nèi)有孿晶） （三）合金鋼 在合金鋼中，由于合金元素對相圖及相變過程的影響其顯微組織比

11、碳鋼復(fù)雜得多，組成相除了合金鐵素體、合金奧氏體、合金滲碳體外，還可能出現(xiàn)金屬間化合物，其組織形態(tài)隨鋼種的不同而呈現(xiàn)出不同的特征。 低合金鋼： 1、合金結(jié)構(gòu)鋼：40Cr退火態(tài) 組織為：F+P（與40鋼比較P數(shù)量比40鋼多，因共析點左移） 2、合金工具鋼：GCr15淬火態(tài) 組織為：M+碳化物（與T10鋼比較） 40Cr比40鋼性能好、GCr15比T10鋼性能好，因為：合金元素的加入1）強化了基體。2）使共析點（S點）左移，相當(dāng)于提高了含C量。3）細化了組織。4）使C曲線右移，提高了淬透性，提高了M數(shù)量，從而提高了強度 材料名稱：20Cr 鋼 處理過程: 退火 金相組織 ：F+P 放大倍數(shù)：500浸

12、蝕劑：3-5硝酸酒精材料名稱：40Cr 鋼 處理過程: 退火 金相組織 ：F+P 放大倍數(shù)：500浸蝕劑：3-5硝酸酒精材料名稱：40Cr 鋼 處理過程: 正火 金相組織 ：F+P 放大倍數(shù)：500浸蝕劑：3-5硝酸酒精材料名稱：20Cr 鋼 處理過程: 淬火 金相組織 :板條馬氏體+殘余奧氏體 M+A, 放大倍數(shù)：500浸蝕劑：3-5硝酸酒精材料名稱：40Cr 鋼 處理過程: 淬火 金相組織 ：片狀馬氏體+殘余奧氏體 M+A 放大倍數(shù)：500浸蝕劑：3-5硝酸酒精材料名稱：40Cr 鋼 處理過程: 調(diào)質(zhì)處理金相組織 ：索氏體 放大倍數(shù)：800浸蝕劑：3-5硝酸酒精 材料名稱：40Cr 鋼 處

13、理過程: 調(diào)質(zhì)處理 金相組織 ：索氏體 放大倍數(shù)：500浸蝕劑：3-5硝酸酒精 材料名稱：GCr15鋼 處理過程: 球化退火金相組織 ：粒狀珠光體 放大倍數(shù)：500浸蝕劑：3-5硝酸酒精材料名稱：GCr15鋼 處理過程: 淬火過熱金相組織 ：粗大馬氏體 放大倍數(shù)：500浸蝕劑：3-5硝酸酒精 材料名稱：GCr 15鋼 處理過程: 淬火+ 回火 金相組織 ：M+A+Cm 放大倍數(shù) 500浸蝕劑：3-5硝酸酒精 材料名稱：20CrMnTi鋼 處理過程: 滲碳淬火金相組織 ：M+A 放大倍數(shù)：500浸蝕劑：3-5硝酸酒精 材料名稱：60Si2Mn鋼 處理過程: 淬火金相組織 ：M+A 放大倍數(shù)：50

14、0浸蝕劑：3-5硝酸酒精60Si2Mn鋼：淬火+中溫回火（350500）回火屈氏體?；鼗鹎象w是鐵素體與粒狀滲碳體組成的極細混合物。中溫回火后有很好的彈性和一定的韌性。 材料名稱：60Si2Mn鋼 處理過程:等溫淬火 金相組織 ：羽毛狀上貝氏體 放大倍數(shù)：500浸蝕劑：3-5硝酸酒精 材料名稱：60Si2Mn鋼 處理過程:等溫淬火 金相組織 ：針狀下貝氏體 放大倍數(shù)：500浸蝕劑：3-5硝酸酒精材料名稱：1Cr18Ni9Ti鋼 處理過程: 固溶處理金相組織 ：奧氏體 放大倍數(shù)：500浸蝕劑：王水腐蝕 高合金鋼： 1.高速鋼（W18Cr4V）：含C約在0。8左右，但鑄態(tài)出現(xiàn)Ld共晶，當(dāng)成分偏析時

15、可能出現(xiàn)過共晶組織（有一次碳物）。 1).鑄態(tài)：白色塊狀為一次碳化物，從液態(tài)中析出，魚骨狀為共晶碳化物，魚骨狀旁邊白色為（M+A），兩者總體稱共晶萊氏體，黑色為共析組織（屈氏體）。 2).鍛打后退火：共晶碳化物大塊（由鑄態(tài)時的魚骨狀打碎）分布在細小的粒狀珠光體基體上。 3).淬火（油淬）：未溶碳化物+M（白色隱晶）+A 4).回火：經(jīng)560三次回火，更好的消除A，使A分解，使M變?yōu)镸回組織為：回火馬氏體（羆色）+白色碳化物 2.不銹鋼（1Cr18Ni9Ti）：淬火后室溫下得A新相，A相延伸到室溫（臨界溫度向下移動） 組織為：單相A組織（有大量孿晶線）材料名稱：W18Cr4V 處理過程:鑄態(tài)金相組織 ：一次碳化物+魚骨狀萊氏體共晶+共析體 放大倍數(shù)：500 浸蝕劑：3-5硝酸酒精材料名稱： W18Cr4V 處理過程:鑄態(tài)金相組織 ：一次碳化物+魚骨狀萊氏體共晶共析體 放大倍數(shù)：500 浸蝕劑：3-5硝酸酒精材料名稱：W18Cr4V 處理過程:退火金相組織 ：碳化物索氏體 放大倍數(shù)：500浸蝕劑：3-5硝酸酒精材料名稱：W18Cr4V 處理過程:淬火金相組織 ：