碳鋼的熱處理后組織觀察1

碳鋼熱處理后顯微組織觀察第一頁，共二十六頁。

實驗目的觀察和研究碳鋼經(jīng)不同熱處理后顯微組織的特點；了解熱處理工藝對鋼組織和性能的影響材料科學實驗室第二頁，共二十六頁。

實驗儀器與材料儀器：XJP-3A(雙目)金相顯微鏡；XJP-3C(雙目)金相顯微鏡；材料：金相試樣一套材料科學實驗室第三頁，共二十六頁。

什么是碳鋼的熱處理?熱處理：是指鋼在固態(tài)下加熱、保溫、冷卻來改變鋼的組織結構，從而獲得所需要性能的一種工藝。材料科學實驗室第四頁，共二十六頁。馬氏體的組織形態(tài)a)板條狀馬氏體Wc<0.25%顯微組織表現(xiàn)為一束束幾乎平行的板條狀組織，在馬氏體束之間位向差較大。b)針狀馬氏體Wc>1.0%

呈針狀或竹葉狀針與針之間成一定的角度c)0.25<Wc<1%時，馬氏的形態(tài)應二者混合物。

材料科學實驗室第五頁，共二十六頁。鋼的臨界溫度及熱處理溫度范圍

鋼號臨界點溫度℃

淬火/退火溫度Ac1Ac3AccmAr1Ar345#724780682760840~860T12730820700760~800材料科學實驗室第六頁，共二十六頁。45鋼

經(jīng)不同熱處理后的顯微組織

860℃水淬和600℃回火860℃水淬和400℃回火860℃水淬和200℃回火淬火：1000℃水冷淬火：860℃油冷淬火：860℃水冷淬火：760℃水冷正火：860℃空冷退火：860℃爐冷處理方法等軸狀F+粒狀Fe3C9針狀F+不規(guī)則粒狀Fe3C8回火馬氏體（暗黑色細針）+殘余奧氏體7M粗板＋粗針+殘余奧氏體（亮白色）6M板狀＋片狀+屈氏體T（暗黑色塊狀）5M板狀＋片狀+殘余奧氏體（亮白色）4M板狀＋片狀+F（白色塊狀）3細P+F（塊狀）2P+F（呈亮白色塊狀）45鋼1顯微組織材料編號回火是將碳鋼加熱到AC1以下某一溫度，保溫一定時間后在空氣或油中冷卻。其目的是消除或降低淬火產(chǎn)生的內(nèi)應力，降低脆性提高韌性。回火分為低溫回火、中溫回火和高溫回火

材料科學實驗室第七頁，共二十六頁。材料:45鋼處理狀態(tài)：860℃退火

顯微組織：珠光體+鐵素體（呈亮白色塊狀）PF材料科學實驗室第八頁，共二十六頁。材料:45鋼處理狀態(tài)：860℃正火顯微組織：索氏體+鐵素體（白色塊狀）SF材料科學實驗室第九頁，共二十六頁。SF材料科學實驗室第十頁，共二十六頁。材料:45鋼處理狀態(tài)：760℃水冷淬火顯微組織：M板條狀＋針狀+部分鐵素體（白色塊狀）FMFM材料科學實驗室第十一頁，共二十六頁。材料:45鋼處理狀態(tài)：860℃水冷淬火顯微組織：M板條狀＋針狀+A殘余奧氏體（亮白色狀）A殘M板+針材料科學實驗室第十二頁，共二十六頁。材料:45鋼處理狀態(tài)：860℃油冷淬火顯微組織：M針狀+板條狀(白色）＋托氏體（黑色塊）TM板+針材料科學實驗室第十三頁，共二十六頁。TM板條+針材料科學實驗室第十四頁，共二十六頁。材料:45鋼處理狀態(tài)：1000℃水冷淬火顯微組織：M粗板狀＋粗片狀+A殘余容易引起變形或斷裂

A殘M粗板+粗針材料科學實驗室第十五頁，共二十六頁。材料：45鋼處理方法：860℃水淬+200℃回火顯微組織：M回（呈暗黑色細針狀）

+A殘余

在這個過程中，馬氏體中的過飽和碳原子以ε碳化物析出與過飽和的α固溶體共格。內(nèi)應力減少。M回A殘材料科學實驗室第十六頁，共二十六頁。材料:45鋼處理狀態(tài)：860℃水淬+400℃回火顯微組織：回火托氏體T回—飽和F針狀＋不規(guī)則粒狀滲碳體（白色小顆粒）回火溫度大于200℃后，殘余奧氏體發(fā)生分解，轉(zhuǎn)變?yōu)镸回或B下；M快速分解，碳從過飽和固溶體中析出而轉(zhuǎn)變?yōu)镕，ε碳化物轉(zhuǎn)變成顆粒狀滲碳體。內(nèi)應力消失，硬度有所降低，塑性韌性提高。材料科學實驗室第十七頁，共二十六頁。材料:45鋼處理狀態(tài)：860℃水淬+600℃回火顯微組織：回火索氏體(等軸狀F＋粒狀滲碳體)當回火溫度繼續(xù)升高，F(xiàn)形態(tài)完全失去了原來的板條狀或片狀，而形成多邊形晶粒

。此時組織由多邊形晶粒的F和粒狀滲碳體組成。具有良好的綜合機械性能。材料科學實驗室第十八頁，共二十六頁。T12鋼經(jīng)不同熱處理后的顯微組織編號材料處理方法顯微組織1T12760℃球化退火F+球狀Fe3C（細粒狀）2780℃水淬和200℃回火細針M+粒狀Fe3C（亮白色）31000℃水淬和200℃回火粗片狀M+殘余奧氏體（亮白色）因此在工業(yè)生產(chǎn)中，為防止高碳M中出現(xiàn)裂紋，往往采用較低的淬火溫度和縮短保溫時間，以求獲得針M和減少M的含碳量。材料科學實驗室第十九頁，共二十六頁。材料:T12鋼處理狀態(tài)：760℃球化退火顯微組織：P球狀（F白＋粒狀滲碳體）F粒狀Fe3CF粒狀Fe3C材料科學實驗室第二十頁，共二十六頁。材料:T12鋼處理狀態(tài)：780℃水淬+200℃回火顯微組織：細針M+粒狀滲碳體（亮白色）組織形成了細小M和粒狀滲碳體，由于有高硬度的滲碳體和馬氏體的存在增加了鋼的硬度和耐磨性。M細針粒狀Fe3C粒狀Fe3CM細針材料科學實驗室第二十一頁，共二十六頁。材料：T12鋼處理狀態(tài)：1000水冷淬火+200℃回火顯微組織：粗片馬氏體+殘余奧氏體（亮白色）A殘達到15~30%。不僅鋼的硬度耐磨性、韌性下降，而且變形和開裂傾向增大，這是由于A晶粒過大和M的含碳量過高所致.M粗針M粗針A殘A殘材料科學實驗室第二十二頁，共二十六頁。實驗報告要求畫出今天觀察的9種試樣的顯微組織示意圖，并注明材料名稱、處理方法、金相組織、放大倍數(shù)和浸腐蝕劑；完成以下兩道問答題：分析比較T12鋼經(jīng)780℃水淬和200℃回火以及T12鋼經(jīng)1000℃水淬和200℃回火的組織差別及性能特點比較等溫冷卻等到的M、T、S和淬回火得到的M回、T回、S回的組織形態(tài)和性能差異材料科學實驗室第二十三頁，共二十六頁。分析比較T12鋼經(jīng)780℃水淬和200℃回火以及T12鋼經(jīng)1000℃水淬和200℃回火的組織差別及性能特點

T12鋼加熱到780℃生成的組織是奧氏體和粒狀的滲碳體，然后再水冷后組織為馬氏體和粒狀的滲碳體，再回火后得到回火馬氏體和粒狀的滲碳體。從組織上看，由于溫度低，得到的馬氏體非常細小，所以其機械性能良好；而當T12鋼加熱到1100℃水冷后馬氏體非常粗大，回火后其回火馬氏體仍然保持粗大形貌，故其機械性能非常差。材料科學實驗室第二十四頁，共二十六頁。比較等溫冷卻等到的M、T、S和淬回火得到的M回、T回、S回的組織形態(tài)和性能差異回火托氏體、回火索氏體是淬火時的產(chǎn)物它們的的滲碳體是粒狀，并均勻地分布在鐵素體基體上，而索氏體（正火）和托氏體（油冷）是奧氏體過冷時直接形成，其滲碳體是呈片狀，回火組織較淬火組織在相同硬度下具有較高的強度、塑性和韌性。材料科學實驗室第二十五頁，共二十六頁。內(nèi)容總結碳鋼熱處理后顯微組織觀察。材料科學實驗室。顯微組織