熱處理組織觀察

鋼的熱處理組織觀察一、實驗?zāi)康?.觀察碳鋼經(jīng)過不同熱處理后的基本組織；2.了解熱處理工藝對鋼組織和性能的影響；3.熟悉幾種典型熱處理組織—M、T、S、M回火、T回火、S回火等組織的形態(tài)及特征二、概述碳鋼經(jīng)退火、回火（冷卻速度緩慢）可得到平衡或接近平衡組織經(jīng)淬火（快速冷卻，水淬）得到的是不平衡組織鐵碳相圖能說明慢冷時合金的結(jié)晶過程和室溫下的組織以及相的相對量C曲線則能說明一定成分的鋼在不同冷卻條件下所得到的組織，C曲線適用于等溫冷卻條件圖2共析鋼連續(xù)冷卻曲線(CCT)圖1共析鋼的C曲線（TTT）共析鋼奧氏體（連續(xù)冷卻）在慢冷時，應(yīng)得到100％的珠光體；當(dāng)冷卻速度增大時（相當(dāng)于空冷），得到的是較細的珠光體，即索氏體或屈氏體；當(dāng)冷卻速度繼續(xù)增大時（相當(dāng)于油冷），得到的是屈氏體或馬氏體；當(dāng)冷卻速度更大時（相當(dāng)于水冷），很大的過冷度使奧氏體驟冷到馬氏體轉(zhuǎn)變開始點（Ms）后，瞬時轉(zhuǎn)變成馬氏體。轉(zhuǎn)變類型組織名稱形成溫度/℃顯微組織特征硬度（HRC）珠光體型轉(zhuǎn)變珠光體(P)＞650在400～500倍金相顯微鏡下可以觀察到鐵素體和滲碳體的片層狀組織20左右HB180~200索氏體(S)600～650在800～1000倍以上的顯微鏡下才能分清片層狀特征，在低倍下片層模糊不清25~35屈氏體(T)550～600用光學(xué)顯微鏡觀察時呈黑色團狀組織，只有在電子顯微鏡（5000～1500倍）下才能看出片層狀35~40貝氏體型相變上貝氏體（B上）350～550在金相顯微鏡下呈暗灰色的羽毛狀特征40~48下貝氏體（B下）230～350在顯微鏡下呈黑色針狀特征48~58馬氏體型相變馬氏體（M）＜230在正常淬火溫度下呈細針狀馬氏體（隱晶馬氏體），過熱淬火時則呈粗大片狀馬氏體。60~65共析鋼等溫冷卻時的顯微組織各組織的顯微組織珠光體是鐵素體和滲碳體的機械混合物。（1）珠光體（P）在較高溫度形成的珠光體比較粗，稱為珠光體；（2）索氏體（S）其片層比珠光體更細密，在高倍（700倍以上）顯微放大時才能分辨；（3）屈氏體（T）片層比索氏體還細密，在一般光學(xué)顯微鏡下也無法分辨，只能看到如墨菊狀的黑色形態(tài)，只有在電子顯微鏡下才能分辨其中的片層。冷卻速度增大，片間距減?。?）貝氏體（B）貝氏體是奧氏體的中溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物，它也是鐵素體與碳化物的兩相混合物。在顯微形態(tài)上，主要有二種形態(tài)：1)上貝氏體是由成束平行排列的條形鐵素體和條間斷續(xù)分布的滲碳體所組成的非層狀組織。當(dāng)轉(zhuǎn)變量不多時，在光學(xué)顯微鏡下為成束的鐵素體條向奧氏體晶內(nèi)伸展，具有羽毛狀特征。在電鏡下，鐵素體以幾度到十幾度的小位向差相互平行，滲碳體則沿條的長軸方向排列成行。2)下貝氏體是在片狀鐵素體內(nèi)部沉淀有碳化物的兩相混合物組織，它比淬火馬氏體易受浸蝕。在顯微鏡下呈黑色針狀，在電子顯微鏡下可以看到，在片狀鐵素體基體中分布有很細的碳化物片，它們大致與鐵素體的長軸成55～60°的角度。上貝氏體下貝氏體（4）馬氏體（M）馬氏體是碳在α-Fe中的過飽和固溶體，其形態(tài)按含碳量主要分兩種，即板條狀和針狀。1）板條狀馬氏體一般為低碳鋼或低碳合金鋼的淬火組織。其組織形態(tài)是由尺寸大致相同的細馬氏體條定向平行排列組成馬氏體束或馬氏體領(lǐng)域。在馬氏體束之間位向差較大，一個奧氏體晶粒內(nèi)可形成幾個不同的馬氏體領(lǐng)域。板條馬氏體具有較低的硬度和較好的韌性。2）針狀馬氏體是含碳量較高的鋼淬火后得到的組織。在光學(xué)顯微鏡下，它呈竹葉狀或針狀，針與針之間成一定的角度。最先形成的馬氏體較粗大，往往橫穿整個奧氏體晶粒，將奧氏體晶粒加以分割，使以后形成的馬氏體片的大小收到限制。因此，針狀馬氏體的大小不一。同時有些馬氏體有一條中脊線，并在馬氏體周圍有殘留奧氏體。針狀馬氏體的硬度高而韌性差。（5）殘余奧氏體（A殘）殘余奧氏體是含碳量大于0.5％的奧氏體淬火時被保留到室溫不轉(zhuǎn)變的那部分奧氏體，它不易受硝酸酒精溶液的浸蝕，在顯微鏡下呈白亮色，分布在馬氏體之間，無固定形態(tài)。（6）鋼的回火組織與性能1）回火馬氏體回火馬氏體是低溫回火（150～250℃）組織，保留了原馬氏體形態(tài)特征。針狀馬氏體回火析出了極細的碳化物，容易受到浸蝕，在顯微鏡下呈黑色針狀。低溫回火后馬氏體針變黑色，而殘余奧氏體不變?nèi)猿拾琢辽?。低溫回火后可以部分消除淬火鋼的?nèi)應(yīng)力，增加韌性，同時仍能保持鋼的高硬度。2）回火屈氏體回火屈氏體是中溫回火（350～500℃）組織，是鐵素體與粒狀滲碳體組成的極細混合物。鐵素體基體基本上保持了原馬氏體的形態(tài)（條狀或針狀），氣其上分布著極細顆粒狀的滲碳體，用光學(xué)顯微鏡極難分辨。中溫回火后有很好的彈性和一定的韌性。3）回火索氏體回火索氏體是高溫回火（500～650℃）組織，是鐵素體與較粗的粒狀滲碳體所組成的機械混合物。碳鋼回火索氏體中的鐵素體已經(jīng)通過再結(jié)晶，呈等軸細晶粒狀。經(jīng)過充分回火的索氏體已沒有針的形態(tài)。在大于500倍的光鏡下，可以看到滲碳體微粒。回火索氏體具有較好的綜合機械性能。三、實驗內(nèi)容觀察表2所列試樣的顯微組織，描繪出所觀察樣品的顯微組織示意圖，并注明材料、處理工藝、放大倍數(shù)、組織名稱及浸蝕劑等。

表2鋼熱處理后的非平衡組織四、實驗方法（1）仔細觀察所列試樣，研究每個樣品組織特征，注意含碳量與