实验一钢的奥氏体晶粒度的测定.doc

实验一钢的奥氏体晶粒度的测定一、实验目的1、学会用各种腐蚀法显示钢的奥氏体晶粒；2、。熟悉测定钢的奥氏体晶粒度的方法。二、奥氏体晶粒度的概述奥氏体晶粒按其形成条件不同，通常可分为起始晶粒，实际晶粒与本质晶粒三种，它们的大小分别称为起始晶粒度、实际晶粒度与本质晶粒度。（一）起始晶粒度在临界温度以上，奥氏体形成过程刚刚结束时的晶粒尺寸，称起始晶粒度。 （二）实际晶粒度在热处理（或热加工）的某一具体加热条件下所得到的奥氏体晶粒的大小称为实际晶粒度。奥氏体转变终了后，若不立即冷却而在高温停留，或者继续升高加热温度，则奥氏体将长大。因为上述过程在热处理时是不可避免的，所以奥氏体开始冷却时的晶粒（实际晶粒度）总要比起始晶粒大。 （三）本质晶粒度把钢材加热到超过临界点以上的某一特定温度，并保温一定时间（通常规定为930保温8小时），奥氏体所具有晶粒大小称为奥氏体本质晶粒度。选用930是因为对于一般钢材来讲，不论进行何种热处理，如淬火、退火、正火、渗碳等，加热温度都在930以下。如果在930保温8小时后，奥氏体晶粒几乎不长大，则在热处理过程中就不会出现粗大的奥氏体晶粒。本质晶粒度即标志着在上述特定温度范围内，随着温度的升高，奥氏体晶粒的长大倾向：奥氏体晶粒显著长大的钢（得到奥氏体晶粒度为1一4级），定为本质粗晶粒钢；奥氏体晶粒长大不显著的钢（得到的奥氏体晶粒度为5一8级），定为本质细晶粒钢。必须指出，本质晶粒度只是反映了930以下奥氏体晶粒长大倾向。超过930后，本质细晶粒钢的奥氏体实际晶粒度很可能比本质粗晶粒钢的实际晶粒度还粗 。 三、奥氏体本质晶粒度的显示方法钢在临界温度以上直接测量奥氏体晶粒大小一般是比较困难的，而奥氏体在冷却过程中又将发生相变。因此如何在室温下（即在冷却转变后）显现出奥氏体晶粒的大小，就是需要解决的问题。通常可采用以下几种方法来测定钢的晶粒度3。（一） 渗碳法适用于测定渗碳钢的本质晶粒度。测定时试样需经特定规范的热处理，其过程为将表面无氧化脱碳的渗碳钢试样装入渗碳箱中密封并置入930士10的炉中，保温8h，然后随炉以50h速度缓慢冷至600以下，再空冷或缓冷至室温。处理后试样表层含碳量达到过共析成份，经磨制（标准规定至少磨去2mm深），抛光和浸蚀（浸蚀剂可用4硝酸酒精溶液或4苦味酸酒精溶液）后，即可得到如图1所示珠光体网状渗碳体组织。图1-9中渗碳体网所包括的面积可反映出奥氏体的晶粒。 图1 经浸蚀后晶界上呈黑色的碳化物网200（二） 氧化法适用于测定各种钢的本质晶粒度。这种方法需将试样进行如下的处理：将磨光、抛光后的试样埋入生铁屑中并在930士10的炉中保温3h后取出空气中氧化瞬间（几秒钟），随之淬入水中，再用细砂纸磨光，抛光和腐蚀以显示晶粒度。所得结果如图2所示。采用氧化法显示晶粒时，经常因氧化过重或磨掉深度过浅使奥氏体晶内的嵌镶块边界也与晶间一同被氧化后并显示，同时试样也容易受奥氏体化前期低温氧化的影响，因此往往在试样表层遗留下细晶粒的假相。若加热时保护不当产生全脱碳区，也要出现假的大晶粒。因此，在氧化法操作规程中，应严防加热及保温过程中的氧化与脱碳。45钢-860-930-1000盐 400X （三） 网状铁素体法网状铁素体法适用于测定亚共析钢的奥氏体晶粒将试样加热到930士10，保温3h后再根据钢种不同，选择适当的冷却方法（可直接水冷、油冷、空冷、炉冷或等温冷却等），将试样冷却。试样处理后，用硝酸酒精溶液腐蚀，以便显示出围绕在腐蚀变黑的组织（珠光体、贝氏体或马氏体）周围的网状铁素体 ，铁素体所环绕面积的尺寸即为原奥氏体晶粒的大小。1000-40Cr-盐1000-45-盐（四）网状珠光体（屈氏体）法网状珠光体法适用于淬透性不大的碳素钢及低合金钢。将试样在930士10炉内加热，保温3h后，将试样一端淬入水中，冷却后在试样过渡带可清晰地看到围绕在马氏体周围的黑色屈氏体组织，它所环绕的面积，即为原奥氏体晶粒。如图1-12所示。试样热处理后，磨去脱碳层，抛光后用硝酸或苦味酸酒精溶液腐蚀。930-45-油 （五）直接腐蚀法直接腐蚀法也叫晶粒边界腐蚀法。此法适用于测定淬火时得到马氏体或贝氏体组织的钢的奥氏体晶粒度。试样不经磨制即可进行热处理：将试样加热至930士10保温3h后水冷，然后磨去脱碳层制成金相试样，用含有洗涤剂的100g苦味酸饱和水溶液腐蚀。由于晶粒边界被腐蚀变黑即可用以测定奥氏体的晶粒度。 四、奥氏体晶粒度的测定在经上述方法之一制备的金相试样上，即可进行奥氏体晶粒度的测定。常用的方法有比较法和弦计算法等两种3。（一）比较法在用比较法评定钢的晶粒度时，在100倍显微镜下直接观察 。首先对试样作全面观察，然后选择其晶粒度具有代表性的视场与标准级别图比较，并确定出试样的晶粒度，与标准级别图中哪一级晶粒大小相同，则后者级别即定为试样的晶粒度号数。 3级 4级 5级 6级 7级 8级 （二）弦计算法这种测量方法比较复杂，只有当测量的准确度要求较高或晶粒为椭圆形时才使用此种方法。 六、 实验报告要求（一）实验用直接腐蚀法确定加热温度、保温时间对40Cr及45钢晶粒度的影响。（二）实验步骤1、将已热处理好的40Cr及45试样进行磨光制成金相试样。2、将制成的金相试样，用含0.51%飞烷基磺酸盐的100克苦味酸饱和水溶液腐蚀。经腐蚀后晶粒边界变黑。然后在100倍显微镜下观察，如晶界不清楚，试样可