试验四钢非平衡显微组织观察

1、实验四碳钢非平衡显微组织观察、实验目的1 .观察和研究碳钢经不同形式热处理后显微组织的特点2 . 了解热处理工艺对钢组织和性能的影响。、概述表4-1共析碳钢(T8)过冷奥氏体在不同温度转变的组织及性能转父类型组织名称形成温度范围(C)金相显微组织特征硬度(HBC)珠光珠光体(P)<650在400500倍金相显微镜卜可观察到铁素体和渗碳 体的片层状组织20(HB180200)体型索氏体(S)600650在8001000倍以上的显微镜卜才能分清片层状特征， 在低倍卜片层模糊不清2535相变屈氏体(T)550600用光学显微镜观察时呈 黑色团状组织，只有在电子 显微镜(500015000 X)

2、下 才能看出片层组织3540贝氏上贝氏体(B上)350550在金相显微镜卜呈暗灰 色的羽毛状特征4048体型相下贝氏体(贝下)220350在金相显微镜卜呈黑色 针叶状特征4858变马氏体型相马氏体(M)<230在正常淬火温度卜-呈细 针状马氏体(隐晶马氏体)， 过热淬火时则呈粗大片状马 氏体6265变铁碳合金经缓冷后的显微组织基本上与铁碳相图所预料的各种平衡组织相符合，但碳钢在不平衡状态，即在快冷条件下的显镜组织就不能用铁碳合金相图来加以分析，而应由过冷奥氏体等温转变曲线图一一 C曲线来确定。图4-1为共析 碳钢的C曲线图。按照不同的冷却条件，过冷奥氏体将在不同的温度范围发生不同类型的转

3、 变。通过金相显微镜观察，可以看出过冷奥氏体各种转变产物的组织形态各不相 同。共析碳钢过冷奥氏体在不同温度转变的组织特征及性能如表2-1所示。时酗物）图4-1共析碳钢的C曲线三、钢的退火的正火组织亚共析成分的碳钢40、45钢等）,经退火后可得到接近于平衡状态的组织，其组织特征已在实验一中加以分析和观察。过共析成分 的碳素工具钢（如T10、T12钢等）一般采用球化退火，T12钢经球化退火后组织中的二次渗碳体及珠光体中的渗碳体都将变成颗粒状，如图2-2所示。图中均匀而分散的细小粒状组织就是粒状渗碳体45钢经正火后的组织通常要比退火的细，珠光体的相对含量也比退火组织中 的多，如图2-3所示，原因在于

4、正火的冷却速度稍大于退火的冷却速度。四、钢的淬火组织将45钢加热到760c （即以上，但低于），然后在水中冷却，这种淬火称为 不完全淬火。根据Fe-Fe3c相图可知，在这个温度加热，部分铁素体尚未溶入奥 氏体中，经淬火后将得到马氏体和铁素体组织。在金相显微镜中观察到的是呈暗 色针状马氏体基底上分布有白色块状铁素体,如图 4-4所示。45钢经正常淬火后将获得细针状马氏体，如图4-5所示。由于马氏体针非常细小，在显微镜中不易分清。若将淬火温度提高到 1000c （过热淬火），由于奥氏 体晶粒的粗化，经淬火后将得到粗大针状马氏体组织，如图 4-6所示。若将45 钢加热到正常淬火温度，然后在油中冷却，

5、则由于冷却速度不足（V<Vk）,得到的组织将是马氏体和部分屈氏体（或混有少量贝氏体）。图4-7为45钢经加热 到800c保温后油冷的显微组织，亮白色为马氏体，呈黑色块状分布于晶界处的 为屈氏体。T12钢在正常温度淬火后的显微组织如图 4-8所示，除了细小的马氏 体外尚有部分未溶入奥氏体中的渗碳体（呈亮白颗粒）。当T12钢在较高温度淬 火时，显微组织出现粗大的马氏体，并且还有一定数量（1530%）的残余奥氏体（呈亮白色）存在于马氏体针之间，如图 4-9所示。图4-4 45钢不完全淬火组织图4-5 45钢正常淬火组织图4-9 T12钢过热淬火组织五、淬火后的回火组织钢经淬火后所得到的马氏体和

6、残余奥氏体均为不稳定组织， 它们具有向稳定 的铁素体和渗碳体的两相混合物组织转变的倾向。 通过回火将钢加热，提高原子 活动能力，可促进这个转变过程的进行。淬火钢经不同温度回火后所得到的组织不同，通常按组织特征分为以下三 种：1 .回火马氏体淬火钢经低温回火（150250C）,马氏体内的过饱和碳原子脱溶沉淀， 析出 与母相保持着共格联系的总碳化物，这种组织称为回火马氏体。回火马氏体仍保 持针片状特征，但容易受浸蚀，故颜色要比淬火马氏体深些，是暗黑色的针状组 织，如图4-10所示。图4-10 45钢低温回火组织2 .回火屈氏体淬火钢经中温回火（350500C）得到在铁素体基体中弥散分布着微小粒状

7、渗碳体的组织，称为回火屈氏体。回火屈氏体中的铁素体仍然基本保持原来针状马氏体的形态，渗碳体则呈细小的颗粒状，在光学显微镜下不易分辨清楚， 故呈 暗黑色，如图2-11(a)所示。用电子显微镜可以看到这些渗碳体质点，并可以看 出回火屈氏体仍保持有针状马氏体的位向，如图4-11 (b)所示。(a)金相照片(b)电镜照片图4-11 45钢4000c回火组织3 .回火索氏体淬火钢高温回火(500650C)得到的组织称为回火索氏体，其特征是已经聚集长大了的渗碳体颗粒均匀分布在铁素体基体上，如图2-12(a)所示。用电子显微镜可以看出回火索氏体中的铁素体已不呈针状形态而成等轴状，如图2-12(b)所示。(a

8、)金相照片(b)电镜照片图4-11 45钢6000C回火组织六、实验方法指导1 .实验内容及步骤1)每组领取一套样品，在指定的金相显微镜下进行观察。观察时根据Fe-Fe3c相图和奥氏体等温转变图来分析确定各种组织的形成原因2）.画出所观察到的几种典型的显微组织形态特征，并注明组织名称、热处理条件及放大倍数等。3）本实验所研究的45钢及T12钢的热处理工艺、显微组织、浸蚀剂及放大 倍数列于表4-2。表4-2 45钢和T12钢经不同热处理后的显微组织热处理工艺45钢：退火：860c炉冷2正火：860 c空冷3淬火：760 c水冷45678910860 c水冷860c油冷1000 c水冷860 c水

9、淬和860 c水淬和860 c水淬和T12钢球化退火:200c回火400c回火600c回火760 c显微组织特征放大倍数1112淬火：780 c水冷1000 c水冷珠光体+铁素体（呈亮白色块状） 细珠光体+铁素体（块状）针状马氏体+部分铁素体（白色块状） 细针马氏体+残余奥氏体（亮白色） 细针马氏体+屈氏体（暗黑色块状） 粗针状马氏体+残余奥氏体（亮白色） 细针状回火马氏体（针呈暗黑色） 针状铁素体+不规则粒状渗碳体 等轴状铁素体十粒状渗碳体铁素体+球状渗碳体（细粒状） 细针马氏体十粒状渗碳体（亮白色） 粗片马氏体+残余奥氏体（亮白色）400 X500 X500 X500 X500 X500 X500 X5