試驗(yàn)四鋼非平衡顯微組織觀察

1、實(shí)驗(yàn)四碳鋼非平衡顯微組織觀察、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .觀察和研究碳鋼經(jīng)不同形式熱處理后顯微組織的特點(diǎn)2 . 了解熱處理工藝對鋼組織和性能的影響。、概述表4-1共析碳鋼(T8)過冷奧氏體在不同溫度轉(zhuǎn)變的組織及性能轉(zhuǎn)父類型組織名稱形成溫度范圍(C)金相顯微組織特征硬度(HBC)珠光珠光體(P)<650在400500倍金相顯微鏡卜可觀察到鐵素體和滲碳 體的片層狀組織20(HB180200)體型索氏體(S)600650在8001000倍以上的顯微鏡卜才能分清片層狀特征， 在低倍卜片層模糊不清2535相變屈氏體(T)550600用光學(xué)顯微鏡觀察時呈 黑色團(tuán)狀組織，只有在電子 顯微鏡(500015000 X)

2、下 才能看出片層組織3540貝氏上貝氏體(B上)350550在金相顯微鏡卜呈暗灰 色的羽毛狀特征4048體型相下貝氏體(貝下)220350在金相顯微鏡卜呈黑色 針葉狀特征4858變馬氏體型相馬氏體(M)<230在正常淬火溫度卜-呈細(xì) 針狀馬氏體(隱晶馬氏體)， 過熱淬火時則呈粗大片狀馬 氏體6265變鐵碳合金經(jīng)緩冷后的顯微組織基本上與鐵碳相圖所預(yù)料的各種平衡組織相符合，但碳鋼在不平衡狀態(tài)，即在快冷條件下的顯鏡組織就不能用鐵碳合金相圖來加以分析，而應(yīng)由過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線圖一一 C曲線來確定。圖4-1為共析 碳鋼的C曲線圖。按照不同的冷卻條件，過冷奧氏體將在不同的溫度范圍發(fā)生不同類型的轉(zhuǎn)

3、 變。通過金相顯微鏡觀察，可以看出過冷奧氏體各種轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織形態(tài)各不相 同。共析碳鋼過冷奧氏體在不同溫度轉(zhuǎn)變的組織特征及性能如表2-1所示。時酗物）圖4-1共析碳鋼的C曲線三、鋼的退火的正火組織亞共析成分的碳鋼40、45鋼等）,經(jīng)退火后可得到接近于平衡狀態(tài)的組織，其組織特征已在實(shí)驗(yàn)一中加以分析和觀察。過共析成分 的碳素工具鋼（如T10、T12鋼等）一般采用球化退火，T12鋼經(jīng)球化退火后組織中的二次滲碳體及珠光體中的滲碳體都將變成顆粒狀，如圖2-2所示。圖中均勻而分散的細(xì)小粒狀組織就是粒狀滲碳體45鋼經(jīng)正火后的組織通常要比退火的細(xì)，珠光體的相對含量也比退火組織中 的多，如圖2-3所示，原因在于

4、正火的冷卻速度稍大于退火的冷卻速度。四、鋼的淬火組織將45鋼加熱到760c （即以上，但低于），然后在水中冷卻，這種淬火稱為 不完全淬火。根據(jù)Fe-Fe3c相圖可知，在這個溫度加熱，部分鐵素體尚未溶入奧 氏體中，經(jīng)淬火后將得到馬氏體和鐵素體組織。在金相顯微鏡中觀察到的是呈暗 色針狀馬氏體基底上分布有白色塊狀鐵素體,如圖 4-4所示。45鋼經(jīng)正常淬火后將獲得細(xì)針狀馬氏體，如圖4-5所示。由于馬氏體針非常細(xì)小，在顯微鏡中不易分清。若將淬火溫度提高到 1000c （過熱淬火），由于奧氏 體晶粒的粗化，經(jīng)淬火后將得到粗大針狀馬氏體組織，如圖 4-6所示。若將45 鋼加熱到正常淬火溫度，然后在油中冷卻，

5、則由于冷卻速度不足（V<Vk）,得到的組織將是馬氏體和部分屈氏體（或混有少量貝氏體）。圖4-7為45鋼經(jīng)加熱 到800c保溫后油冷的顯微組織，亮白色為馬氏體，呈黑色塊狀分布于晶界處的 為屈氏體。T12鋼在正常溫度淬火后的顯微組織如圖 4-8所示，除了細(xì)小的馬氏 體外尚有部分未溶入奧氏體中的滲碳體（呈亮白顆粒）。當(dāng)T12鋼在較高溫度淬 火時，顯微組織出現(xiàn)粗大的馬氏體，并且還有一定數(shù)量（1530%）的殘余奧氏體（呈亮白色）存在于馬氏體針之間，如圖 4-9所示。圖4-4 45鋼不完全淬火組織圖4-5 45鋼正常淬火組織圖4-9 T12鋼過熱淬火組織五、淬火后的回火組織鋼經(jīng)淬火后所得到的馬氏體和

6、殘余奧氏體均為不穩(wěn)定組織， 它們具有向穩(wěn)定 的鐵素體和滲碳體的兩相混合物組織轉(zhuǎn)變的傾向。 通過回火將鋼加熱，提高原子 活動能力，可促進(jìn)這個轉(zhuǎn)變過程的進(jìn)行。淬火鋼經(jīng)不同溫度回火后所得到的組織不同，通常按組織特征分為以下三 種：1 .回火馬氏體淬火鋼經(jīng)低溫回火（150250C）,馬氏體內(nèi)的過飽和碳原子脫溶沉淀， 析出 與母相保持著共格聯(lián)系的總碳化物，這種組織稱為回火馬氏體?；鼗瘃R氏體仍保 持針片狀特征，但容易受浸蝕，故顏色要比淬火馬氏體深些，是暗黑色的針狀組 織，如圖4-10所示。圖4-10 45鋼低溫回火組織2 .回火屈氏體淬火鋼經(jīng)中溫回火（350500C）得到在鐵素體基體中彌散分布著微小粒狀

7、滲碳體的組織，稱為回火屈氏體。回火屈氏體中的鐵素體仍然基本保持原來針狀馬氏體的形態(tài)，滲碳體則呈細(xì)小的顆粒狀，在光學(xué)顯微鏡下不易分辨清楚， 故呈 暗黑色，如圖2-11(a)所示。用電子顯微鏡可以看到這些滲碳體質(zhì)點(diǎn)，并可以看 出回火屈氏體仍保持有針狀馬氏體的位向，如圖4-11 (b)所示。(a)金相照片(b)電鏡照片圖4-11 45鋼4000c回火組織3 .回火索氏體淬火鋼高溫回火(500650C)得到的組織稱為回火索氏體，其特征是已經(jīng)聚集長大了的滲碳體顆粒均勻分布在鐵素體基體上，如圖2-12(a)所示。用電子顯微鏡可以看出回火索氏體中的鐵素體已不呈針狀形態(tài)而成等軸狀，如圖2-12(b)所示。(a

8、)金相照片(b)電鏡照片圖4-11 45鋼6000C回火組織六、實(shí)驗(yàn)方法指導(dǎo)1 .實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1)每組領(lǐng)取一套樣品，在指定的金相顯微鏡下進(jìn)行觀察。觀察時根據(jù)Fe-Fe3c相圖和奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖來分析確定各種組織的形成原因2）.畫出所觀察到的幾種典型的顯微組織形態(tài)特征，并注明組織名稱、熱處理?xiàng)l件及放大倍數(shù)等。3）本實(shí)驗(yàn)所研究的45鋼及T12鋼的熱處理工藝、顯微組織、浸蝕劑及放大 倍數(shù)列于表4-2。表4-2 45鋼和T12鋼經(jīng)不同熱處理后的顯微組織熱處理工藝45鋼：退火：860c爐冷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鋼球化退火:200c回火400c回火600c回火760 c顯微組織特征放大倍數(shù)1112淬火：780 c水冷1000 c水冷珠光體+鐵素體（呈亮白色塊狀） 細(xì)珠光體+鐵素體（塊狀）針狀馬氏體+部分鐵素體（白色塊狀） 細(xì)針馬氏體+殘余奧氏體（亮白色） 細(xì)針馬氏體+屈氏體（暗黑色塊狀） 粗針狀馬氏體+殘余奧氏體（亮白色） 細(xì)針狀回火馬氏體（針呈暗黑色） 針狀鐵素體+不規(guī)則粒狀滲碳體 等軸狀鐵素體十粒狀滲碳體鐵素體+球狀滲碳體（細(xì)粒狀） 細(xì)針馬氏體十粒狀滲碳體（亮白色） 粗片馬氏體+殘余奧氏體（亮白色）400 X500 X500 X500 X500 X500 X500 X5