碳鋼的熱處理后組織觀察

碳鋼的熱處理后組織觀察

實驗?zāi)康挠^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

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：經(jīng)過不同熱處理后金相試樣一套什么是碳鋼的熱處理?熱處理：將鋼在固態(tài)下加熱到預定的溫度，保溫一定的時間，然后以預定的方式冷卻下來的一種熱加工工藝。包含有“四火”：退火、正火、淬火和回火。

共析鋼的過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線0過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物A→過飽和F+極細小碳化物僅C原子擴散而無Fe原子擴散馬氏體下貝氏體B下上貝氏體B上屈氏體

T索氏體

S珠光體是P顯微組織強度硬度片層間距：0.3μmA1~650℃過冷度極大，C、Fe原子均不能進行擴散，C在α鐵中過飽和固溶體。具有高強度和硬度。Ms~MF350℃~MS550~350℃片層間距：小于0.1μm600~550℃片層間距：0.1~0.3μm650~600℃性能溫度上貝氏體下貝氏體金相TEM馬氏體的組織形態(tài)a)板條狀馬氏體Wc<0.25%亞結(jié)構(gòu)：高密度的位錯性能：有相當高的塑、韌性。b)針狀馬氏體呈針狀或竹葉狀Wc>1.0%亞結(jié)構(gòu)：孿晶性能：脆性較大c)當0.25<Wc<1%時，馬氏的形態(tài)應(yīng)二者混合物。

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#724780682760840~860T12730820700760~80045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(yīng)力，降低脆性提高韌性?；鼗鸱譃榈蜏鼗鼗?、中溫回火和高溫回火

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:45鋼處理狀態(tài)：860℃正火顯微組織：索氏體+鐵素體（白色塊狀）SFSF材料:45鋼處理狀態(tài)：760℃水冷淬火顯微組織：M板狀＋片狀+部分鐵素體（白色塊狀）FMFM板M針材料:45鋼處理狀態(tài)：860℃水冷淬火顯微組織：M板狀＋片狀+A殘余奧氏體（亮白色狀）A’M板M針材料:45鋼處理狀態(tài)：860℃油冷淬火顯微組織：M片狀+板狀(白色）＋屈氏體（黑色塊）TM板+針TM板M針材料: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’M粗板M粗針材料：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）在這個過程中，馬氏體開始發(fā)生部分分解，析出ε碳化物與過飽和度的固溶體共格。內(nèi)應(yīng)力減少。MNA’材料:45鋼處理狀態(tài)：860℃水淬+400℃回火顯微組織：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(yīng)力消失，硬度有所降低，塑性韌性提高。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，將發(fā)生基體α相回復和再結(jié)晶碳化物的聚集長大

。具有良好的綜合機械性能。與過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變得到的屈氏體、索氏體相比，在強度、硬度相同的同時，回火屈氏體、回火索氏體的塑性和韌性更好，原因是回火屈氏體、回火索氏體的滲碳體是粒狀的而后者為片狀。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: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:T12鋼處理狀態(tài)：780℃水淬顯微組織：細針M+粒狀滲碳體（亮白色）組織除了形成M外，保留有滲碳體組織，增加了鋼的硬度和耐磨性。M細針粒狀Fe3C粒狀Fe3CM細針材料：T12鋼處理狀態(tài)：1000水冷淬火顯微組織：粗片馬氏體+殘余奧氏體（亮白色）A‘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’A殘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MN、TN、SN的組織形態(tài)和性能差異分析比較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