熱處理與金相

一、目的觀察碳鋼經不同熱處理后的基本組織。了解熱處理工藝對鋼組織和性能的影響。二、概述（C曲線。鐵碳相圖能說明慢冷時合金的結晶過程和室溫下的組織以及相的相對量CC曲線適用于等溫冷卻條件；而CCT曲線（奧氏體連續(xù)冷卻曲線）適用于連續(xù)冷卻條件。在一定的程度上可用C計連續(xù)冷卻時的組織變化。1、共析鋼等溫冷卻時的顯微組織共析鋼過冷奧氏體在不同溫度等溫轉變的組織及性能列于表4－1中。2、共析鋼連續(xù)冷卻時的顯微組織為了簡便起見，不用CCT曲線，而用C曲線（4－1）在慢冷時（相當于爐冷，見圖4－1υ1）100%υ2（相當于空冷υ3（相當于油冷υ4υ（相當于水冷過冷度使奧氏體驟冷到馬氏體轉變開始點后，瞬時轉變成馬氏體，其中與C曲線鼻尖相切的冷卻速度4）稱為淬火的臨界冷卻速度。3、亞共析鋼和過共析鋼連續(xù)冷卻時的顯微組織亞共析鋼的C曲線與共析鋼相比，只是在其上部多了一條鐵素體先析出線，如圖所示。當奧氏體緩慢冷卻時（相當于爐冷，如圖－2υ，轉變產物接近平衡組織，即珠3 2 υ>υ>υ時，奧氏體的過冷度逐漸增大，析出3 2 表4－1轉變轉變組織名稱類型形成溫度范圍/C顯微組織特征硬度（HRC）珠光珠光（P） >650在400~500×金相顯微鏡下可以觀 ~20察到鐵素體和滲碳體的片層狀組織（HB180~200）體（S）600~650在800~1000×以上的顯微鏡下才能型相變分清片層狀特征，在低倍下片層模糊不清用光學顯微鏡面容時呈黑色團狀組25~35屈氏體（屈氏體（T）550~600（5000~15000×）下才能看出片層狀35~40貝氏體型相變貝氏體（B）上350~550在金相顯微鏡下呈暗灰色的羽毛狀特征（圖10-9所示）40~48下貝氏體（B）下230~350在金相顯微鏡下呈黑色針葉狀特征（圖10-10所示）48~58馬氏體型相變馬氏（M）體<230在正常淬火溫度下呈細針狀馬氏體（隱晶馬氏體大片狀馬氏體60~65700600500400300200100A1A1V1V2MsVV4V3f

800AA3AA31A FAPPPV1VV23BMsVMf5V440020001000 1 10 102

103104

105-100

0 1 10

103

104

105時間秒

時間秒圖4－2 亞共析鋼的C曲線圖4－1 共析鋼C曲線因此，v1的組織為鐵素體+珠光體；v2的組織為鐵素體+索氏體；v3的組織為鐵素體+屈氏體。當冷卻速度為4時，析出很少量的網狀鐵素體和屈氏體（有時可見到少量貝氏體氏體則主要轉變?yōu)轳R氏體和屈氏體（如圖4-；當冷卻速度5超過臨界冷卻速度時，鋼全部轉變?yōu)轳R氏體組織（如圖4-，4-。是滲碳體。4、各組織的顯微特征索氏體（：是鐵素體與滲碳體的機械混合物。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。托氏體（T）也是鐵素體與滲碳體的機械混合物，片層比索氏體還細密，在一般分辨其中的片層（見圖－；貝氏體在顯微形態(tài)上，主要有三種形態(tài)：A。圖4－3托氏體＋馬氏體 圖4－4上貝氏體＋馬氏體B受浸蝕，在顯微鏡下呈黑色針狀（如圖4－。在電鏡下可以見到，在片狀鐵素體基體中分布有很細的碳化物片，它們大致與鐵素體片的長軸成55~60o的角度。C、粒狀貝氏體是最近十幾年才被確認的組織。在低、中碳合金鋼中，特別是連續(xù)冷卻時（如正火、熱軋空冷或焊接熱影響區(qū)）(1馬氏體：是碳在aFe即板條狀和針狀（4－6、4－7所示）圖4－5 下貝氏體 圖4－6 回火板條馬氏體A、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B、針狀馬氏體是碳量較高的鋼淬火后得到的組織。在光學顯微鏡下，它呈竹葉狀或針圖4－7 針狀馬氏體＋殘余奧氏體 圖4－8 馬氏體＋粒狀滲碳體(5)（A）是含碳量大于0.5%8表示含碳1.2%的碳鋼正常淬火+粒狀滲碳體+少量殘余奧氏體。（6）鋼的回火組織與性能A、回火馬氏體。是低溫回火（150~250℃）組織。它保留了原馬氏體形態(tài)特征。針狀韌性，同時仍能保持鋼的高硬度。B、回火屈氏體。是中溫回火（350~500℃）組織?；鼗鹎象w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，第二相對滲碳（如圖4－9所示C、回火索氏體：是高溫回火（500~650℃）組織?；鼗鹚魇象w是鐵素體與較粗的粒狀滲碳體所組成的機械混合物500（如圖4－10所示?；鼗鹚魇象w具有良好的綜合機械性能。應當指出，回火屈氏體、回火索氏體是淬火馬氏體回火時的產物，它們的滲碳體是顆粒其滲碳體是呈片狀?；鼗鸾M織較淬火組織在相同硬度下具有較高的塑性與韌性。4－2所列試樣的顯微組織。+T（沿晶的黑色網）細小MTS（羽毛狀）上+T（沿晶的黑色網）細小MTS（羽毛狀）上（黑色竹葉狀）下球狀（F+細粒狀FeC）細針 33+FeC（白色粒狀）粗針+（白塊狀）序號材料熱處理工藝浸蝕劑顯微組織特征145860℃爐冷（退火）3%硝酸酒精液P+F（白色塊狀）245860℃空冷（正火）同上S+F（白色塊狀）545860℃淬油（同上）同上M645860℃淬火200℃回火同上745860℃淬火400℃回火同上845860℃淬火600℃回火3%硝酸酒精液945CrNiMo 860500℃等溫同上B10T8760℃加熱300℃等溫同上B11T12760℃球化退火同上P12T12760℃淬火（淬火）同上M13T121000℃淬火（淬火）同上M名稱及浸蝕劑等。實驗方法1）實驗材料及設備金相顯微鏡；金相圖譜及放大的金相圖片；經各種不同熱處理的金相試樣；2）實驗步驟不正常淬火；水淬與油淬；淬火馬氏體與回火馬