碳钢热处理后的显微组织观察实验报告

实验三 碳钢热处理后的显微组织观察

一、实验目的

1、观察碳钢热处理后的显微组织。

2、了解热处理工艺对钢组织和性能的影响。

二、概述

碳钢经热处理后的组织，可以是平衡或接近平衡状态(如退火、正火)的组织，也可是不平衡组织(如淬火组织)。因此在研究热处理后的组织时，不但要参考铁碳相图，还要利用C曲线。

铁碳相图能说明慢冷时不同碳含量的铁碳合金的结晶过程和室温下的组织，及相的相对量。C曲线则能说明一定成分的铁碳合金在不同冷却条件下的转变过程，及能得到哪些组织。

1、钢冷却时的转变

1)共析钢过冷奥氏体连续冷却后的显微组织 为了简便起见，不用C(丁曲线而是用C曲线来分析。共析钢在慢冷时(见图16—24中的V1)，将全部得到珠光体。冷速增大到V2时，得到片层更细的珠光体，即索氏体或屈氏体。冷速再增大到V3时，得到屈氏体和部分马氏体。

而冷却速度增大到V4，V5时，奥氏体一下被过冷到马氏体转变始点(Ms)以下，转变成马氏体。

由于共析钢的马氏体转变终点在室温以下(－50℃)，所以在生成马氏体的同时保留有部分残余奥氏体。与C曲线鼻尖相切的冷速(V4)称为淬火的临界冷却速度。

2)亚共析钢过冷奥氏体连续冷却后的显微组织 亚共析钢的C曲线与共析钢的相比，上部多了一条铁素体析出线，如图16—25所示。

当奥氏体缓慢冷却时，(见图16—25中的V1)，转变产物接近于平衡状态，显微组织是珠

光体和铁素体。随着冷却速度的增大，例如由V1→V2→V3时，奥氏体的过冷度越大，析出的铁

素体越少，而共析组织(珠光体)的量增加，碳含量减少，共析组织变得更细。这时的共析组织实际上为伪共析组织。析出的少量铁素体多分布在晶粒的边界上。因此，由V1→V2→V3时，显微组织的变化是：铁素体+珠光体→铁素体+索氏体→铁素体+屈氏体。 当冷却速度为V4时，析出的铁素体极少，最后主要得到屈氏体和马氏体。当冷却速度超

过临界冷却速度后奥氏体全部转变为马氏体。碳含量大于0.5％的钢中，马氏体间还有少量残余奥氏体。

3)过共析钢过冷奥氏体连续冷却时的转变与亚共钢相似，不同之处是亚共析钢先析出的

是铁素体，而过共析钢先析出的是渗碳体。所以随着冷却速度的增加，钢的组织变化将是：渗碳体+珠光体→渗碳体+索氏体→渗碳体+屈氏体→屈氏体+马氏体+残余奥氏体→马氏体+残余奥氏体。

2、钢冷却时所得的各种组织的形态

1)索氏体(S) 是铁素体与渗碳体的机械混合物。其片层比珠光体更细密，在显微镜的高倍(700X以上)放大下才能分辨。

2)屈氏体(丁) 也是铁素体与渗碳体的机械混合物。片层比索氏体更细密，在一般光学显微镜下无法分辨，只能看到如墨菊状的黑色组织。当其少量析出时，沿晶界分布呈黑色网状包围马氏体。当析出量较多时，呈大块黑色晶团状。只有在电子显微镜下才能分辨其中的片层。

3)贝氏体 奥氏体中温转变的产物叫贝氏体，贝氏体也是铁素体与渗碳体的两相混合物，但其金相形态与珠光体类组织不同，并因钢的成分和形成温度不同而有差别。其组织形态主要有三种：

①上贝氏体 上贝氏体是由成束平行排列的条状铁素体和条间断续分布的渗碳体所组成的非层状组织。当转变量不多时，在光学显微镜下为成束的铁素体条向奥氏体晶界内伸展，具有羽毛状特征。在电镜下铁素体以几度到十几度的小位向差相互平列，渗碳体沿条的长轴方向排列成行。上贝氏体中铁素体的亚结构是位错。

②下贝氏体 下贝氏体是在片状铁素体内部沉淀有碳化物的混合物组织。由于下贝氏体易受浸蚀，所以在显微镜下呈黑色针状。在电镜下它是以片状铁素体为基体，其中分布着很细的碳化物片，大致与铁素体片的长轴呈55—650的角度。下贝氏体中的铁素体亚结构是位错。 ③粒状贝氏体 粒状贝氏体是最近十几年才被确定的组织。在低、中碳合金钢中，特别是在连续冷却时(如正火、热轧空冷或焊接热影响区)，往往会出现这种组织。在等温冷却时也可能形成。它的形成温度范围大致在上贝氏体相变温度区的上部。粒状贝氏体的金相特征是，较粗大的铁素体块内存在一些孤立的小岛，形态多样，呈粒状或条状，很不规则。低倍观察时，其形态类似于魏氏组织，但其取向不如魏氏组织明显。铁素体包围的小岛，原先是富碳的奥氏体区，其随后的转变可以有三种情况：A．分解为铁素体和碳化物，在电镜下可见到比较密集的多向分布的粒状、杆状或小块状碳化物；B．发生马氏体转变；C．仍然保持为富碳的奥氏体。

4)马氏体(M) 是碳在α铁中的过饱和固溶体，马氏体的组织形态是多种多样的，归纳起来可分为两大类，即板条状马氏体和片状马氏体。

A．板条状马氏体 在光学显微镜下，板条状马氏体的形态呈现为一束束相互平行的细长条状马氏体群，在一个奥氏体晶粒内可有几束不同取向的马氏体群。每束内的条与条之间以小角度晶界分开，束与束之间具有较大的位向差。板条状马氏体的立体形态为细长的板条状，其横截面据推测呈近似椭圆形。由于条状马氏体形成温度较高，在形成过程中常有碳化物析出，即产生自回火 …… 此处隐藏：1606字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……