发布时间 : 星期六 文章金相组织分析(碳钢的非平衡组织及常用金属材料显微组织观察)更新完毕开始阅读
次表面 表面 图3-26心部铁素体+珠光体中间为珠光体，表层为珠光体＋网状渗碳体 450×
b. 调质钢 所谓的调质就是先将钢淬火，然后高温回火，以获得均匀的索氏体组织的一种热处理工艺。目的是使钢获得一定的强度、塑性和韧性。具有良好的综合机械性能。故一般受到负荷的机械零件都必须经过调质处理后才能使用。40Cr是一种应用很广泛的调质钢种。经调质处理后具有良好的综合机械性能，用于制造曲轴、汽车后桥半轴等。退火状态为铁素体和珠光体（图3-27），调质后其组织为回火索氏体，如图3-28所示。
图3-27铁素体+珠光体 450× 图3-28 回火索氏体 500×
c. 弹簧钢 弹簧是一种常用的机械零件，它由于结构特点和材料本身的弹性，在受到允许范围内的作用时产生弹性形变，而外力消除则能恢复原形。因此弹簧材料应具有高的抗拉强度极限、屈服极限、弹性极限和疲劳极限，同时要求具有高的冲击韧性和塑性。65Mn是常用的锰弹簧钢，其淬透性比碳素弹簧钢高，脱碳倾向较小。经淬火＋中温回火处理后其组织为回火屈氏体（见图3-29），有很好的弹性、强度和硬度。多用于制造小尺寸圆、扁弹簧，离合器弹片等。
图3-29 回火屈氏体1000× 图3-30回火马氏体和未溶解的碳化物颗粒500×
d. 轴承钢 常用钢号为GCrl5。经淬油后低温回火为回火马氏体和未溶解的碳化物颗粒 及少量的残留奥氏体。如图3-30所示。
② 高速钢 高速钢是一种常用的高合金工具钢，例如W18Cr4V。因为它含有大量合金元素，使铁碳相图中的E点大大左移，虽然只含有0.7％～0.8％的碳，仍可获得莱氏体组织，所以又称为莱氏体钢。
图3-31 莱氏体+屈氏体+马氏体和残余奥氏体 图3-32索氏体+碳化物
图3-33 隐晶马氏体+未溶碳化物+残余奥氏体 图3-34 回火马氏体+碳化物+少 量残余奥氏体
高速钢在铸造状态下与亚共晶白口铸铁的组织相似。其中莱氏体由合金碳化物、马氏体屈氏体以及残余奥氏体组成。如图3-31所示。显然高速钢在铸态下的组织存在严重的成分和组织不均匀性，从而影响其性能，为此随后必须经过锻造和轧制，破碎莱氏体网络，促使其碳化物均匀分布。 高速钢锻造退火组织，在金相显微镜下观察其组织为索氏体+碳化物。其中粗大的亮色晶
粒为初生共晶碳化物，较细小的为次生碳化物以及索氏体基体中的极细共析碳化物，退火后的硬度为HB207～255，见图3-32所示。
高速钢淬火加热温度一般为1060～1080℃，高温加热的目的是使较多的碳化物溶解于奥氏体中，淬火后马氏体中合金元素含量高，回火后钢的红硬性高且耐磨性好。淬火采用油冷或空冷，其显微组织为马氏体＋未溶碳化物十残余奥氏体(尚有20％～30％)。马氏体呈隐针状，其针形很难显示出来，但可看出明显的奥氏体晶界及分布于晶粒内的未溶碳化物，淬火后的硬度约为HRC61～62，见图3-33所示。 高速钢淬火后需经三次回火，其组织为回火马氏体＋碳化物和少量残余奥氏体(约2％～3％)。回火后硬度为HRC63～65，见图3-34所示。
③ 不锈钢 不锈钢是在大气、海水及其它浸蚀性介质条件下能稳定工作的钢种，大都属于高合金钢。例如应用较广的1Crl8Ni9，其含碳量较低，因为碳不利于耐蚀性；高的含铬量是保证耐蚀性的主要元素；镍除了进一步提高耐蚀能力以外，主要是为了获得奥氏体组织。这种钢在室温下的平衡组织是奥氏体+铁素体十铬的碳化物(Cr23C6)。这种组织是产生晶间腐蚀的原因。为了提高耐蚀性以及其它性能，必须进行固溶处理。将钢加热到1050～350℃，使碳化物等全部溶解，然后水冷，室温下即可获得单一的奥氏体组织．如图3-35所示。
图3-35 奥氏体(晶内有孪晶) 500X
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三、实验内容
1. 观察、分析下列碳钢非平衡组织、铸铁、有色金属、合金钢的显微组织，（见表3-2）。
表3-2 金相试样一览表 试样编号 Ⅰ-03 Ⅱ-03 Ⅱ-04 Ⅱ-08 Ⅱ-09 Ⅱ-12 Ⅱ-02 Ⅱ-13 Ⅲ-02 Ⅱ-06 Ⅳ-01 Ⅳ-02 Ⅳ-03 Ⅳ-06 Ⅳ-07 Ⅳ-08 Ⅳ-09 Ⅳ-10 Ⅴ-01 Ⅴ-02 Ⅴ-03 Ⅴ-04 Ⅴ-05 Ⅰ-02 Ⅱ-14 Ⅲ-08 45钢 45钢 45钢 T8400℃ T8300℃ T12 20钢 T12高温 65Mn 45钢 灰口铸铁（P基体） 灰口铸铁（P＋F基体） 灰口铸铁（F基体） 球墨铸铁（P基体） 球墨铸铁（P＋F基体）球墨铸铁（F基体） 可锻铸铁（P基体） 可锻铸铁（F基体） ZL102(未变质) ZL102( (变质) H70α黄铜 H62(α+β)黄铜 ZchSnSb11-6轴承合金 20钢退火 20钢渗碳 1Cr18Ni9Ti 名称 热处理工艺 退火 正火 油淬 等温 等温 高温淬火 淬火 淬火＋低温回火 淬火＋中温回火 淬火＋高温回火 正火 铸态 退火 正火 铸态 退火 退火 退火 铸态 铸态 退火 退火 铸态 退火 渗碳退火 固溶处理 比较不同基体的可锻铸铁 比较不同基体的球墨铸铁 比较不同基体的灰口铸铁 比较不同温度的回火组织 观察目的 比较45钢不同热处理状态的组织 比较上贝氏体、下贝氏体 比较高碳马氏体、低碳马氏体 比较ZL102变质前、后的组织 比较单、双相黄铜的组织 观察典型轴承合金的组织 比较低碳钢渗碳前后的组织 观察典型不锈钢组织 Ⅲ-04 Ⅲ-05 Ⅲ-06 Ⅲ-07 W18Gr4V钢 W18Gr4V钢 W18Gr4V钢 W18Gr4V钢 铸态 锻造退火 淬火 回火 比较典型高速钢不同热处理状态的组织 TOP
四、实验方法
1. 每个同学轮流对每个试样进行观察；
2. 比较珠光体型（珠光体、屈氏体、索氏体）、贝氏体（上贝氏体、下贝氏体）、马氏体（低碳马氏体、高碳马氏体）组织的特征； 3. 比较碳钢回火组织特征；
4. 比较观察几种铸铁中石墨的形状、基本特征； 5. 比较单相与两相黄铜的显微组织特征； 6. 比较变质与未变质的硅铝明的显微组织；
7. 观察渗碳钢、调质钢、轴承钢、弹簧钢使用状态的组织特征； 8. 观察不锈钢固溶处理组织特征； 9. 观察高速钢不同热处理状态的组织特征； 10.绘制指定试样的金相组织示意图。
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五、实验报告
1. 实验目的；
2. 画出铸铁及有色合金显微组织示意图； 3. 实验结果讨论。
① 比较直接冷却得到的M、S、T和淬火得到的M回火、S回火、T回火组织形态和性能差异； ② 将灰口铸铁的组织与性能同碳钢进行比较； ③ 分析变质处理对硅铝明合金的作用； ④ 简述巴氏合金组织与性能的特点。
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六、思考题
1. 何为热处理？其主要环节是什么？
2. 试在C曲线上绘制T8钢欲得到下列组织时的连续冷却曲线。①珠光体、②索氏体、③马氏体＋屈氏体＋残余奥氏体、④马氏体＋残余奥氏体。连续冷却能否得到上贝氏体、下贝氏体？ 3. 为什么马氏体具有高硬度和强度？其数值上是否与含碳量有关？为什么？ 4. 影响奥氏体晶粒度的因素有哪些？如何在加热时获得细小的奥氏体晶粒度？