碳钢的热处理后组织观察.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,材料科学实验室,碳钢热处理后显微组织观察,材料科学实验室,实验目的,观察和研究碳钢经不同热处理后显微组织的特点；,了解热处理工艺对钢组织和性能的影响,材料科学实验室,实验仪器与材料,仪器：,XJP-3A(,双目,),金相显微镜；,XJP-3C(,双目,),金相显微镜；,材料,：经过不同热处理后金,相试样一套,材料科学实验室,什么是碳钢的热处理,?,热处理：,将钢在固态下加热到预定的温度，保温一定的时间，然后以预定的方式冷却下来的一种热加工工艺。,包含有,“,四火,”,：退火、正火、淬火和回火。,材料科学实验室,共析钢的过冷奥氏体等温转变曲线,0,材料科学实验室,过冷奥氏体等温转变产物,A,过饱和,F+,极细小碳化物,仅,C,原子扩散而无,Fe,原子扩散,马 氏 体,下贝氏体,B,下,上贝氏体,B,上,屈 氏 体,T,索 氏 体,S,珠 光 体是,P,显微组织,强度,硬度,片层间距,：,0.3m,A,1,650,过冷度极大，,C,、,Fe,原子均不能进行扩散，,C,在,铁中过饱和固溶体。具有高强度和硬度。,MsM,F,350 M,S,550350,片层间距：小于,0.1m,600550,片层间距：,0.10.3m,650600,性 能,温 度,材料科学实验室,上贝氏体,下贝氏体,金相,TEM,材料科学实验室,马氏体的组织形态,a),板条状马氏体,Wc1.0%,亚结构：孪晶,性能：脆性较大,c),当,0.25Wc1%,时，马氏的形态应二者混合物,。,材料科学实验室,钢的临界温度及热处理温度范围,钢号,临界点温度,淬火,/,退火温度,A,c1,A,c3,A,ccm,A,r1,A,r3,45#,724,780,682,760,840860,T12,730,820,700,760800,材料科学实验室,45,钢经不同热处理后的显微组织,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,炉冷,处理方法,等轴状,F+,粒状,Fe,3,C,9,针状,F+,不规则粒状,Fe,3,C,8,回火马氏体,（暗黑色细针）,+,残余奥氏体,7,M,粗板粗针,+,残余奥氏体（亮白色）,6,M,板状片状,+,屈氏体,T,（暗黑色块状）,5,M,板状片状,+,残余奥氏体（亮白色）,4,M,板状片状,+F,（白色块状）,3,细,P+F,（块状）,2,P+F,（呈亮白色块状）,45,钢,1,显微组织,材料,编号,回火是将碳钢加热到,AC1,以下某一温度，保温一定时间后在空气或油中冷却。其目的是消除或降低淬火产生的内应力，降低脆性提高韧性。回火分为低温回火、中温回火和高温回火,材料科学实验室,材 料,:45,钢,处理状态：,860,退火,显微组织,：,珠光体,+,铁素体（呈亮白色块状）,P,F,材料科学实验室,材 料,:45,钢,处理状态：,860,正火,显微组织,：,索氏体,+,铁素体（白色块状）,S,F,材料科学实验室,S,F,材料科学实验室,材 料,:,45,钢,处理状态：,760,水冷淬火,显微组织,：,M,板状片状,+,部分铁素体（白色块状）,F,M,材料科学实验室,F,M,板,M,针,材料科学实验室,材 料,:45,钢,处理状态：,860,水冷淬火,显微组织,：,M,板状片状,+A,残余奥氏体,（亮白色状）,A,M,板,M,针,材料科学实验室,材 料,:,45,钢,处理状态：,860,油冷淬火,显微组织,：,M,片状,+,板状,(,白色）屈氏体（黑色块）,T,M,板,+,针,材料科学实验室,T,M,板,M,针,材料科学实验室,材 料,:,45,钢,处理状态：,1000,水冷淬火,显微组织,：,M,粗板状粗片状,+A,残余,容易引起变形或断裂,A,M,粗,板,M,粗针,材料科学实验室,材 料：,45,钢,处理方法：,860,水淬,+200,回火,显微组织,：,M,回,（呈暗黑色细针状）,在这个过程中，马氏体开始发生部分分解，析出,碳化物与过饱和度的固溶体共格。内应力减少。,M,N,A,材料科学实验室,材 料,:,45,钢,处理状态：,860,水淬,+400,回火,显微组织,：,T,回,饱和,F,针状,不规则粒状渗碳体（白色小颗粒）,回火温度大于,200,后，,残余奥氏体发生分解，转变为,M,回,或,B,下,；,M,快速分解，碳从过饱和固溶体中析出而转变为,F,，,碳化物转变成颗粒状渗碳体。,内应力消失，,硬度有所降低，塑性韧性提高,。,材料科学实验室,材 料,:45,钢,处理状态：,860,水淬,+600,回火,显微组织：回火索氏体,(,等轴状,F,粒状渗碳体,),当回火温度继续升高，将发生基体,相回复和再结晶碳化物的聚集长大,。具有良好的综合机械性能。,材料科学实验室,与过冷奥氏体等温转变得到的屈氏体、索氏体相比，在强度、硬度相同的同时，回火屈氏体、回火索氏体的塑性和韧性更好，原因是回火屈氏体、回火索氏体的渗碳体是粒状的而后者为片状。,材料科学实验室,T12,钢经不同热处理后的显微组织,编号,材料,处理方法,显微组织,1,T12,760,球化退火,F+,球状,Fe,3,C,（细粒状）,2,780,水淬和,200,回火,细针,M+,粒状,Fe,3,C,（亮白色）,3,1000,水淬和,200,回火,粗片状,M+,残余奥氏体（亮白色）,因此在工业生产中，为防止高碳,M,中出现裂纹，往往采用较低的淬火温度和缩短保温时间，以求获得针,M,和减少,M,的含碳量。,材料科学实验室,材 料,:T12,钢,处理状态：,760,球化退火,显微组织,：,P,球状,（,F,白,粒状,渗碳体）,F,粒状,Fe,3,C,F,粒状,Fe,3,C,材料科学实验室,材 料,:,T12,钢,处理状态：,780,水淬,显微组织,：,细针,M+,粒状渗碳体（亮白色）,组织除了形成,M,外，保留有渗碳体组织，增加了钢的硬度和耐磨性。,M,细针,粒状,Fe,3,C,粒状,Fe,3,C,M,细针,材料科学实验室,材料：,T12,钢,处理状态：,1000,水冷,淬火,显微组织,：,粗片马氏体,+,残余奥氏体（亮白色）,A,达,到,1530%,。不仅钢的硬度耐磨性、韧性下降，而且变形和开裂倾向增大，这是由于,A,晶粒过大和,M,的含碳量过高所致,.,M,粗针,M,粗针,A,A,残,材料科学实验室,实验报告要求,画出今天观察的,9,种试样的显微组织示意图，并注明材料名称、处理方法、金相组织、放大倍数和浸腐蚀剂；,完成以下两道问答题,：,分析比较,T12,钢经,780,水淬和,200,回火以及,T12,钢经,1000,水淬和,200,回火的组织差别及性能特点,比较等温冷却等到的,M,、,T,、,S,和淬回火得到的,M,N,、,T,N,、,S,N,的组织形态和性能差异,材料科学实验室,分析比较,T12,钢经,780,水淬和,200,回火以及,T12,钢经,1000,水淬和,200,回火的组织差别及性能特点,T12,钢加热到,780,生成的组织是奥氏体和粒状的渗碳体，然后再水冷后组织为马氏体和粒状的渗碳体，再回火后得到回火马氏体和粒状的渗碳体。从组织上看，由于温度低，得到的马氏体非常细小，所以其机械性能良好；而当,T12,钢加热到,1100,水冷后马氏体非常粗大，回火后其回火马氏体仍然保持粗大形貌，故其机械性能非常差。,材料科学实验室,比较等温冷却等到的,M,、,T,、,S,和淬回火得到的,M,N,、,T,N,、,S,N,的组织形态和性能差异,回火托氏体、回火索氏体是淬火时的产物它们的的渗碳体是粒状，并均匀地分布在铁素体基体上，而等温冷却得到的索氏体和托氏体，其渗碳体是呈片状，回火组织较淬火组织在相同硬度下具有较高的强度、塑性和韧性。,