碳钢热处理后组织观察.pdf

碳钢热处理后组织观察一、实验目的1、观察和研究碳钢经不同热处理后的显 微组织特征。2、Fe-fe3c相图,C曲线及回火转变来 分析热处理工艺对钢的组织和性能的影 响。二、实验原理卷究法钢经退火、正火和淬火后 的组织，需要运用Fe-Fe3c相图及C曲线 从加热和冷却两个方面来进行分析，而 钢在冷却时的组织转变往往起着决定 性的作用。C曲线表明钢在冷却时的 组织转变规律，因此，研究钢热处理后的 组织,通常以C曲线为理论依据。度8/3门DFA+FeaCfj+La Nl Fe3cl.727 rA+FejCoN 4+A 一 1394 _KFe3cl+P+F.Cd+L；P Lf P+F e3c uZL-to.77FO.O21Ro 1附 xoo o o oo 0-0 o o o gAdo o o o w OF o o o o 5 4 3 2 1 o 9 8 7 6 5 T 1A n tiA nxCMF4.0 5.0 6.0 6 69碳(C%)Q0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0铁碳平衡相图1、热处理加热温度-退火和正火J1、共析钢过冷奥氏体的冷却转变组织以等温冷却转变曲线，近似估计小直径 试样在不同冷速下所得到的组织。如图所 示，当冷速为VI（相当于随炉缓冷）时,奥氏体 转变成珠光体。冷速增加到V2（相当于空冷）时彳导到的较细的是珠光体，即索氏体。当冷 速增力倒V3（相当于油冷）时得到的是屈氏 体和马氏体。当冷速增加到V4（相当于水冷）时彳导到的是马氏体和残余奥氏体组织。冈过冷奥氏体的冷如6。)UJrHEJadlualV4（相当于水冷）时，得到的是马氏 体和残余奥氏体组 织。Time(seconds)共析钢C曲线2、碳钢的退火和正火碳钢经退火（完全退火）后得到接近 平衡状态的组织。碳钢经球化退火得到 球状珠光体组织0碳钢正火可得到索氏体组织。索 氏体是铁素体和渗碳体的机械混合物，其片层间距比珠光体小,45钢在正火条 件下获得的组织为:索氏体+铁素体。碳钢淬火后可得到马氏体(M)组织。马氏体 是碳在a-Fe中的过饱和固溶体。马氏体的形态 按碳含量的不同可形成两种，即板条状马氏体和 针状马氏体。低碳钢淬火后的板条状马氏体。板条状马氏 体是由许多尺寸大致相同的细马氏体条平行排列 组成的马氏体，各束之间位向不同，且位向差较大,一个奥氏体晶粒内可有几个马氏体束。板条马氏 体不仅具有较高的强度，同时还具有良好的塑性 和韧性。含碳量大于I、0%的高碳钢过热淬火后，得到针片状马氏体和残余奥氏体组织C针片状 马氏体在光学显微镜下,呈大小不一的针状或 片状，针片之间成一定角度。针片状马氏体的 硬度高，韧性差。在针片状马氏体之间有奥氏 体残存，即残余奥氏体(A)残余奥氏体不易受 硝酸酒精溶液的侵蚀，在显微镜下呈白亮色，无定形态。未经回火时,残余奥氏体与马氏体 特别难区别。都呈白亮色，只有马氏体回火变 暗以后，残余奥氏体才能被辩认。共析钢和过共析钢淬火前，通常是球化 退火组织，经正常加热淬火后得到的马氏体 是细小的，在光学显微镜下分辨不出来它的 形态，故通常称为隐晶马氏体。T12钢正常 淬火组织为:隐晶马氏体和粒状碳化物及少 量残余奥氏体。45钢水淬组织为:混合马氏体(板条马氏体+针 状马氏体),其中以板条状马氏体为主。45钢油淬组织为:屈氏体+马氏体组织-屈氏体(T)是铁素体和渗碳体的机械混合物，片层比索氏体 更细密，在亚共析钢中，当冷速较大时,屈氏体常沿原 始奥氏体晶界析出,呈黑色网状包围着马氏体。45钢若加热到760C。,然后在水中冷却,这种淬 火称为不完全淬火。依照Fe-Fe3c相图可知,在这个 温度加热,部分铁素体未溶入奥氏体中，经淬火后得 到马氏体和铁素体组织c4、碳钢淬火后的回火组织淬火钢通常为马氏体和少量残余奥氏体组 织,经回火转变后，能够获得不同的组织。低温回火获得回火马氏体，它是由含碳过饱和的a溶体及母相保持共格关系的？碳化物组成。回火马氏体仍保留着原来马氏体的针片状 或板条状形态，但由于在过饱和。溶体上分布着大量高度弥散的细小的？碳化物，使回火马氏 体较淬火马氏体容易腐蚀，故在光学显微镜下，仍保持着原淬火状态的马氏体特征、仅颜色较 暗而呈暗黑色。回火马氏体性能基本与淬火马 氏体相同,但脆性较低。中温回火获得回火屈氏体组织，它是由尚 未发生再结晶的铁素体与弥散分布的极细粒状渗碳体组成。这些极细的粒状渗碳体，在光 学显微镜下无法分辨，故呈暗黑色，回火屈氏体 具有中等硬度，高的屈服强度及弹性极限和较好的韧性。高温回火得到回火索氏体,它是由已再结 晶的铁素体与细粒状渗碳体组成。在光学显 微镜下放大500X时，能够看到差不多聚集长大了的渗碳体颗粒均匀分布在铁素体基体上，回火索氏体具有较低的硬度和良好的综合力学性能。45钢三种状态的-860 水淬三、实验方法指导1、实验内容1）、观看多媒体计算机演示碳钢热 处理后的各种组织,并分析其组织形态的 特征。2）、在显微镜下观察和分析表2-1 碳钢热处理后的组织。并画出组织示意 图。2、碳钢热处理后的组织 蠡-1出匕1刁千十尔03王-乙i1支以切力145钢860co正火（空冷）索氏体+铁素体3-4%硝酸酒精溶液245钢860C。淬火（水冷）混合马氏体3-4%硝酸酒精溶液345钢860C。淬火（油冷）屈 氏体+马 氏体3-4%硝酸酒精溶液445钢860C。淬火（水冷）400C0回火回火屈氏体3-4%硝酸酒精溶液545钢860C。淬火（水冷）600co回火回火索氏体3-4%硝酸酒精溶液645钢760C。淬火（水冷）马氏体+铁素体3-4%硝酸酒精溶液7T12760co正火（空冷）索氏体+粒状渗碳体3-4%硝酸酒精溶液8T12760co淬火（水冷）隐晶马氏体+粒状渗碳体+残余奥 氏体3-4%硝酸酒精溶液9T12900C。淬火（水冷）200co回火针状马氏体+粒状渗碳体+残余奥 氏体3-4%硝酸酒精溶液1016Mn920co淬火（水冷）板条马氏体3-4%硝酸酒精溶液111、3%C1100C。淬火（水冷）竹叶、针状马氏体+残余奥氏体3-4%硝酸酒精溶液2、实验设备和材料多媒体计算机、金相显微镜、碳钢 热处理后的组织试样一套及照片。四、实验报告要求-1、实验目的-2、画出所观察的显微组织示意图,并标明:材料名称、状态、组织、放大倍 数、侵蚀剂。并将组织组成物名称以箭 头引出标明。3、分析45钢760C。水淬与45钢 860C。油淬组织的区别。若45钢淬火后硬 度不足，如何依照组织分析其原因是淬火 加热温度不足，依然冷却速度不够？竹叶、针状 马氏体材 料：1、3%C状 态：1100 C水淬组 织：竹叶、针状、闪电状马氏体+残余奥氏体放大倍数：400X侵蚀剂：3-4%硝酸酒精溶液福瓯E火幺1QX福冈860C油淬40QX嵋冈860co水淬400co回於400X嵋冈860co水淬600co回於400X冈760co水淬 400X的徵求化退火态400XT12 760Cffi*400XT12 7600水淬 4alXT12 900C水淬 400X感谢您的聆听!