碳鋼的熱處理實(shí)驗(yàn)(材料材控專(zhuān)業(yè))石油大學(xué)

1、一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊弧?shí)驗(yàn)?zāi)康?1、了解碳鋼的熱處理操作；、了解碳鋼的熱處理操作； 2、研究加熱溫度、冷卻速度、回火溫度對(duì)、研究加熱溫度、冷卻速度、回火溫度對(duì)碳鋼性能的影響；碳鋼性能的影響； 3、觀(guān)察熱處理后鋼的組織及其變化；、觀(guān)察熱處理后鋼的組織及其變化； 4、了解硬度計(jì)的原理，初步掌握洛氏硬度、了解硬度計(jì)的原理，初步掌握洛氏硬度計(jì)的使用。計(jì)的使用。二、概二、概 述述（一）鋼的熱處理工藝（一）鋼的熱處理工藝 鋼的熱處理就是通過(guò)加熱、保溫和冷卻三鋼的熱處理就是通過(guò)加熱、保溫和冷卻三個(gè)步驟來(lái)改變其內(nèi)部組織，而獲得所需性能的個(gè)步驟來(lái)改變其內(nèi)部組織，而獲得所需性能的一種加工工藝。一種加工工藝。 淬火、回火

2、是鋼件的重要熱處理工藝。所淬火、回火是鋼件的重要熱處理工藝。所謂淬火就是將鋼件加熱到謂淬火就是將鋼件加熱到Ac或或Acl以上，保溫以上，保溫后放入放入各種不同的冷卻介質(zhì)中快速冷卻，后放入放入各種不同的冷卻介質(zhì)中快速冷卻，以獲得馬氏體組織的熱處理操作。以獲得馬氏體組織的熱處理操作。 鋼件，特別是高碳鋼件經(jīng)淬火后得到馬氏鋼件，特別是高碳鋼件經(jīng)淬火后得到馬氏體組織時(shí)，材質(zhì)硬而脆，并且工件內(nèi)部存在很體組織時(shí)，材質(zhì)硬而脆，并且工件內(nèi)部存在很大的內(nèi)應(yīng)力，如果直接進(jìn)行磨削加工往往會(huì)出大的內(nèi)應(yīng)力，如果直接進(jìn)行磨削加工往往會(huì)出現(xiàn)龜裂；一些精密的零件在使用過(guò)程中將會(huì)引現(xiàn)龜裂；一些精密的零件在使用過(guò)程中將會(huì)引起尺寸

3、變化而失去精度，甚至開(kāi)裂。因此鋼件起尺寸變化而失去精度，甚至開(kāi)裂。因此鋼件淬火后必須立即進(jìn)行回火處理。淬火后必須立即進(jìn)行回火處理。加熱溫度的選擇加熱溫度的選擇 （1）淬火加熱溫度：根據(jù)）淬火加熱溫度：根據(jù)FeFe3C相圖確相圖確定，如圖定，如圖61所示。對(duì)亞共析鋼，其加熱溫度所示。對(duì)亞共析鋼，其加熱溫度為為Ac3十十3050，淬火后的組織為均勻細(xì)小的，淬火后的組織為均勻細(xì)小的馬氏體。如果加熱溫度不足馬氏體。如果加熱溫度不足(如低于如低于A(yíng)c3)，則淬，則淬火組織中將出現(xiàn)鐵素體，造成淬火后硬度不足?；鸾M織中將出現(xiàn)鐵素體，造成淬火后硬度不足。對(duì)于共析鋼、過(guò)共析鋼其加熱溫度為對(duì)于共析鋼、過(guò)共析鋼其加

4、熱溫度為Ac13050，淬火后的組織為隱晶馬氏體與粒狀，淬火后的組織為隱晶馬氏體與粒狀二次滲碳體。未溶的粒狀二次滲碳體可以提高二次滲碳體。未溶的粒狀二次滲碳體可以提高鋼的硬度和耐磨性。過(guò)高的加熱溫度鋼的硬度和耐磨性。過(guò)高的加熱溫度(如高于如高于A(yíng)cm)，會(huì)因得到粗大的馬氏體，過(guò)多的殘余，會(huì)因得到粗大的馬氏體，過(guò)多的殘余A而導(dǎo)致硬度和耐磨性的下降，脆性增。而導(dǎo)致硬度和耐磨性的下降，脆性增。圖- 碳鋼正常淬火溫度范圍 圖 在共析鋼C曲線(xiàn)上估計(jì)連續(xù)冷卻速度的影響各種不同成分碳鋼的臨界溫度列于表各種不同成分碳鋼的臨界溫度列于表61中。中。 （2）回火溫度：回火溫度決定于要求的組織及性能。）回火溫度：回

5、火溫度決定于要求的組織及性能。按加熱溫度不同，回火可分為三類(lèi)：按加熱溫度不同，回火可分為三類(lèi)： 低溫回火：在低溫回火：在150250回火，所得組織為回火馬回火，所得組織為回火馬氏體。硬度約為氏體。硬度約為HRC5760，其目的是降低淬火應(yīng)力，其目的是降低淬火應(yīng)力，減少鋼的脆性并保持鋼的高硬度。一般用于切削工具、量減少鋼的脆性并保持鋼的高硬度。一般用于切削工具、量具、滾動(dòng)軸承以及滲碳和氰化件。具、滾動(dòng)軸承以及滲碳和氰化件。 中溫回火：在中溫回火：在3505000C回火，所得組織為回火屈氏回火，所得組織為回火屈氏體，硬度約為體，硬度約為HRC4048，其目的是獲得高的彈性極限，其目的是獲得高的彈性

6、極限，同時(shí)有高的韌性。因此它主要用于各種彈簧及熱鍛模。同時(shí)有高的韌性。因此它主要用于各種彈簧及熱鍛模。 高溫回火：在高溫回火：在500650；回火，所得組織為回火索；回火，所得組織為回火索氏體，硬度約為氏體，硬度約為HRC2535。其目的是獲得既有一定強(qiáng)度、。其目的是獲得既有一定強(qiáng)度、硬度，又有良好的沖擊韌性的綜合機(jī)械性能，常把淬火后硬度，又有良好的沖擊韌性的綜合機(jī)械性能，常把淬火后經(jīng)高溫回火的處理稱(chēng)力調(diào)質(zhì)處理，因此一般用于各種重要經(jīng)高溫回火的處理稱(chēng)力調(diào)質(zhì)處理，因此一般用于各種重要零件，如柴油機(jī)連扦螺栓，汽車(chē)半軸以及機(jī)床主軸等。零件，如柴油機(jī)連扦螺栓，汽車(chē)半軸以及機(jī)床主軸等。2、保溫時(shí)間的確定

7、、保溫時(shí)間的確定 為了使鋼件內(nèi)外各部分溫度均勻一致，并完為了使鋼件內(nèi)外各部分溫度均勻一致，并完成組織轉(zhuǎn)變，使碳化物溶解和奧氏體成分均勻化，成組織轉(zhuǎn)變，使碳化物溶解和奧氏體成分均勻化，就必須在淬火加熱溫度下保溫一定時(shí)間。通常將就必須在淬火加熱溫度下保溫一定時(shí)間。通常將鋼件升溫和保溫所需的時(shí)間計(jì)算在一起，稱(chēng)為加鋼件升溫和保溫所需的時(shí)間計(jì)算在一起，稱(chēng)為加熱時(shí)間。熱時(shí)間。 在具體生產(chǎn)條件下，工件加熱時(shí)間與鋼的成在具體生產(chǎn)條件下，工件加熱時(shí)間與鋼的成分，原始組織、工件幾何形狀和尺寸、加熱介質(zhì)、分，原始組織、工件幾何形狀和尺寸、加熱介質(zhì)、爐溫、裝爐方式等許多因素有關(guān)。爐溫、裝爐方式等許多因素有關(guān)。 對(duì)于碳

8、鋼件，放進(jìn)預(yù)先巳加熱至規(guī)定淬火溫度的對(duì)于碳鋼件，放進(jìn)預(yù)先巳加熱至規(guī)定淬火溫度的爐內(nèi)加熱，如果是火焰爐、電爐所需加熱及保溫爐內(nèi)加熱，如果是火焰爐、電爐所需加熱及保溫時(shí)間大約為時(shí)間大約為1分鐘毫米直徑，如果是鹽浴爐則分鐘毫米直徑，如果是鹽浴爐則縮短縮短12倍。合金鋼加熱時(shí)間要增加倍。合金鋼加熱時(shí)間要增加2540。 表表61 碳鋼的臨界點(diǎn)碳鋼的臨界點(diǎn)類(lèi)別鋼 號(hào)臨 界 點(diǎn)（）Ac1Ac3或AccmAr1Ar3碳素結(jié)構(gòu)鋼207358556808353073281367783540724790680796457247806827605072576069075060727766695721碳素工具鋼T773

9、0770700743T8730700T10730800700T12730820700回火時(shí)的加熱、保溫時(shí)間，應(yīng)與回火溫度結(jié)合起來(lái)考回火時(shí)的加熱、保溫時(shí)間，應(yīng)與回火溫度結(jié)合起來(lái)考慮。一般來(lái)說(shuō)，低溫回火時(shí)，慮。一般來(lái)說(shuō)，低溫回火時(shí)， 由于所得組織不穩(wěn)定，內(nèi)由于所得組織不穩(wěn)定，內(nèi)應(yīng)力消除不充分，為了穩(wěn)定組織，消除內(nèi)應(yīng)力，使零件在應(yīng)力消除不充分，為了穩(wěn)定組織，消除內(nèi)應(yīng)力，使零件在使用過(guò)程中性能與尺寸穩(wěn)定，回火時(shí)間要長(zhǎng)一些，一般不使用過(guò)程中性能與尺寸穩(wěn)定，回火時(shí)間要長(zhǎng)一些，一般不少少1.52小時(shí)。高溫回火時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，過(guò)長(zhǎng)會(huì)使鋼過(guò)分小時(shí)。高溫回火時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，過(guò)長(zhǎng)會(huì)使鋼過(guò)分軟化

10、，對(duì)有的鋼種甚至造成嚴(yán)重的回火脆性，所以一般為軟化，對(duì)有的鋼種甚至造成嚴(yán)重的回火脆性，所以一般為0.5l小時(shí)。小時(shí)。 3、冷卻速度的影響、冷卻速度的影響 冷卻是淬火的關(guān)鍵工序，一方面冷卻速度耍大于臨界冷卻是淬火的關(guān)鍵工序，一方面冷卻速度耍大于臨界冷卻速度，以保證得到馬氏體，另一方面又希望冷卻速度冷卻速度，以保證得到馬氏體，另一方面又希望冷卻速度不要太大，以減小內(nèi)應(yīng)力，避免變形和開(kāi)裂，為此，根不要太大，以減小內(nèi)應(yīng)力，避免變形和開(kāi)裂，為此，根據(jù)據(jù)c曲線(xiàn)考慮，淬火工件必須在過(guò)冷奧氏體最不穩(wěn)定溫度曲線(xiàn)考慮，淬火工件必須在過(guò)冷奧氏體最不穩(wěn)定溫度范圍范圍(650550)進(jìn)行快冷，以超過(guò)臨界冷卻速度，而在進(jìn)

11、行快冷，以超過(guò)臨界冷卻速度，而在Ms(300200)點(diǎn)以下，盡可能慢冷以減少內(nèi)應(yīng)力。為點(diǎn)以下，盡可能慢冷以減少內(nèi)應(yīng)力。為保證淬火質(zhì)量，應(yīng)適當(dāng)選用淬火介質(zhì)和淬火方法。常用淬保證淬火質(zhì)量，應(yīng)適當(dāng)選用淬火介質(zhì)和淬火方法。常用淬火介質(zhì)的特性見(jiàn)表火介質(zhì)的特性見(jiàn)表62。表表62 常用淬火介質(zhì)的冷卻能力常用淬火介質(zhì)的冷卻能力淬淬 火火 介介 質(zhì)質(zhì)冷卻速度冷卻速度秒秒65055030020018的水的水60027020的水的水50027050的水的水10027074的水的水3020010NaCl水溶液水溶aOH水溶液水溶a2CO3水溶液水溶液18800270

12、肥皂水肥皂水30200礦物油礦物油15030變壓器油變壓器油12025 共析鋼連續(xù)冷卻后的顯微組織如圖共析鋼連續(xù)冷卻后的顯微組織如圖6-2所示。爐冷得所示。爐冷得到到100珠光休。空冷得到細(xì)片狀珠光體或稱(chēng)索氏體。油珠光休?？绽涞玫郊?xì)片狀珠光體或稱(chēng)索氏體。油冷得到少量屈氏體和馬氏體。水冷得到馬氏體和少量殘余冷得到少量屈氏體和馬氏體。水冷得到馬氏體和少量殘余奧氏體。奧氏體。 鋼隨成分和熱處理?xiàng)l件不同，熱處理后的組織各不相鋼隨成分和熱處理?xiàng)l件不同，熱處理后的組織各不相同，其基本組織特征如下：同，其基本組織特征如下： （1）索氏體（）索氏體（S） 是鐵素體與片狀滲碳體的機(jī)械混合是鐵素體與片狀滲碳體的機(jī)

13、械混合物，其層片分布比珠光體更細(xì)密，在顯微鏡的高倍物，其層片分布比珠光體更細(xì)密，在顯微鏡的高倍(700 x左右左右)放大下才能分辨出片層狀，它比珠光體具有更高的放大下才能分辨出片層狀，它比珠光體具有更高的強(qiáng)度和硬度。強(qiáng)度和硬度。 （2）屈氏體）屈氏體 也是鐵素體與片狀滲破體的機(jī)械混合物，也是鐵素體與片狀滲破體的機(jī)械混合物，片層分布比索氏體更細(xì)密，在一般光學(xué)顯微鏡下無(wú)法分辨，片層分布比索氏體更細(xì)密，在一般光學(xué)顯微鏡下無(wú)法分辨，只能看到黑色組織如墨菊狀，當(dāng)其少量析出時(shí)，沿晶界分只能看到黑色組織如墨菊狀，當(dāng)其少量析出時(shí)，沿晶界分布呈黑色網(wǎng)狀包圍馬氏體當(dāng)析出量較各時(shí)則是大塊黑色布呈黑色網(wǎng)狀包圍馬氏體當(dāng)

14、析出量較各時(shí)則是大塊黑色晶粒狀。只有布電子顯微鏡下觀(guān)察才能分辨其中的片層狀。晶粒狀。只有布電子顯微鏡下觀(guān)察才能分辨其中的片層狀。 （3）貝氏體）貝氏體 也是鐵索素體與滲碳體的兩相混臺(tái)物，也是鐵索素體與滲碳體的兩相混臺(tái)物，但其金相形態(tài)與珠光體不同，因鋼的成分和形成溫度不同，但其金相形態(tài)與珠光體不同，因鋼的成分和形成溫度不同，其組織形態(tài)主要有三種：其組織形態(tài)主要有三種： A 上貝氏體是由成束平行排列的條狀鐵素體和條間上貝氏體是由成束平行排列的條狀鐵素體和條間斷斷續(xù)續(xù)地分布著細(xì)條狀滲碳體所組成。當(dāng)轉(zhuǎn)變量不多時(shí)，斷斷續(xù)續(xù)地分布著細(xì)條狀滲碳體所組成。當(dāng)轉(zhuǎn)變量不多時(shí)，在光學(xué)顯搬鏡下可觀(guān)察到成束的鐵素體條向

15、奧氏體晶界內(nèi)在光學(xué)顯搬鏡下可觀(guān)察到成束的鐵素體條向奧氏體晶界內(nèi)伸展，具有羽毛狀持征，如照片伸展，具有羽毛狀持征，如照片61所示。在電鏡下觀(guān)察所示。在電鏡下觀(guān)察可看到鐵素體以幾度到十幾度的小位向差相互平列著，滲可看到鐵素體以幾度到十幾度的小位向差相互平列著，滲碳體沿條的長(zhǎng)軸方向排列成行。碳體沿條的長(zhǎng)軸方向排列成行。(照片照片15一一1)上貝氏體中上貝氏體中鐵素體的亞結(jié)構(gòu)是位錯(cuò)。鐵素體的亞結(jié)構(gòu)是位錯(cuò)。 B 下貝氏體下貝氏體 是在具有一定過(guò)飽和的針狀鐵素體的內(nèi)是在具有一定過(guò)飽和的針狀鐵素體的內(nèi)部沉淀有碳化物的組織，由部沉淀有碳化物的組織，由 于下貝氏體易受浸蝕，所以于下貝氏體易受浸蝕，所以在顯微鏡下

16、觀(guān)察呈黑色針狀，如照片在顯微鏡下觀(guān)察呈黑色針狀，如照片62所示。在電鏡下所示。在電鏡下觀(guān)察可以看到，它是以針片狀鐵章體為基，其中分布著很觀(guān)察可以看到，它是以針片狀鐵章體為基，其中分布著很細(xì)的細(xì)的碳化物片，這些碳化物片大致與鐵素體片的長(zhǎng)軸呈碳化物片，這些碳化物片大致與鐵素體片的長(zhǎng)軸呈5565的角度的角度(照片照片152)。下貝氏體中的鐵索體亞結(jié)構(gòu)。下貝氏體中的鐵索體亞結(jié)構(gòu)是位錯(cuò)。是位錯(cuò)。 C 粒狀貝氏體粒狀貝氏體 粒狀貝氏體是最近十幾年才被確定的粒狀貝氏體是最近十幾年才被確定的組織。在低中碳合金鋼中，特別是在連續(xù)冷卻時(shí)組織。在低中碳合金鋼中，特別是在連續(xù)冷卻時(shí)(如正火、如正火、熱扎空冷或焊接熱影

17、響區(qū)、往往會(huì)出現(xiàn)這種組織，在等溫?zé)嵩绽浠蚝附訜嵊绊憛^(qū)、往往會(huì)出現(xiàn)這種組織，在等溫冷卻時(shí)也可能形成。它的形成溫度范圍大致在上貝氏體相冷卻時(shí)也可能形成。它的形成溫度范圍大致在上貝氏體相變溫度區(qū)的上面。粒狀貝氏體的金相組織，其特征是較粗變溫度區(qū)的上面。粒狀貝氏體的金相組織，其特征是較粗大的鐵素體塊內(nèi)有大的鐵素體塊內(nèi)有些孤立的小島狀組織，照片些孤立的小島狀組織，照片6一一3所示，所示，它原先是富碳的奧氏體區(qū)，其隨后的轉(zhuǎn)變可以有三種情況它原先是富碳的奧氏體區(qū)，其隨后的轉(zhuǎn)變可以有三種情況（a）分解為鐵索體和碳化物，（）分解為鐵索體和碳化物，（b）發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，）發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，(c)仍然保持為富碳的奧

18、氏體。仍然保持為富碳的奧氏體。 （4）馬氏體（）馬氏體（M） 是碳在是碳在a-Fe中的過(guò)飽和固溶體，馬中的過(guò)飽和固溶體，馬氏體的組織形態(tài)是多種各樣的，歸納起來(lái)分為兩大類(lèi)即板氏體的組織形態(tài)是多種各樣的，歸納起來(lái)分為兩大類(lèi)即板條狀馬氏體和片狀馬氏體。條狀馬氏體和片狀馬氏體。 A、板條狀馬氏體、板條狀馬氏體 在光學(xué)顯微鏡下，板條馬氏休的在光學(xué)顯微鏡下，板條馬氏休的形態(tài)呈現(xiàn)一束束相互平行的細(xì)長(zhǎng)條狀馬氏體群，在形態(tài)呈現(xiàn)一束束相互平行的細(xì)長(zhǎng)條狀馬氏體群，在個(gè)奧個(gè)奧氏體晶粒內(nèi)可有幾束不同取向的馬氏體群。每束內(nèi)的條與氏體晶粒內(nèi)可有幾束不同取向的馬氏體群。每束內(nèi)的條與條之間以小角度晶界分開(kāi)，束與束之間具有較大的

19、位向差，條之間以小角度晶界分開(kāi)，束與束之間具有較大的位向差，如照片如照片64所示。板條狀馬氏體的立體形態(tài)為細(xì)長(zhǎng)板條狀，所示。板條狀馬氏體的立體形態(tài)為細(xì)長(zhǎng)板條狀，其橫截面據(jù)推測(cè)為近似橢圓形，平均直徑通常為其橫截面據(jù)推測(cè)為近似橢圓形，平均直徑通常為o.10.2微米。由于條狀馬氏體形成溫度較高，在形成過(guò)程中常有微米。由于條狀馬氏體形成溫度較高，在形成過(guò)程中常有碳化物析出，碳化物析出， 即產(chǎn)生自回火現(xiàn)象，故在金相試驗(yàn)時(shí)，易被腐蝕而呈現(xiàn)較即產(chǎn)生自回火現(xiàn)象，故在金相試驗(yàn)時(shí)，易被腐蝕而呈現(xiàn)較深的顏色。在透射電鏡下觀(guān)察可以看到馬氏體群是由許多深的顏色。在透射電鏡下觀(guān)察可以看到馬氏體群是由許多平行的板條所組成，

20、且發(fā)現(xiàn)板條馬氏體晶內(nèi)平行的板條所組成，且發(fā)現(xiàn)板條馬氏體晶內(nèi)(照片照片153)亞結(jié)構(gòu)是高密度的位錯(cuò)，位錯(cuò)密度約為亞結(jié)構(gòu)是高密度的位錯(cuò)，位錯(cuò)密度約為(0.3一一0.9)1012厘米厘米厘米厘米3，因此條狀馬氏體又稱(chēng)位錯(cuò)馬氏體，因含碳，因此條狀馬氏體又稱(chēng)位錯(cuò)馬氏體，因含碳低的奧氏體形成的馬氏體呈板條狀，故板條馬氏體又稱(chēng)低低的奧氏體形成的馬氏體呈板條狀，故板條馬氏體又稱(chēng)低碳馬氏體。碳馬氏體。 B、片狀馬氏體、片狀馬氏體 在光學(xué)顯微鏡下，片狀馬氏體呈現(xiàn)針在光學(xué)顯微鏡下，片狀馬氏體呈現(xiàn)針狀或竹葉狀，其立體形態(tài)為雙凸透鏡狀，因形成溫度較低狀或竹葉狀，其立體形態(tài)為雙凸透鏡狀，因形成溫度較低沒(méi)有自回火現(xiàn)象，故其

21、顯微組織不易枚漫蝕，所以顏色較沒(méi)有自回火現(xiàn)象，故其顯微組織不易枚漫蝕，所以顏色較淺，在顯微鏡下呈白亮色，如照片淺，在顯微鏡下呈白亮色，如照片6-5所示。透射電鏡所示。透射電鏡觀(guān)察片狀馬氏體晶體內(nèi)部觀(guān)察片狀馬氏體晶體內(nèi)部 (照片照片154)為孿晶亞結(jié)構(gòu)，故為孿晶亞結(jié)構(gòu)，故片狀馬氏體又稱(chēng)孿晶馬氏體，因含碳高的奧氏體形成的馬片狀馬氏體又稱(chēng)孿晶馬氏體，因含碳高的奧氏體形成的馬氏體呈片狀，故片狀馬氏體又可稱(chēng)高碳馬氏體。氏體呈片狀，故片狀馬氏體又可稱(chēng)高碳馬氏體。 馬氏體的粗細(xì)取決于原奧氏體晶粒的大小，即取決于馬氏體的粗細(xì)取決于原奧氏體晶粒的大小，即取決于淬火加熱溫度。如高碳鋼正常溫度下淬火加熱，淬火后可淬

22、火加熱溫度。如高碳鋼正常溫度下淬火加熱，淬火后可得到細(xì)小針狀馬氏體，在光學(xué)顯微鏡下，僅能隱約見(jiàn)其針得到細(xì)小針狀馬氏體，在光學(xué)顯微鏡下，僅能隱約見(jiàn)其針狀，故又稱(chēng)為隱晶馬氏體。如淬火溫度較高，奧氏體晶粒狀，故又稱(chēng)為隱晶馬氏體。如淬火溫度較高，奧氏體晶粒粗大，則得到粗大針狀馬氏體。粗大，則得到粗大針狀馬氏體。 （5） 殘余奧氏體（殘余奧氏體（Ar） 當(dāng)奧氏體中含碳量當(dāng)奧氏體中含碳量0.5時(shí)，時(shí)，淬火時(shí)總有一定量的奧氏體不能轉(zhuǎn)變成為馬氏體，而保留淬火時(shí)總有一定量的奧氏體不能轉(zhuǎn)變成為馬氏體，而保留到室溫，這部分奧氏體就是殘余奧氏體，它不易受硝酸酒到室溫，這部分奧氏體就是殘余奧氏體，它不易受硝酸酒精腐蝕劑

23、的浸蝕，在顯微鏡下呈白亮色，分部在馬氏體之精腐蝕劑的浸蝕，在顯微鏡下呈白亮色，分部在馬氏體之間，無(wú)固定形態(tài)，淬火后來(lái)經(jīng)回火，間，無(wú)固定形態(tài)，淬火后來(lái)經(jīng)回火， Ar與馬氏體很難區(qū)與馬氏體很難區(qū)分，都呈白亮色，只有馬氏體回火后才能分辨出馬氏體間分，都呈白亮色，只有馬氏體回火后才能分辨出馬氏體間的殘余奧氏體。的殘余奧氏體。 （6） 回火馬氏體回火馬氏體(Mr) 高碳馬氏體經(jīng)低溫回火高碳馬氏體經(jīng)低溫回火(150250oC)后，馬氏體分解，析出與母相共格的極細(xì)小的彌后，馬氏體分解，析出與母相共格的極細(xì)小的彌散一碳化物。這種組織稱(chēng)為回火馬氏體。由于有極細(xì)小的散一碳化物。這種組織稱(chēng)為回火馬氏體。由于有極細(xì)小

24、的碳化物析出使回火馬氏體易受浸蝕，所以在光學(xué)顯微鏡觀(guān)碳化物析出使回火馬氏體易受浸蝕，所以在光學(xué)顯微鏡觀(guān)察，回火馬氏體仍保持針狀馬氏體形態(tài)，只是顏色比淬火察，回火馬氏體仍保持針狀馬氏體形態(tài)，只是顏色比淬火馬氏體深，但極細(xì)小的碳化物分辨不清，如照片馬氏體深，但極細(xì)小的碳化物分辨不清，如照片66所示。所示。在電子顯微鏡下則可觀(guān)察到細(xì)小的碳化物。在電子顯微鏡下則可觀(guān)察到細(xì)小的碳化物。 低碳板條狀馬氏體低溫回火以后，馬氏體中只發(fā)生碳低碳板條狀馬氏體低溫回火以后，馬氏體中只發(fā)生碳原子的偏聚，尚未析出碳化物。在光學(xué)和電子量微鏡下觀(guān)原子的偏聚，尚未析出碳化物。在光學(xué)和電子量微鏡下觀(guān)察，低碳回火馬氏體仍保持條狀

25、馬氏體形態(tài)。中碳鋼淬火察，低碳回火馬氏體仍保持條狀馬氏體形態(tài)。中碳鋼淬火以后得到板條狀馬氏體和片狀馬氏體的混合組織，回火后以后得到板條狀馬氏體和片狀馬氏體的混合組織，回火后其中片狀馬氏體易受浸蝕，顏色變深。其中片狀馬氏體易受浸蝕，顏色變深。 （7）回火屈氏體）回火屈氏體 淬火鋼在淬火鋼在350500進(jìn)行中溫回火進(jìn)行中溫回火以后，得到回火屈氏體。它的金相組織特征是：在鐵素體以后，得到回火屈氏體。它的金相組織特征是：在鐵素體基體上彌散分布著微小粒狀滲碳體，鐵素體仍然基本保持基體上彌散分布著微小粒狀滲碳體，鐵素體仍然基本保持原來(lái)?xiàng)l狀或片狀馬氏體的形態(tài)，滲碳體顆粒很細(xì)小，在光原來(lái)?xiàng)l狀或片狀馬氏體的形態(tài)

26、，滲碳體顆粒很細(xì)小，在光學(xué)顯微鏡下不易分辨清楚，故呈暗黑色，如照片學(xué)顯微鏡下不易分辨清楚，故呈暗黑色，如照片67（a）所示。用電子顯微鏡可以看到這些滲碳體的質(zhì)點(diǎn)，并可以所示。用電子顯微鏡可以看到這些滲碳體的質(zhì)點(diǎn)，并可以看出回火屈氏體仍然保有針狀馬氏體的位向，如照片看出回火屈氏體仍然保有針狀馬氏體的位向，如照片6一一7(b)所示。所示。 （8）回火索氏體）回火索氏體 淬火鋼在淬火鋼在500650回火得到回回火得到回火索氏體。金相組織特征是已經(jīng)聚集長(zhǎng)大了的滲碳體顆粒火索氏體。金相組織特征是已經(jīng)聚集長(zhǎng)大了的滲碳體顆粒均勻分布在再結(jié)晶后的鐵素體基體上，如照片均勻分布在再結(jié)晶后的鐵素體基體上，如照片68

27、（a）所示。用電子顯微鏡可以看出回火索氏體中的鐵素體已不所示。用電子顯微鏡可以看出回火索氏體中的鐵素體已不呈針狀形態(tài)而成等軸狀，如同呈針狀形態(tài)而成等軸狀，如同68（b）所示。）所示。 但是某些合金鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，鐵素體仍保持針狀形但是某些合金鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，鐵素體仍保持針狀形態(tài)，因合金元素對(duì)鐵素體的再結(jié)晶有阻礙作用，須更高的態(tài)，因合金元素對(duì)鐵素體的再結(jié)晶有阻礙作用，須更高的溫度才能完全再結(jié)晶。溫度才能完全再結(jié)晶。三、實(shí)驗(yàn)方法指導(dǎo)三、實(shí)驗(yàn)方法指導(dǎo) 1、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和材料、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和材料 （1）數(shù)碼顯微鏡、圖像采集系統(tǒng)、預(yù)磨機(jī)、拋光機(jī)、熱處）數(shù)碼顯微鏡、圖像采集系統(tǒng)、預(yù)磨機(jī)、拋光機(jī)、熱處理爐、硬度計(jì)、

28、砂輪機(jī)等；理爐、硬度計(jì)、砂輪機(jī)等；（2）金相砂紙、水砂紙、拋光布、研磨膏等；）金相砂紙、水砂紙、拋光布、研磨膏等；（3）三個(gè)形狀尺寸基本相同的碳鋼試樣（低碳鋼）三個(gè)形狀尺寸基本相同的碳鋼試樣（低碳鋼20、中、中碳鋼碳鋼45、高碳鋼、高碳鋼T10 2、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 每人領(lǐng)一塊試樣，要求制定工藝進(jìn)行熱處理，編號(hào)，每人領(lǐng)一塊試樣，要求制定工藝進(jìn)行熱處理，編號(hào)，測(cè)定硬度，并把結(jié)果記錄于表中。測(cè)定硬度，并把結(jié)果記錄于表中。 20鋼：準(zhǔn)備做螺釘、螺栓，但它的切削性能不好，不便鋼：準(zhǔn)備做螺釘、螺栓，但它的切削性能不好，不便于加工，為了便于加工，請(qǐng)同學(xué)設(shè)計(jì)熱處理工藝。于加工，為了便于加工，請(qǐng)同學(xué)設(shè)計(jì)熱處

29、理工藝。 45鋼：做曲軸、齒輪，要有良好的綜合機(jī)械性能，請(qǐng)同鋼：做曲軸、齒輪，要有良好的綜合機(jī)械性能，請(qǐng)同學(xué)設(shè)計(jì)熱處理工藝。學(xué)設(shè)計(jì)熱處理工藝。 T10鋼：做車(chē)道、鉆頭等，請(qǐng)同學(xué)設(shè)計(jì)熱處理工藝。鋼：做車(chē)道、鉆頭等，請(qǐng)同學(xué)設(shè)計(jì)熱處理工藝。表表1 試樣熱處理工藝及硬度值試樣熱處理工藝及硬度值序號(hào)序號(hào)鋼種鋼種*熱處理工藝熱處理工藝硬度值硬度值HRB或或HRC換算為換算為HV顯微組織顯微組織加熱溫度加熱溫度冷卻方式冷卻方式123平均平均1202345456T8789T101011 A、20、45表示平均含碳量為表示平均含碳量為0.20%、0.45%的優(yōu)質(zhì)碳素的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。結(jié)構(gòu)鋼。 B、T8、T10、

30、T12表示平均含碳量為表示平均含碳量為0.80%、1.00%、1.20%的碳素工具鋼。的碳素工具鋼。 （1）實(shí)驗(yàn)前仔細(xì)閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)。）實(shí)驗(yàn)前仔細(xì)閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)。 （2）熱處理操作時(shí)注意事項(xiàng)：）熱處理操作時(shí)注意事項(xiàng)： A、裝取試樣時(shí)爐子要斷電，裝取試樣后爐門(mén)要及時(shí)關(guān)好，、裝取試樣時(shí)爐子要斷電，裝取試樣后爐門(mén)要及時(shí)關(guān)好，并立即通電。并立即通電。 B、試樣加熱時(shí)，應(yīng)盡量靠近熱電偶端點(diǎn)附近，以保證熱、試樣加熱時(shí)，應(yīng)盡量靠近熱電偶端點(diǎn)附近，以保證熱電偶測(cè)出的溫度接近試樣溫度。電偶測(cè)出的溫度接近試樣溫度。 C、當(dāng)試樣顏色與爐膛顏色一致時(shí)，開(kāi)始計(jì)算保溫時(shí)間，、當(dāng)試樣顏色與爐膛顏色一致時(shí)，開(kāi)始計(jì)算保溫時(shí)間，

31、保文時(shí)要注意溫度控制儀表是否正常，以免跑溫或升溫速保文時(shí)要注意溫度控制儀表是否正常，以免跑溫或升溫速度太慢，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及報(bào)告老師檢查。度太慢，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及報(bào)告老師檢查。 D、淬火冷卻的，將試樣迅速入油或入水，并不停地移動(dòng)、淬火冷卻的，將試樣迅速入油或入水，并不停地移動(dòng)試樣，且不要露出液面。試樣，且不要露出液面。 E、熱處理后測(cè)定硬度，正火處理的試樣一般測(cè)、熱處理后測(cè)定硬度，正火處理的試樣一般測(cè)HRB，其，其余測(cè)余測(cè)HRC。 F、測(cè)硬度前要將試樣的氧化皮磨掉。、測(cè)硬度前要將試樣的氧化皮磨掉。 G、熱處理后的試樣保存好，以備必要時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行、熱處理后的試樣保存好，以備必要時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和檢查

32、。分析和檢查。 （4）觀(guān)察顯微組織的基本步驟：）觀(guān)察顯微組織的基本步驟： 1) 根據(jù)試樣的成分、熱處理工藝，對(duì)照根據(jù)試樣的成分、熱處理工藝，對(duì)照FeFe3C相圖和相圖和C曲線(xiàn)分析可能出現(xiàn)的組織。曲線(xiàn)分析可能出現(xiàn)的組織。 2）正確選擇放大倍數(shù)，組織粗的可選低倍，組織細(xì)的可）正確選擇放大倍數(shù)，組織粗的可選低倍，組織細(xì)的可選高倍。先用低倍，后用高倍。低倍觀(guān)察視場(chǎng)廣，組織特選高倍。先用低倍，后用高倍。低倍觀(guān)察視場(chǎng)廣，組織特征較明顯，觀(guān)察較全面，然后對(duì)其中有代表性的區(qū)域用高征較明顯，觀(guān)察較全面，然后對(duì)其中有代表性的區(qū)域用高陪觀(guān)察，高倍觀(guān)察范圍較局限，但能看到局部組織的細(xì)節(jié)。陪觀(guān)察，高倍觀(guān)察范圍較局限，但能看到局部組織的細(xì)節(jié)。 顯擻鏡的鑒別能力是由物鏡決定