碳鋼熱處理后組織觀察-課件

歡迎來到材料實驗中心碳鋼熱處理后組織觀察碳鋼熱處理后的顯微組織觀察實驗二碳鋼熱處理后組織觀察一、實驗?zāi)康?、觀察和研究碳鋼經(jīng)不同熱處理后的顯微組織特征。2、運用Fe-Fe3C相圖，C曲線及回火轉(zhuǎn)變來分析熱處理工藝對鋼的組織和性能的影響。碳鋼熱處理后組織觀察二、實驗原理研究碳鋼經(jīng)退火、正火和淬火后的組織，需要運用Fe-Fe3C相圖及C曲線從加熱和冷卻兩個方面來進行分析，而鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變，往往起著決定性的作用。C曲線表明鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變規(guī)律，因此，研究鋼熱處理后的組織，通常以C曲線為理論依據(jù)。碳鋼熱處理后組織觀察碳鋼熱處理后組織觀察1、熱處理加熱溫度－退火和正火1200℃1100℃1000℃900℃800℃700℃600℃500℃1.21.41.60.20.40.61.00.8GQSPAc3Ac1ACcm擴散退火低溫退火不完全退火再結(jié)晶退火完全退火正火球化退火正火Ac3，ACcm上30-50℃完全退火Ac3以上20℃-30℃球化退火Ac1以上20℃-30℃碳鋼熱處理后組織觀察1、熱處理加熱溫度－淬火1200℃1100℃1000℃900℃800℃700℃600℃1.21.41.60.20.40.61.00.8GQSPAc3Ac1ACcm淬火(30~50℃)碳鋼熱處理后組織觀察以等溫冷卻轉(zhuǎn)變曲線，近似估計小直徑試樣在不同冷速下所得到的組織。如圖所示，當(dāng)冷速為V1（相當(dāng)于隨爐緩冷）時，奧氏體轉(zhuǎn)變成珠光體。冷速增加到V2（相當(dāng)于空冷）時，得到的較細的是珠光體，即索氏體。當(dāng)冷速增加到V3（相當(dāng)于油冷）時，得到的是屈氏體和馬氏體。當(dāng)冷速增加到V4（相當(dāng)于水冷）時，得到的是馬氏體和殘余奧氏體組織。1、共析鋼過冷奧氏體的冷卻轉(zhuǎn)變組織碳鋼熱處理后組織觀察2、共析鋼過冷奧氏體的冷卻轉(zhuǎn)變組織V1（相當(dāng)于隨爐緩冷）時，奧氏體轉(zhuǎn)變成珠光體。V2（相當(dāng)于空冷），得到的較細的是珠光體，即索氏體。V3（相當(dāng)于油冷）時，得到的是屈氏體和馬氏體。V4（相當(dāng)于水冷）時，得到的是馬氏體和殘余奧氏體組織。V4Vc共析鋼C曲線碳鋼熱處理后組織觀察2、碳鋼的退火和正火

碳鋼經(jīng)退火（完全退火）后得到接近平衡狀態(tài)的組織。碳鋼經(jīng)球化退火得到球狀珠光體組織。碳鋼正火可得到索氏體組織。索氏體是鐵素體和滲碳體的機械混合物，其片層間距比珠光體小，45鋼在正火條件下獲得的組織為：索氏體+鐵素體。碳鋼熱處理后組織觀察3、碳鋼的淬火組織

碳鋼淬火后可得到馬氏體（M）組織。馬氏體是碳在α-Fe中的過飽和固溶體。馬氏體的形態(tài)按碳含量的不同可形成兩種，即板條狀馬氏體和針狀馬氏體。低碳鋼淬火后的板條狀馬氏體。板條狀馬氏體是由許多尺寸大致相同的細馬氏體條平行排列組成的馬氏體，各束之間位向不同，且位向差較大，一個奧氏體晶粒內(nèi)可有幾個馬氏體束。板條馬氏體不僅具有較高的強度，同時還具有良好的塑性和韌性。碳鋼熱處理后組織觀察含碳量大于1.0%的高碳鋼過熱淬火后，得到針片狀馬氏體和殘余奧氏體組織。針片狀馬氏體在光學(xué)顯微鏡下，呈大小不一的針狀或片狀，針片之間成一定角度。針片狀馬氏體的硬度高，韌性差。在針片狀馬氏體之間有奧氏體殘存，即殘余奧氏體（A’）。殘余奧氏體不易受硝酸酒精溶液的侵蝕，在顯微鏡下呈白亮色，無固定形態(tài)。未經(jīng)回火時，殘余奧氏體與馬氏體很難區(qū)別。都呈白亮色，只有馬氏體回火變暗以后，殘余奧氏體才能被辯認。碳鋼熱處理后組織觀察共析鋼和過共析鋼淬火前，通常是球化退火組織，經(jīng)正常加熱淬火后，得到的馬氏體是細小的，在光學(xué)顯微鏡下分辨不出來它的形態(tài)，故通常稱為隱晶馬氏體。T12鋼正常淬火組織為：隱晶馬氏體和粒狀碳化物及少量殘余奧氏體。碳鋼熱處理后組織觀察

45鋼水淬組織為：混合馬氏體（板條馬氏體+針狀馬氏體），其中以板條狀馬氏體為主。45鋼油淬組織為：屈氏體+馬氏體組織。屈氏體（T）是鐵素體和滲碳體的機械混合物，片層比索氏體更細密，在亞共析鋼中，當(dāng)冷速較大時，屈氏體常沿原始奧氏體晶界析出，呈黑色網(wǎng)狀包圍著馬氏體。45鋼若加熱到760C°，然后在水中冷卻，這種淬火稱為不完全淬火。根據(jù)Fe-Fe3C相圖可知，在這個溫度加熱，部分鐵素體未溶入奧氏體中，經(jīng)淬火后得到馬氏體和鐵素體組織。碳鋼熱處理后組織觀察4.碳鋼淬火后的回火組織淬火鋼通常為馬氏體和少量殘余奧氏體組織，經(jīng)回火轉(zhuǎn)變后，能夠獲得不同的組織。低溫回火獲得回火馬氏體，它是由含碳過飽和的α固溶體及母相保持共格關(guān)系的ε碳化物組成。回火馬氏體仍保留著原來馬氏體的針片狀或板條狀形態(tài)，但由于在過飽和α固溶體上分布著大量高度彌散的細小的ε碳化物，使回火馬氏體較淬火馬氏體容易腐蝕，故在光學(xué)顯微鏡下，仍保持著原淬火狀態(tài)的馬氏體特征、僅顏色較暗而呈暗黑色。回火馬氏體性能基本與淬火馬氏體相同，但脆性較低。碳鋼熱處理后組織觀察中溫回火獲得回火屈氏體組織，它是由尚未發(fā)生再結(jié)晶的鐵素體與彌散分布的極細粒狀滲碳體組成。這些極細的粒狀滲碳體，在光學(xué)顯微鏡下無法分辨，故呈暗黑色，回火屈氏體具有中等硬度，高的屈服強度及彈性極限和較好的韌性。高溫回火得到回火索氏體，它是由已再結(jié)晶的鐵素體與細粒狀滲碳體組成。在光學(xué)顯微鏡下放大500X時，可以看到已經(jīng)聚集長大了的滲碳體顆粒均勻分布在鐵素體基體上，回火索氏體具有較低的硬度和良好的綜合力學(xué)性能。碳鋼熱處理后組織觀察45鋼三種狀態(tài)的比較860℃水淬860℃水淬+400℃回火860℃水淬+600℃回火碳鋼熱處理后組織觀察三、實驗方法指導(dǎo)1、實驗內(nèi)容1）、觀看多媒體計算機演示碳鋼熱處理后的各種組織，并分析其組織形態(tài)的特征。2）、在顯微鏡下觀察和分析表2-1碳鋼熱處理后的組織。并畫出組織示意圖。2、碳鋼熱處理后組織觀察編號材料熱處理工藝組織侵蝕劑145鋼860C°正火（空冷）索氏體+鐵素體3-4%硝酸酒精溶液245鋼860C°淬火（水冷）混合馬氏體3-4%硝酸酒精溶液345鋼860C°淬火（油冷）屈氏體+馬氏體3-4%硝酸酒精溶液445鋼860C°淬火（水冷）400C°回火回火屈氏體3-4%硝酸酒精溶液545鋼860C°淬火（水冷）600C°回火回火索氏體3-4%硝酸酒精溶液645鋼760C°淬火（水冷）馬氏體+鐵素體3-4%硝酸酒精溶液7T12760C°正火（空冷）索氏體+粒狀滲碳體3-4%硝酸酒精溶液8T12760C°淬火（水冷）隱晶馬氏體+粒狀滲碳體+殘余奧氏體3-4%硝酸酒精溶液9T12900C°淬火（水冷）200C°回火針狀馬氏體+粒狀滲碳體+殘余奧氏體3-4%硝酸酒精溶液1016Mn920C°淬火（水冷）板條馬氏體3-4%硝酸酒精溶液111.3%C1100C°淬火（水冷）竹葉、針狀馬氏體+殘余奧氏體3-4%硝酸酒精溶液碳鋼熱處理后的組織表2-1碳鋼熱處理后組織觀察2、實驗設(shè)備和材料

多媒體計算機、金相顯微鏡、碳鋼熱處理后的組織試樣一套及照片。碳鋼熱處理后組織觀察四、實驗報告要求1、實驗?zāi)康?、畫出所觀察的顯微組織示意圖，并標(biāo)明：材料名稱、狀態(tài)、組織、放大倍數(shù)、侵蝕劑。并將組織組成物名稱以箭頭引出標(biāo)明。3、分析45鋼760C°水淬與45鋼860C°油淬組織的區(qū)別。若45鋼淬火后硬度不足，如何根據(jù)組織分析其原因是淬火加熱溫度不足，還是冷卻速度不夠？碳鋼熱處理后組織觀察材料：1.3%C

狀態(tài)：1100°C水淬

組織：竹葉、針狀、閃電狀馬氏體+殘余奧氏體

放大倍數(shù)：400X

侵蝕劑：3-4%硝酸酒精溶液殘余奧氏體閃電狀馬氏體竹葉、針狀馬氏體碳鋼熱處理后組織觀察

江蘇大學(xué)

材料科學(xué)與工程學(xué)院

材料實驗中心

二○○二年六月

再見

碳鋼熱處理后組織觀察45鋼正火400X碳鋼熱處理后組織觀察45鋼860C°水淬400X碳鋼熱處理后組織觀察45鋼860C°油淬400X碳鋼熱處理后組織觀察45鋼860C°水淬400C°回火400X碳鋼熱處理后組織觀察45鋼860C°水淬600C°回火400X碳鋼熱處理后組織觀察45鋼760C°水淬400