碳鋼熱處理后的顯微組織觀察與分析

1、碳鋼熱處理后的顯微組織觀察與分析實驗?zāi)康膶嶒炚f明實驗內(nèi)容 實驗方法指導(dǎo)實驗報告要求思考題一：實驗?zāi)康?觀察和研究碳鋼經(jīng)不同形式熱處理后顯微組織的特點.（2） 了解熱處理工藝對碳鋼硬度的影響.二：實驗說明碳鋼經(jīng)熱處理后的組織可以是接近平衡狀態(tài)如退火、正火的組織,也可以是不平衡組織如淬火組織.因此在研究熱處理后的組織時,不但要用鐵碳相圖, 還要用鋼的C曲線來分析.圖1為共析碳鋼的C曲線,圖2為45鋼連續(xù)冷卻的CCT曲線.An 冷M時間/log r2001000 5圖1共析碳鋼的c曲線HK4肚75274274 224曲 _ 1 _ |101021(時間/log r圖2 45鋼的CCT曲線C曲線能說明

2、在不同冷卻條件下過冷奧氏體在不同溫度范圍內(nèi)發(fā)生不同類型的轉(zhuǎn)變過程及能得到哪些組織.1 .碳鋼的退火和正火組織亞共析碳鋼如40、45鋼等一般采用完全退火, 經(jīng)退火后可得接近于平衡狀態(tài)的組織,其 組織形態(tài)特征已在實驗 l中加以分析和觀察圖3過共析碳素工具鋼如T10、T12鋼等那么采用球化退火,T12鋼經(jīng)球化退火后,組織中的二次滲碳體和珠光體中的滲碳體都呈球狀或粒狀,圖中均勻分散的細(xì)小粒狀組織就是粒狀滲碳體.2 .鋼的淬火組織含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)相當(dāng)于亞共析成分的奧氏體淬火后得到馬氏體.馬氏體組織為板條狀或針狀,20鋼經(jīng)淬火后將得到板條狀馬氏體.在光學(xué)顯微鏡下,其形態(tài)呈現(xiàn)為一束束相互平行的細(xì)條狀馬氏體群.在

3、一個奧氏體晶粒內(nèi)可有幾束不同取向的馬氏體群,每束條與條之間以小角度晶界分開,束與束之間具有較大的位向差,如圖 4所示.圖3 T12 鋼球化退火組織圖4低碳馬氏體組織45鋼經(jīng)正常淬火后將得到細(xì)針狀馬氏體和板條狀馬氏體的混合組織,如圖 5所示.由于馬 氏體針非常細(xì)小,故在顯微鏡下不易分清.45鋼加熱至860 c后油淬,得到的組織將是馬氏體和局部托氏體或混有少量的上貝氏體,如圖6所示.碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)相當(dāng)于共析成分的奧氏體等溫淬火后得到貝氏體,如T8鋼在550350 C及350 cMs溫度范圍內(nèi)等溫淬火,過冷奧氏體將分別轉(zhuǎn)變?yōu)樯县愂象w和下 貝氏體.上貝氏體是由成束平行排列的條狀鐵素體和條間斷續(xù)分布的滲碳體

4、所組成的片層狀 組織,當(dāng)轉(zhuǎn)變量不多時,在光學(xué)顯微鏡下可看到成束的鐵素體在奧氏體晶界內(nèi)伸展,具有羽毛狀特性,如圖7所示.圖5 45鋼正常淬火組織圖6 45鋼油淬組織圖7上貝氏體組織特征下貝氏體是在片狀鐵素體內(nèi)部沉淀有碳化物的組織.由于易受浸蝕,所以在顯微鏡下呈黑色針狀特征,如圖 8所示.在觀察上、下貝氏體組織時,應(yīng)注意為顯示貝氏體組織形態(tài), 試樣的處理條件一般是在 等溫度下保持不長的時間后即在水中冷卻,因此只形成局部貝氏體, 顯微組織中呈白亮色的基體局部為淬火馬氏體組織.含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)相當(dāng)于過共析成分的奧氏體淬火后除得到針狀馬氏體外,還有較多的剩余奧氏體.T12碳鋼在正常溫度淬火后將得到細(xì)小針狀馬

5、氏體加局部未溶人奧氏體中的球形 滲碳體和少量剩余奧氏體,如圖4. 9所示.但是當(dāng)把此鋼加熱到較高溫度淬火時,顯微鏡組織中出現(xiàn)粗大針狀馬氏體,并在馬氏體針之間看到亮白色的剩余奧氏體,如圖10所示.圖10 T12 鋼1000 C油淬組圖8下貝氏體組織特征圖9 T12鋼正常淬火組織織3 .碳鋼回火后的組織淬火鋼經(jīng)不同溫度回火后所得到的組織不同,通常按組織特征分為一下三種.(1)回火馬氏體.淬火鋼經(jīng)低溫回火(150250 C),馬氏體內(nèi)脫溶沉淀析出高度彌散的碳化物質(zhì)點,這種組織成為回火馬氏體.回火馬氏體仍保持針狀特征,但容易浸蝕,故顏色比淬火馬氏體深些, 是暗黑色的針狀組織,如圖11所示.回火馬氏體具

6、有高的強(qiáng)度和硬度,而韌性和塑性叫淬火馬氏體有明顯改善.(2)回火托氏體.淬火鋼經(jīng)中溫回火(350500 C)得到在鐵素體基體中彌散分布著微小狀滲碳體的組織,稱為回火托氏體.回火托氏體中的鐵素體仍然根本保持原來針狀馬氏體 的形態(tài),滲碳體那么呈細(xì)小的顆粒狀,在光學(xué)顯微鏡下不易分辨清楚,故呈暗黑色,如圖12所示.回火托氏體有較好的強(qiáng)度、硬度、韌性和很好的彈性.(3)回火索氏體.淬火鋼高溫回火 (500650 C)得到的組織稱為回火索氏體,其特征 是已經(jīng)聚集長大了的滲碳體顆粒均勻分布在鐵素體基體上.回火索氏體中的鐵素體已不呈針狀形態(tài)而呈等軸狀,如圖13所示.回火索氏體具有強(qiáng)度、 韌性和塑性較好的綜合機(jī)

7、械性能.圖11回火馬氏體組織圖12回火托氏體組織圖13回火索氏體組織三：實驗內(nèi)容典型牌號碳鋼經(jīng)不同熱處理后的狀態(tài)如表1所示試樣號鋼號熱處理條件浸蝕劑放大倍數(shù)145860 c爐冷(退火)3夕6硝酸酒精溶液200450245860 C空冷(正火)3夕6硝酸酒精溶液200450345860 c加熱、油淬3夕6硝酸酒精溶液|450600445860 c加熱、油淬3夕6硝酸酒精溶液|450600545860 C水淬、200 C回火3夕6硝酸酒精溶液|450600645860 C水淬、400 C回火3夕6硝酸酒精溶液450600745860 C水淬、600 C回火3夕6硝酸酒精溶液450600820100

8、0 C加熱、水淬3夕6硝酸酒精溶液4506009T8440 C等溫lls、水冷3夕6硝酸酒精溶液45060010T8290 C等溫3min、水冷3夕6硝酸酒精溶液45060011T121000 C加熱、水淬3夕6硝酸酒精溶液45060012T12780 C加熱、水淬3夕6硝酸酒精溶液45060013T12球化退火3夕6硝酸酒精溶液|450600四：實驗方法指導(dǎo)(1)領(lǐng)取一套金相試樣, 在金相顯微鏡下觀察.觀察時要根據(jù) Fe-Fe3C相圖和鋼的C曲線來分析確定不同熱處理條下各種組織的形成原因.(2)對于經(jīng)過不同熱處理后的組織,要采用比照的方式進(jìn)行分析研究,例如,退火與正火、水淬與油淬、淬火馬氏體與回火馬氏體等.(3)畫出所觀察到的、指定的幾種典型顯微組織形態(tài)特征,并注明組織名稱、熱處理條件及 放大倍數(shù)等.(4)在了解洛氏硬度計的構(gòu)造及操作方法之后,測定 45鋼經(jīng)不同熱處理后的硬度,并記錄 所測得的硬度數(shù)據(jù).五：實驗報告要求(1)寫出實驗?zāi)康?(2)運用鐵碳相圖及相應(yīng)鋼種的C曲線,根據(jù)具體的熱處理條件分析所得組織及特征,并畫出所觀察試樣的顯微組織示意圖.(3)列出全部硬度測定數(shù)據(jù),分析冷卻方法及回火溫度對碳鋼性能(硬度)的影響,畫出回火溫度同硬度的關(guān)系曲線,并說明硬度變化的原因.六：思考題(1