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钢中常见显微组织的鉴别

2012-11-27 39页 pdf 6MB 19阅读

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钢中常见显微组织的鉴别 钢中常见显微组织的鉴别 随着钢的成分不同以及处理工艺不同 ,钢中将出现:铁素体、渗碳体、珠光体 、魏式组织、贝氏体(其中又分为上贝氏 体、下贝氏体、和粒状贝氏体)、奥氏体 、马氏体、回火马氏体、回火托氏体、回 火李氏体。现简单介绍一下这些组织的基 本形态,以便在实践中加以区别。 属bcc结构,呈等轴多边形晶粒分布 。铁素体软而韧,硬度为30~100HB。 在碳钢中它是碳在α-Fe中的固溶体 ;在合金钢中,则是碳和合金元素在 α-Fe中的固溶体。 碳在α-Fe中的溶解量很低,在AC1温 度,碳的最大溶解量为0.0218...
钢中常见显微组织的鉴别
钢中常见显微组织的鉴别 随着钢的成分不同以及处理工艺不同 ,钢中将出现:铁素体、渗碳体、珠光体 、魏式组织、贝氏体(其中又分为上贝氏 体、下贝氏体、和粒状贝氏体)、奥氏体 、马氏体、回火马氏体、回火托氏体、回 火李氏体。现简单介绍一下这些组织的基 本形态,以便在实践中加以区别。 属bcc结构,呈等轴多边形晶粒分布 。铁素体软而韧,硬度为30~100HB。 在碳钢中它是碳在α-Fe中的固溶体 ;在合金钢中,则是碳和合金元素在 α-Fe中的固溶体。 碳在α-Fe中的溶解量很低,在AC1温 度,碳的最大溶解量为0.0218%,但 随温度下降的溶解度则降至0.0084% ,因而在缓冷条件下铁素体晶界处会 出现三次渗碳体。随钢中碳含量增加 ,铁素体量相对减少,珠光体量增加 ,此时铁素体则是网络状和月牙状。 铁素体 铁素体 200× 铁素体 铁素体 铁素体 500× 轧制电工纯铁 铁素体 500× 退火态 是铁和碳的化合物,Fe3C ,其含碳量为6.69%,在合 金中形成(Fe,M)3C,渗碳 体硬而脆,硬度为800HB。 在钢中常呈网络状、半网 状、片状、针片状和粒状 分布。 渗碳体 网状渗碳体 200× 针状渗碳体(魏氏组织) 200× 网状、粒状、三次渗碳体 500× 粒状渗碳体 500× T12 退火态 500× 珠光体是铁素体和渗碳体的机械 混合物,它是钢的共析转变产物 ,其形态是铁素体和渗碳体彼此 相间形如指纹,呈层状排列。 按碳化物分布形态又可分为片状 珠光体和球状珠光体二种。 片状珠光体又可分为粗片状、中 片状和细片状三种。 片状珠光体 200 × 珠光体 T8 退火态 500× 球状珠光体 球状珠光体,经球化退火获得,渗碳体成球粒状分布在铁素 体基体上;渗碳体球粒大小,取决于球化退火工艺,特别是 冷却速度。球状珠光体可分为粗球状、球状和细球状和点状 四种珠光体 球状珠光体 500x 球状珠光体 球状珠光体 1000x 亚共析钢加热时因过热而形成粗晶 ,冷却时又快,故铁素体除沿奥氏 体晶界成网状析出外,还有一部分 铁素体从晶界向晶内按切变机制形 成并排成针状独自析出,这种分布 形态的组织称为魏氏组织。 过热过共析钢冷却时渗碳体也会形 成针状自晶界向晶内延伸而形成魏 氏组织。 魏氏组织 粗晶魏氏组织 200× 魏氏组织 粗晶魏氏组织铁素体 200× 魏氏组织渗碳体 200× 5、贝氏体 是钢的奥氏体在珠光体转变区以下,Ms点以 上的中温区转变的产物。它也是铁素体与渗碳 体两相组织的机械混合物,但形态多变,不象 珠光体那样呈层状排列。 从形状特征来看,可将贝氏体分为羽毛状、针 状和粒状三类。 上贝氏体特征是:条状铁素体大体平行排 列,其间分布有与铁素体针轴平行的细条 状(或细短杆状)渗碳体,呈羽毛状。 上贝氏体 羽毛状贝氏体 500× 羽毛状贝氏体 500× 下贝氏体呈细针片状,有一定 取向,较淬火马氏体易受侵蚀 ,极似回火马氏体,在光镜下 极难区别,在电镜下极易区分 ;在针状铁素体内沉淀有碳化 物,且其排列取向与铁素体片 的长轴成55~60度,下贝氏体 内不含孪晶,有较多的位错。 下贝氏体 下贝氏体、马氏体、残 奥及少量羽毛状马氏体 200× 下贝氏体、马氏体、残余奥氏体 200× 粒状贝氏体:外形相当于多边形的铁素体,内 有许多不规则小岛状的组织。 当钢的奥氏体冷至稍高于上贝氏体形成温度时 ,析出铁素体有一部分碳原子从铁素体并通过 铁素体/奥氏体相界迁移到奥氏体内,使奥氏体 不均匀富碳,从而使奥氏体向铁素体的转变被 抑制。这些奥氏体区域一般型如孤岛,呈粒状 或长条状,分布在铁素体基体上,在连续冷却 过程中,根据奥氏体的成分及冷却条件,粒贝 内的奥氏体可以发生如下几种变化。 (1)可以全部或部分分 解为铁素体和碳化物。在 电镜下可见到弥散多向分 布的粒状、杆状或小块状 碳化物。 (2)可能部分转变为马 氏体,在光镜下呈综黄色 (3)仍保持富碳奥氏体 粒状贝氏体 200× 粒状贝氏体 空冷贝氏体钢 500× 空冷贝氏体钢 200× 粒状贝氏体,铁素体基 体上布有颗粒状碳化物 (小岛组织原为富碳奥 氏体,冷却时分解为铁 素体及碳化物,或转变 为马氏体或仍为富碳奥 氏体颗粒)。 粒状贝氏体 10000× 粒状贝氏体 羽毛状贝氏体,基体为 铁素体,条状碳化物于 铁素体片边缘析出。 羽毛状贝氏体 羽毛状贝氏体 8000x 下贝氏体,针状铁素 体上布有小片状碳化 物,片状碳化物于铁 素体的长轴大致是 55~60度角。 下贝氏体 8000x 下贝氏体 6、奥氏体 在碳钢(或合金钢)中,奥氏体是碳(和合金元素)固溶 于γ-Fe的固溶体,具有面心立方结构,它是高温相。在 碳素或合金结构钢中奥氏体在冷却过程中转变为其他相。 只有在高碳钢和渗碳钢渗碳高温淬火后奥氏体才能残留在 马氏体的间隙中存在,不易受侵蚀呈白色。 奥氏体 200× www.bzfxw.com T12钢淬火后残A 500× 20CrMnTi渗碳淬火 M+残A+K 400x www.bzfxw.com 7、马氏体 是碳(合金元素)溶于α-Fe中的过饱和固溶体 。是过冷奥氏体快速冷却,在Ms与Mf点之间的切 变方式发生转变的产物。 这时碳(和合金元素)来不及扩散只是由γ-Fe 的晶格(面心)转变为α-Fe的晶格(体心), 即碳在γ-Fe中的固溶体(奥氏体)转变为碳在 α-Fe中的固溶体,故马氏体转变是“无扩散”的 根据马氏体金相形态特征,可分为板条状马氏体 (低碳)和针状马氏体。 www.bzfxw.com 板条状马氏体,又称低碳马氏体。 其基本特征是:尺寸大致相同的细马氏体条 定向平行排列,组成马氏体束或马氏体领域 ;在领域与领域之间位向差大,一颗原始奥 氏体晶粒内可以形成几个不同取向的领域。 由于板条状马氏体形成的温度较高,在冷却 过程中,必然发生自回火现象,在形成的马 氏体内部析出碳化物,故它易受侵蚀发暗。 www.bzfxw.com 20#钢低碳马氏体 630x 低碳马氏体晶粒呈一定角度相交 10000x www.bzfxw.com 低碳马氏体 200× 低碳马氏体 500× www.bzfxw.com 针状马氏体,又称片状马氏体或高碳马氏体 ,它的基本特征是:在一个奥氏体晶粒内形 成的第一片马氏体片较粗大,往往贯穿整个 晶粒,将奥氏体晶粒加以分割,使以后形成 的马氏体大小受到限制,因此片状马氏体的 大小不一,分布无规则。针状马氏体按一定 方位形成。在马氏体针叶中有一中脊面,碳 量越高,越明显,且马氏体也越尖,同时在 马氏体间伴有白色残留奥氏体。 www.bzfxw.com 粗针状马氏体+残A+颗粒状K 500x 过热粗马氏体+残留奥氏体, 粗针马氏体有中脊线和小 裂纹 1000x www.bzfxw.com 40Cr中碳M,片针状马氏体(栾晶) 和基体板条M 12000x40Cr中碳M,部分M成排分布 600x T8钢片状M,600x 8、回火马氏体 马氏体经低温回火后,自马氏体中 析出ε-碳化物,是无规则分布, 故仍具有马氏体针状特征。仅比淬 火马氏体易受侵蚀变暗。 9、回火托氏体 淬火马氏体经中温回火产物,其特征是:马 氏体针状形态将逐步消失,但仍隐约可见( 含铬合金钢,其合金铁素体的再结晶温度较 高,故仍保持着针状形态),析出的碳化物 细小,在光镜下难以分辨清楚,只有电镜下 才可见到碳化物颗粒,他极易受侵蚀而使组 织变黑。如果回火温度偏上限或保留时间稍 长,则使针叶呈白色;此时碳化物偏聚于针 叶边缘,这时钢的硬度稍低,且强度下降。 回火针状屈氏体 500x 回火屈氏体,电镜下铁素体基体上分布有细粒状渗碳体 20000x 10、回火索氏体 淬火马氏体经高温回火后的产物。其特征是 :索氏体基体上布有细小颗粒状碳化物,在 光镜下能分辨清楚。这种组织又称调质组织 ,它具有良好的强度和韧性的配合。 铁素体上的细颗粒状碳化物越是细小,则其 硬度和强度稍高,韧性则稍差些;反之,硬 度及强度较低,而韧性则高些。 保持马氏体位向布 的索氏体 500x 保持马氏体位向的回火索氏体 15000x 基体铁素体,白色颗粒为碳化物 保持马氏体位向布 的回火索氏体 500x Excellence in Materialography www.struers.com
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