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
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×
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T12钢淬火后残A 500× 20CrMnTi渗碳淬火 M+残A+K 400x
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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。
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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。
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20#钢低碳马氏体 630x 低碳马氏体晶粒呈一定角度相交 10000x
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低碳马氏体 200×
低碳马氏体 500×
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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。
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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
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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
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