1、碳鋼熱處理后的顯微組織觀察與分析實驗目的實驗說明實驗內容 實驗方法指導實驗報告要求思考題一：實驗目的1觀察和研究碳鋼經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：實驗說明碳鋼經熱處理后的組織可以是接近平衡狀態如退火、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發生不同類型的轉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, 經退火后可得接近于平衡狀態的組織,其 組織形態特征已在實驗 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,圖中均勻分散的細小粒狀組織就是粒狀滲碳體.2 .鋼的淬火組織含碳質量分數相當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鋼經淬火后將得到板條狀馬氏體.在光學顯微鏡下,其形態呈現為一束束相互平行的細條狀馬氏體群.在

3、一個奧氏體晶粒內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鋼經正常淬火后將得到細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.碳質量分數相當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溫度范圍內等溫淬火,過冷奧氏體將分別轉變為上貝氏體和下 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分布的滲碳體

4、所組成的片層狀 組織,當轉變量不多時,在光學顯微鏡下可看到成束的鐵素體在奧氏體晶界內伸展,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,應注意為顯示貝氏體組織形態, 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.含碳質量分數相當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.但是當把此鋼加熱到較高溫度淬火時,顯微鏡組織中出現粗大針狀馬氏體,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.淬火鋼經低溫回火(150250 C),馬氏體內脫溶沉淀析出高度彌散的碳化物質點,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,滲碳體那么呈細小的顆粒狀,在光學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而呈等軸狀,如圖13所示.回火索氏體具有強度、 韌性和塑性較好的綜合機

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：實驗內容典型牌號碳鋼經不同熱處理后的狀態如表1所示試樣號鋼號熱處理條件浸蝕劑放大倍數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(1)領取一套金相試樣, 在金相顯微鏡下觀察.觀察時要根據 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)對于經過不同熱處理后的組織,要采用比照的方式進行分析研究,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特征,并注明組織名稱、熱處理條件及 放大倍數等.(4)在了解洛氏硬度計的構造及操作方法之后,測定 45鋼經不同熱處理后的硬度,并記錄 所測得的硬度數據.五：實驗報告要求(1)寫出實驗目的.(2)運用鐵碳相圖及相應鋼種的C曲線,根據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據,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系曲線,并說明硬度變化的原因.六：思考題(1