碳钢的热处理后组织观察（PPT30页)

碳钢热处理后显微组织观察材料科学实验室•实验目的观察和研究碳钢经不同热处理后显微组织的特点；了解热处理工艺对钢组织和性能的影响材料科学实验室•实验仪器与材料仪器：XJP-3A(双目)金相显微镜；XJP-3C(双目)金相显微镜；材料：经过不同热处理后金相试样一套材料科学实验室什么是碳钢的热处理?热处理：将钢在固态下加热到预定的温度，保温一定的时间，然后以预定的方式冷却下来的一种热加工工艺。包含有“四火”：退火、正火、淬火和回火。材料科学实验室共析钢的过冷奥氏体等温转变曲线0材料科学实验室过冷奥氏体等温转变产物A→过饱和F+极细小碳化物仅C原子扩散而无Fe原子扩散马氏体下贝氏体B下上贝氏体B上屈氏体T索氏体S珠光体是P显微组织强度硬度片层间距：0.3μmA1~650℃过冷度极大，C、Fe原子均不能进行扩散，C在α铁中过饱和固溶体。具有高强度和硬度。Ms~MF350℃~MS550~350℃片层间距：小于0.1μm600~550℃片层间距：0.1~0.3μm650~600℃性能温度材料科学实验室上贝氏体下贝氏体金相TEM材料科学实验室马氏体的组织形态a)板条状马氏体Wc0.25%亚结构：高密度的位错性能：有相当高的塑、韧性。b)针状马氏体呈针状或竹叶状Wc1.0%亚结构：孪晶性能：脆性较大c)当0.25Wc1%时，马氏的形态应二者混合物。材料科学实验室钢的临界温度及热处理温度范围钢号临界点温度℃淬火/退火温度Ac1Ac3AccmAr1Ar345#724780682760840~860T12730820700760~800材料科学实验室45钢经不同热处理后的显微组织860℃水淬和600℃回火860℃水淬和400℃回火860℃水淬和200℃回火淬火：1000℃水冷淬火：860℃油冷淬火：860℃水冷淬火：760℃水冷正火：860℃空冷退火：860℃炉冷处理方法等轴状F+粒状Fe3C9针状F+不规则粒状Fe3C8回火马氏体（暗黑色细针）+残余奥氏体7M粗板＋粗针+残余奥氏体（亮白色）6M板状＋片状+屈氏体T（暗黑色块状）5M板状＋片状+残余奥氏体（亮白色）4M板状＋片状+F（白色块状）3细P+F（块状）2P+F（呈亮白色块状）45钢1显微组织材料编号回火是将碳钢加热到AC1以下某一温度，保温一定时间后在空气或油中冷却。其目的是消除或降低淬火产生的内应力，降低脆性提高韧性。回火分为低温回火、中温回火和高温回火材料科学实验室材料:45钢处理状态：860℃退火显微组织：珠光体+铁素体（呈亮白色块状）PF材料科学实验室材料:45钢处理状态：860℃正火显微组织：索氏体+铁素体（白色块状）SF材料科学实验室SF材料科学实验室材料:45钢处理状态：760℃水冷淬火显微组织：M板状＋片状+部分铁素体（白色块状）FM材料科学实验室FM板M针材料科学实验室材料:45钢处理状态：860℃水冷淬火显微组织：M板状＋片状+A残余奥氏体（亮白色状）A’M板M针材料科学实验室材料:45钢处理状态：860℃油冷淬火显微组织：M片状+板状(白色）＋屈氏体（黑色块）TM板+针材料科学实验室TM板M针材料科学实验室材料:45钢处理状态：1000℃水冷淬火显微组织：M粗板状＋粗片状+A残余容易引起变形或断裂A’M粗板M粗针材料科学实验室材料：45钢处理方法：860℃水淬+200℃回火显微组织：M回（呈暗黑色细针状）在这个过程中，马氏体开始发生部分分解，析出ε碳化物与过饱和度的固溶体共格。内应力减少。MNA’材料科学实验室材料:45钢处理状态：860℃水淬+400℃回火显微组织：T回—饱和F针状＋不规则粒状渗碳体（白色小颗粒）回火温度大于200℃后，残余奥氏体发生分解，转变为M回或B下；M快速分解，碳从过饱和固溶体中析出而转变为F，ε碳化物转变成颗粒状渗碳体。内应力消失，硬度有所降低，塑性韧性提高。材料科学实验室材料:45钢处理状态：860℃水淬+600℃回火显微组织：回火索氏体(等轴状F＋粒状渗碳体)当回火温度继续升高，将发生基体α相回复和再结晶碳化物的聚集长大。具有良好的综合机械性能。材料科学实验室与过冷奥氏体等温转变得到的屈氏体、索氏体相比，在强度、硬度相同的同时，回火屈氏体、回火索氏体的塑性和韧性更好，原因是回火屈氏体、回火索氏体的渗碳体是粒状的而后者为片状。材料科学实验室T12钢经不同热处理后的显微组织编号材料处理方法显微组织1T12760℃球化退火F+球状Fe3C（细粒状）2780℃水淬和200℃回火细针M+粒状Fe3C（亮白色）31000℃水淬和200℃回火粗片状M+残余奥氏体（亮白色）因此在工业生产中，为防止高碳M中出现裂纹，往往采用较低的淬火温度和缩短保温时间，以求获得针M和减少M的含碳量。材料科学实验室材料:T12钢处理状态：760℃球化退火显微组织：P球状（F白＋粒状渗碳体）F粒状Fe3CF粒状Fe3C材料科学实验室材料:T12钢处理状态：780℃水淬显微组织：细针M+粒状渗碳体（亮白色）组织除了形成M外，保留有渗碳体组织，增加了钢的硬度和耐磨性。M细针粒状Fe3C粒状Fe3CM细针材料科学实验室材料：T12钢处理状态：1000水冷淬火显微组织：粗片马氏体+残余奥氏体（亮白色）A‘达到15~30%。不仅钢的硬度耐磨性、韧性下降，而且变形和开裂倾向增大，这是由于A晶粒过大和M的含碳量过高所致.M粗针M粗针A’A残材料科学实验室实验报告要求画出今天观察的9种试样的显微组织示意图，并注明材料名称、处理方法、金相组织、放大倍数和浸腐蚀剂；完成以下两道问答题：分析比较T12钢经780℃水淬和200℃回火以及T12钢经1000℃水淬和200℃回火的组织差别及性能特点比较等温冷却等到的M、T、S和淬回火得到的MN、TN、SN的组织形态和性能差异材料科学实验室分析比较T12钢经780℃水淬和200℃回火以及T12钢经1000℃水淬和200℃回火的组织差别及性能特点T12钢加热到780℃生成的组织是奥氏体和粒状的渗碳体，然后再水冷后组织为马氏体和粒状的渗碳体，再回火后得到回火马氏体和粒状的渗碳体。从组织上看，由于温度低，得到的马氏体非常细小，所以其机械性能良好；而当T12钢加热到1100℃水冷后马氏体非常粗大，回火后其回火马氏体仍然保持粗大形貌，故其机械性能非常差。材料科学实验室•比较等温冷却等到的M、T、S和淬回火得到的MN、TN、SN的组织形态和性能差异回火托氏体、回火索氏体是淬火时的产物它们的的渗碳体是粒状，并均匀地分布在铁素体基体上，而等温冷却得到的索氏体和托氏体，其渗碳体是呈片状，回火组织较淬火组织在相同硬度下具有较高的强度、塑性和韧性。