钢铁材料常见金相组织相图

1、钢铁材料常见金相组织简介在Fe-Fe3C系中，可配制多种成分不同的铁碳合金，他们在不同温度下的平衡组织各不相同，但由几个基本相（铁素体F、奥氏体A和渗碳体Fe3C）组成。这些基本相以机械混合物的形式结合，形成了钢铁中丰富多彩的金相组织结构。常见的金相组织有下列八种：一、铁素体铁素体（femte，缩写FN,用F表示），纯铁在912C以下为具有体心立方晶格。碳溶于a-Fe中的间隙固溶体称为铁素体，以符号F表示。这部分铁素体称为先共析铁素体或组织上自由的铁素体。随形成条件不同，先共析铁素体具有不同形态，如等轴形、沿晶形、纺锤形、锯齿形和针状等。铁素体还是珠光体组织的基体。在碳钢和低合金钢的热轧（正火

2、）和退火组织中，铁素体是主要组成相；铁素体的成分和组织对钢的工艺性能有重要影响，在某些场合下对钢的使用性能也有影响。碳溶入S-Fe中形成间隙固溶体，呈体心立方晶格结构，因存在的温度较高，故称高温铁素体或8固溶体，用8表示,在1394C以上存在，在1495c时溶碳量最大。碳的质量分数为0.09%。图1:铁素体、奥氏体碳溶于r-Fe晶格间隙中形成的间隙固溶体称为奥氏体，具有面心立方结构，为高温相，用符号A表示。奥氏体在1148C有最大溶解度2.11%C,727C时可固溶0.77%C;强度和硬度比铁素体高，塑性和韧性良好，并且无磁性，具体力学性能与含碳量和晶粒大小有关，一般为170220HBS、=4

3、050%。TRIP钢（变塑钢）即是基于奥氏体塑性、柔韧性良好的基础开发的钢材，利用残余奥氏体的应变诱发相变及相变诱发塑性提高了钢板的塑性，并改善了钢板的成形性能。碳素或合金结构钢中的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，其金相组织由于不易受侵蚀而呈白色。三、渗碳体渗碳体（cementite）,指铁碳合金按亚稳定平衡系统凝固和冷却转变时析出的Fe3c型碳化物。渗碳体的分子式为Fe3C,它是一种具有复杂晶格结构的间隙化合物。分为一次渗碳体（从液体相中析出）、二次渗碳体（从奥氏体中析出）和三次渗碳体（从铁素体中析出）。图2：渗碳体四、

4、珠光体珠光体是由铁素体和渗碳体组成的机械混合物，用符号P表示。其力学性能介于铁素体和渗碳体之间，强度较高，硬度适中，有一定的塑性。珠光体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粒状珠光体二种。（1）片状珠光体：又可分为粗片状、中片状和细片状三种。(2)粒状珠光体：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，取决于球化五、贝氏体奥氏体钢等温淬火后的产物。是将钢件奥氏体化，使之快冷到贝氏体转变温度区间(260400等温保退火工艺，特别是冷却速度。粒状珠光体可分为粗球状、球状、细球状和点状四种珠光体。持，使奥氏

5、体转变为贝氏体。贝氏体具有较高的强韧性配合。在硬度相同的情况下贝氏体组织的耐磨性明显优于马氏体，可以达到马氏体的13倍(1)上贝氏体：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。(2)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5560度，下贝氏体内不含挛晶，有较多的位错。(3)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。图5:贝氏体六、魏氏组织不易锌火钢焊接热影响区中的过热区，由于奥氏体晶

6、粒长得非常粗大，这种粗大的奥氏体在较快的冷却速度下会形成一种特殊的过热组织。区焊接热影响中的过热区，由于奥氏体晶粒长得非常粗大，这种粗大的奥氏体在较快的冷却速度下会形成一种特殊的过热组织，其组织特征为在一个粗大的奥氏体晶粒内会形成许多平行的铁素体(渗碳体)针片，在铁素体针片之间的剩余奥氏体最后转变为珠光体，这种过热组织称为铁素体(渗碳体)魏氏组织。简单说来，就是在奥氏体晶粒较粗大，冷却速度适宜时，钢中的先共析相以针片状形态与片状珠光体混合存在的复相组织。魏氏组织不仅晶粒粗大，而且由于大量铁素体针片形成的脆弱面，使金属的的柔韧性急速下降,这是不易淬火钢焊接接头变脆的一个主要原因。七、马氏体马氏体

7、（martensite）,另称麻田散铁（若母相元素为铁，则可称为麻田散铁），是黑色金属材料的一种组织名称，中高碳钢中加速冷却通常能够获得这种组织。其为纯金属或合金从某一固相转变成另一固相时的产物；在转变过程中，原子不扩散，化学成分不改变，但晶格发生变化，同时新旧相间维持一定的位向关系并且具有切变共格的特征。最先由德国冶金学家AdolfMartens（1850-1914）于19世纪90年代在一种硬矿物中发现。马氏体的三维组织形态通常有片状（plate）或者板条状（lath），但是在金相观察中（二维）通常表现为针状（needle-shaped），这也是为什么在一些地方通常描述为针状的原因。马氏体的

8、晶体结构为体心四方结构（BCT）。高的强度和硬度是钢中马氏体的主要特征之一。板条状马氏体：又称低碳马氏体。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。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。（3）淬火后形成的马氏体经过回火还可以形成三种特殊的金相组织：（i）回火马氏体：指淬火时形成的片状马氏体（晶体结构为体心四方）于回火第一阶段发生分解一其中的碳以过渡碳化

9、物的形式脱溶一所形成的、在固溶体基体（晶体结构已变为体心立方）内弥散分布着极其细小的过渡碳化物薄片（与基体的界面是共格界面）的复相组织；这种组织在金相（光学）显微镜下即使放大到最大倍率也分辨不出其内部构造，只看到其整体是黑针（黑针的外形与淬火时形成的片状马氏体（亦称“a马氏体”）的白针基本相同），这种黑针称为“回火马氏体”。（ii）回火屈氏体：淬火马氏体经中温回火的产物，其特征是：马氏体针状形态将逐步消失，但仍隐约可见（含铭合金钢，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，极易受侵蚀而使组织变黑。如果回火温度偏上限

10、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。（iii）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。图8：针状马氏体图9：回火索氏体八、莱氏体莱氏体是钢铁材料基本组织结构中的一种，常温下为珠光体、渗碳体和共晶渗碳体的混合物。由液态铁碳合金发生共晶转变形成的奥氏体和渗碳体所组成，其含碳量为coc=4.3%。是1882年阿道夫莱德布尔发现的。液态铁碳合金在1147C左右会发生共晶转变，含碳量为4.3%的液态铁碳合金会转化为含碳量为2.11%的奥氏体和6.67%的渗碳体两种晶体的机械混合物，其比例大约是1:1。L4.3%-Ld（位.11%+Fe3c）随着温度的降低，莱氏体中总碳含量组成不变，但其中的组分奥氏体和渗碳体的比例在发生改变。当温度降到727C以下时，莱氏体中的奥氏体成分会发生共析转变，生成铁素体和渗碳体层状分布的珠光体。Y0.77%一P（a0.0218%+Fe3C）,所以727c以下时，莱氏体分解生成铁素体和渗碳体层状分布的珠光体。图10:莱氏体相关信息 紫外灯的两大常用无损检测行业标准20