常见固态相变组织

1、实验七 常见固态相变组织观察（Phase Transformation of Solids）实验学时：2 实验类型：综合前修课程名称：材料科学导论适用专业业：材料料科学与与工程实验目的的正正确识别别不同固固态相变变产生的的组织的的形貌，掌握其其特点。了了解马氏氏体相变变的可逆逆性。概述固态物质质内部发发生的组组织结构构变化称称为固态态相变。固态相相变包括括材料中中相成分分的变化化、结构构的变化化和有序序度的变变化，固固态相变变是材料料热处理理的基础础。热处处理是利利用材料料在加热热和冷却却过程中中发生的的相变，改变内内部的组组织与结结构，改改善材料料的性能能，充分分发挥材材料的潜潜力。共共析转

2、变变、贝氏氏体转变变、马氏氏体转变变的组织织形貌可可以在光光学显微微镜下获获得。到目前为为止，钢钢仍然是是应用最最多的工工程材料料。为了了使钢获获得所需需要的组组织性能能，充分分发挥钢钢材的潜潜力，必必须经过过热处理理。而大大多数热热处理工工艺都要要首先将将钢加热热到临界界点温度度以上形形成奥氏氏体，然然后再以以一定的的方式进进行冷却却。冷却却的过程程中，过过冷奥氏氏体在不不同的温温度区间间会发生生不同的的转变。对于共共析钢，在A115000区间发发生珠光光体转变变（共析析转变）；在5550Ms点区区间发生生贝氏体体转变；在Mss点以下下将发生生马氏体体转变。本次实实验，以以碳钢、低合金金钢为

3、例例，介绍绍一些常常见的固固态相变变的组织织形貌。珠光体是是铁素体体（）和渗渗碳体（Fe3C）的两两相混合合物。常常见的珠珠光体形形貌有两两种：片片状和粒粒状。图图（7-1）是是亚共析析钢455钢的室室温退火火组织，由珠光光体+先先共析铁铁素体组组成。图图片中颜颜色暗黑黑的是珠珠光体区区域。图图（7-3）是是过共析析钢T112的球球化处理理组织，由粒状状珠光体体+颗粒粒状二次次渗碳体体组成，可以对对应比较较图（77-4）T122钢的室室温退火火组织，是由层层片状珠珠光体+网状二二次渗碳碳体组成成。（7-11）455钢8330度退退火 （7-2）665钢退退火（7-33）T112钢球球化 （7-

4、44）T112钢退退火非共析钢钢过冷奥奥氏体转转变时，由于存存在先共共析转变变，根据据实际条条件的影影响，在在组织形形态上会会获得魏魏氏组织织。图（7-66）、（7-77）分别别是200Cr、445钢的的过热空空冷后的的室温组组织，先先共析铁铁素体呈呈现平行行排列的的“梳状”形貌，称为魏魏氏组织织。图（7-77）是TT12钢钢的过热热空冷组组织，退退火态下下呈现网网状的二二次渗碳碳体现在在呈现细细长针状状，成一一定角度度交错分分布。（7-55）200Cr钢111000度空冷冷 （7-6）445钢111000度空冷冷（7-77）T112钢-9700风冷 （77-8）65钢钢-8660空冷（放置于

5、于铁板上上）由于冷却却条件的的改变，一些转转变被抑抑制。图图（7-8）中中的图片片，是665钢的的空冷组组织，其其先共析析铁素体体几乎消消失迨尽尽，基本本上是珠珠光体组组织组成成。这是是发生了了伪共析析转变的的结果。此时的的珠光体体的成分分已经不不再是00.777%C，而是低低于0.77%C。可可以对比比图（77-2），655钢室温温退火组组织分析析。实际际上，在在图（77-5）、（77-6）中的珠珠光体，由于先先共析组组织的数数量被抑抑制，伪伪共析转转变的发发生，其其成分也也低于00.777%C。而图（7-77）中珠珠光体的的情况恰恰好相反反。贝氏体是是由过饱饱和铁素素体和渗渗碳体两两相组成

6、成的混合合物，钢钢中贝氏氏体组织织最常见见的基本本形态是是上贝氏氏体和下下贝氏体体。在光光学显微微镜下，上贝氏氏体呈羽羽毛状，对于共共析钢其其形成温温度约在在55003500之间；下贝氏氏体呈黑黑针状，对于共共析钢，其形成成温度在在35002440之间。根据奥奥氏体的的成分和和转变温温度的不不同，还还可以见见到粒状状贝氏体体、无碳碳贝氏体体、柱状状贝氏体体和反常常贝氏体体等形貌貌的贝氏氏体组织织。下面面的图（7-99）至（7-112），以655Mn为例例介绍下下贝氏体体、上贝贝氏体的的形貌及及出现转转变的温温度情况况。图（7-113）表表明，445钢在在进行淬淬火冷却却过程中中，当冷冷却速度度

7、不足时时，在组组织中也也会出现现上贝氏氏体组织织形貌。（7-99）655Mn8840度度3000度等温温4000秒 （7-110）665Mnn 8440度3350度度等温1160秒秒（7-111）665Mnn 8440度4400度度等温225秒 （7-12）65MMn8840度度5000度等温温14秒秒（7-113）445钢8830度度油淬钢中马氏氏体的组组织形态态主要有有两种类类型，一一种是板板条状马马氏体，一种是是片状马马氏体。板条状状马氏体体主要出出现在低低碳钢淬淬火的组组织中，所以又又称低碳碳马氏体体；如图图（7-14）。片状状马氏体体主要出出现在高高碳钢淬淬火组织织中，又又称高碳碳马

8、氏体体，如图图（7-15）。典型型的板条条状马氏氏体的是是由许多多成群的的平行马马氏体板板条组成成的。由由于板条条马氏体体中有高高密度的的位错，所以板板条马氏氏体又称称为位错错马氏体体。片状状马氏体体的形貌貌呈针片片状或竹竹叶状。故又称称针状马马氏体或或竹叶状状马氏体体。其立立体形态态是凸透透镜片状状，所以以又称透透镜马氏氏体。在在一个原原奥氏体体晶粒中中，首先先形成一一片贯穿穿整个晶晶粒的马马氏体片片，以后后形成的的马氏体体片尺寸寸受到了了限制，越是后后形成的的马氏体体片越小小。马氏氏体片之之间互不不平行。粗片状状马氏体体中常能能见到有有明显的的中脊，由于片片状马氏氏体中存存在孪晶晶亚结构构

9、，所以以又称片片状马氏氏体位孪孪晶马氏氏体。（7-114）220钢9980度度盐水淬淬火 （77-155）T113钢111000度水淬淬高碳钢淬淬火时，容易在在马氏体体组织中中形成显显微裂纹纹。这是是由于马马氏体的的比体积积大于奥奥氏体，并且含含碳量越越高差别别越大；马氏体体片形成成的速度度又很大大，在马马氏体形形成时，马氏体体片互相相撞击或或冲击奥奥氏体晶晶界而引引起相当当大的应应力造成成显微裂裂纹。为为了避免免粗大马马氏体的的出现，要严格格控制高高碳钢的的淬火加加热温度度，避免免出现粗粗大的奥奥氏体组组织。对于某些些可以随随温度的的升降而而消长的的马氏体体称为热热弹性马马氏体。其基本本理论

10、、概念以以课堂教教师讲述述为基础础；结合合课外阅阅读加深深了解。其记忆忆效应通通过实际际样品的的演示可可以直观观地了解解。多型性转转变即同同素异构构转变的的金相组组织，我我们用工工业纯铁铁来说明明。工业业纯铁在在9122以上时时是面心心立方结结构，金金相组织织中可以以见到含含有孪晶晶结构的的等轴晶晶粒，如如图（77-166）；在在9122发生同同素异构构转变，9122以下后后，组织织为体心心立方结结构，等等轴晶粒粒中见不不到孪晶晶形貌，如图（7-117）。在转变变前后没没有成分分变化，是所有有相变中中最简单单的一种种。（7-116）工工业纯铁铁高温金金相（9970） （7-117）工工业纯铁铁

11、室温退退火组织织最后，需需要说明明的一点点是：上上述许多多组织形形貌中的的部分晶晶粒粗大大的显微微组织，仅仅是是为了理理论研究究才会出出现，在在实际生生产过程程中属于于疵病组组织，应应当采取取相应的的工艺技技术避免免出现。切记！实验材料料和设备备金相显微微镜，相相应的典典型金相相样品，记忆合合金演示示样品。实验内容容和步骤骤观观察马氏氏体、贝贝氏体的的典型样样品。 使用显显微镜观观察下列列样品：序号材料热处理组织65Mnn840加热5500度度等温114秒马氏体+屈氏体体（网状状分布，黑色，条、块块状）65Mnn840加热4400度度等温225秒马氏体+屈氏体体+上贝贝氏体（黑色羽羽毛状）65

12、Mnn840加热3350度度等温1160秒秒马氏体+上贝氏氏体+下下贝氏体体（黑色色针状）65Mnn840加热3300度度等温4400秒秒马氏体+下贝氏氏体（黑黑色针状状）45钢840加热，油冷马氏体+屈氏体体+贝氏氏体45钢退火处理理珠光体+铁素体体45钢风冷，或或放置于于金属板板上空冷冷魏氏组织织20钢风冷，或或放置于于金属板板上空冷冷魏氏组织织20Crr（11000）过热热淬火板条马氏氏体T12（11000）过热热淬火片状马氏氏体+奥奥氏体（残余）65钢退火处理理珠光体+铁素体体65钢840加热，放置于于铁板上上空冷珠光体+铁素体体（网状状分布，极少量量）T12钢钢970加热，出炉风风冷珠光体+二次渗渗碳体（针状交交错分布布）T12钢钢退火处理理珠光体+二次渗渗碳体（网状分分布）T12钢钢球化处理理珠光体（粒状）+二次次渗碳体体（颗粒粒状）工业纯铁铁高温金相相（9770）奥氏体晶晶粒（有有孪晶）工业纯铁铁室温退火火组织铁素体晶晶粒观观看形状状记忆合合金样品品的记忆忆效应演演示（根根据情况况增减部部分）本次实验验的总结结记录记记录、分分析典型型固态相相变的组组织形貌貌魏氏组织织（ ） 片状马马氏体上上贝氏体体 下贝贝氏体工业纯铁铁的高温温奥氏体体金相组组织 工工业纯铁铁的室温温铁素体体金相组组织 T112钢的的球化组组织回回答下列列问题：下