常见固态相变组织

1、实验七 常见固态相变组织观看（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：材料科学与工程实验目的 正确识不不同固态相变产生的组织的形貌，掌握其特点。 了解马氏体相变的可逆性。概述固态物质内部发生的组织结构变化称为固态相变。固态相变包括材料中相成分的变化、结构的变化和有序度的变化，固态相变是材料热处理的基础。热处理是利用材料在加热和冷却过程中发生的相变，改变内部的组织与结构，改善材料的性能，充分发挥材料的潜力。共析转变、贝氏体转变、马氏体转变的组织形貌能够在光学显微镜下获得。到目前为止，钢仍然是应用最多的工程材料。

2、为了使钢获得所需要的组织性能，充分发挥钢材的潜力，必须通过热处理。而大多数热处理工艺都要首先将钢加热到临界点温度以上形成奥氏体，然后再以一定的方式进行冷却。冷却的过程中，过冷奥氏体在不同的温度区间会发生不同的转变。关于共析钢，在A1500区间发生珠光体转变（共析转变）；在550Ms点区间发生贝氏体转变；在珠光体是铁素体（）和渗碳体（Fe3C （7-1）45钢830度退火 （7-2）65钢退火 （7-3）T12钢球化 （7-4）T12钢退火非共析钢过冷奥氏体转变时，由于存在先共析转变，依照实际条件的阻碍，在组织形态上会获得魏氏组织。图（7-6）、（7-7）分不是20Cr、45钢的过热空冷后的室温

3、组织，先共析铁素体呈现平行排列的“梳状”形貌，称为魏氏组织。图（7-7）是T12钢的过热空冷组织，退火态下呈现网状的二次渗碳体现在呈现细长针状，成一定角度交错分布。 （7-5）20Cr钢1100度空冷 （7-6）45钢1100度空冷 （7-7）T12钢-970风冷 （7-8）65钢-860由于冷却条件的改变，一些转变被抑制。图（7-8）中的图片，是65钢的空冷组织，其先共析铁素体几乎消逝迨尽，差不多上是珠光体组织组成。这是发生了伪共析转变的结果。现在的珠光体的成分差不多不再是0.77%C，而是低于0.77%C。能够对比图（7-2），65钢室温退火组织分析。实际上，在图（7-5）、（7-6）中的

4、珠光体，由于先共析组织的数量被抑制，伪共析转变的发生，其成分也低于0.77%C。而图（7-7）中珠光体的情况恰好相反。贝氏体是由过饱和铁素体和渗碳体两相组成的混合物，钢中贝氏体组织最常见的差不多形态是上贝氏体和下贝氏体。在光学显微镜下，上贝氏体呈羽毛状，关于共析钢其形成温度约在550350之间；下贝氏体呈黑针状，关于共析钢，其形成温度在350240 （7-9）65Mn 840度300度等温400秒 （7-10）65Mn 840度350度等温160秒 （7-11）65Mn 840度400度等温25秒 （7-12）65Mn 840度500度等温14秒（7-13）45钢830度油淬钢中马氏体的组织形

5、态要紧有两种类型，一种是板条状马氏体，一种是片状马氏体。板条状马氏体要紧出现在低碳钢淬火的组织中，因此又称低碳马氏体；如图（7-14）。片状马氏体要紧出现在高碳钢淬火组织中，又称高碳马氏体，如图（7-15）。典型的板条状马氏体的是由许多成群的平行马氏体板条组成的。由于板条马氏体中有高密度的位错，因此板条马氏体又称为位错马氏体。片状马氏体的形貌呈针片状或竹叶状。故又称针状马氏体或竹叶状马氏体。其立体形态是凸透镜片状，因此又称透镜马氏体。在一个原奥氏体晶粒中，首先形成一片贯穿整个晶粒的马氏体片，以后形成的马氏体片尺寸受到了限制，越是后形成的马氏体片越小。马氏体片之间互不平行。粗片状马氏体中常能见到

6、有明显的中脊，由于片状马氏体中存在孪晶亚结构，因此又称片状马氏体位孪晶马氏体。 （7-14）20钢980度盐水淬火 （7-15）T13钢1100度水淬高碳钢淬火时，容易在马氏体组织中形成显微裂纹。这是由于马氏体的比体积大于奥氏体，同时含碳量越高差不越大；马氏体片形成的速度又专门大，在马氏体形成时，马氏体片互相撞击或冲击奥氏体晶界而引起相当大的应力造成显微裂纹。为了幸免粗大马氏体的出现，要严格操纵高碳钢的淬火加热温度，幸免出现粗大的奥氏体组织。关于某些能够随温度的升降而消长的马氏体称为热弹性马氏体。其差不多理论、概念以课堂教师讲述为基础；结合课外阅读加深了解。其经历效应通过实际样品的演示能够直观

7、地了解。多型性转变即同素异构转变的金相组织，我们用工业纯铁来讲明。工业纯铁在912以上时是面心立方结构，金相组织中能够见到含有孪晶结构的等轴晶粒，如图（7-16）；在912发生同素异构转变， （7-16）工业纯铁高温金相（970最后，需要讲明的一点是：上述许多组织形貌中的部分晶粒粗大的显微组织，仅仅是为了理论研究才会出现，在实际生产过程中属于疵病组织，应当采取相应的工艺技术幸免出现。切记！实验材料和设备金相显微镜，相应的典型金相样品，经历合金演示样品。实验内容和步骤 观看马氏体、贝氏体的典型样品。 使用显微镜观看下列样品：序号材料热处理组织65Mn840马氏体+屈氏体（网状分布，黑色，条、块状

8、）65Mn840马氏体+屈氏体+上贝氏体（黑色羽毛状）65Mn840马氏体+上贝氏体+下贝氏体（黑色针状）65Mn840马氏体+下贝氏体（黑色针状）45钢840马氏体+屈氏体+贝氏体45钢退火处理珠光体+铁素体45钢风冷，或放置于金属板上空冷魏氏组织20钢风冷，或放置于金属板上空冷魏氏组织20Cr（1100板条马氏体T12（1100片状马氏体+奥氏体（残余）65钢退火处理珠光体+铁素体65钢840珠光体+铁素体（网状分布，极少量）T12钢970珠光体+二次渗碳体（针状交错分布）T12钢退火处理珠光体+二次渗碳体（网状分布）T12钢球化处理珠光体（粒状）+二次渗碳体（颗粒状）工业纯铁高温金相（970奥氏体晶粒（有孪晶）工业纯铁室温退火组织铁素体晶粒 观看形状经历合金样品的经历效应演示（依照情况增减部分）本次实验的总结记录 记录、分析典型固态相变的组织形貌魏氏组织（ ） 片状马氏体 上贝氏体 下贝氏体工业纯铁的高温奥氏体金相组织 工业纯铁的室温铁素体金相组织 T12钢的球化组织 回答下列问题： 下贝氏体和片状马氏体的光学形貌有什么特点？如何区分