热处理与金相

一、目的观察碳钢经不同热处理后的基本组织。了解热处理工艺对钢组织和性能的影响。二、概述（C曲线。铁碳相图能说明慢冷时合金的结晶过程和室温下的组织以及相的相对量CC曲线适用于等温冷却条件；而CCT曲线（奥氏体连续冷却曲线）适用于连续冷却条件。在一定的程度上可用C计连续冷却时的组织变化。1、共析钢等温冷却时的显微组织共析钢过冷奥氏体在不同温度等温转变的组织及性能列于表4－1中。2、共析钢连续冷却时的显微组织为了简便起见，不用CCT曲线，而用C曲线（4－1）在慢冷时（相当于炉冷，见图4－1υ1）100%υ2（相当于空冷υ3（相当于油冷υ4υ（相当于水冷过冷度使奥氏体骤冷到马氏体转变开始点后，瞬时转变成马氏体，其中与C曲线鼻尖相切的冷却速度4）称为淬火的临界冷却速度。3、亚共析钢和过共析钢连续冷却时的显微组织亚共析钢的C曲线与共析钢相比，只是在其上部多了一条铁素体先析出线，如图所示。当奥氏体缓慢冷却时（相当于炉冷，如图－2υ，转变产物接近平衡组织，即珠3 2 υ>υ>υ时，奥氏体的过冷度逐渐增大，析出3 2 表4－1转变转变组织名称类型形成温度范围/C显微组织特征硬度（HRC）珠光珠光（P） >650在400~500×金相显微镜下可以观 ~20察到铁素体和渗碳体的片层状组织（HB180~200）体（S）600~650在800~1000×以上的显微镜下才能型相变分清片层状特征，在低倍下片层模糊不清用光学显微镜面容时呈黑色团状组25~35屈氏体（屈氏体（T）550~600（5000~15000×）下才能看出片层状35~40贝氏体型相变贝氏体（B）上350~550在金相显微镜下呈暗灰色的羽毛状特征（图10-9所示）40~48下贝氏体（B）下230~350在金相显微镜下呈黑色针叶状特征（图10-10所示）48~58马氏体型相变马氏（M）体<230在正常淬火温度下呈细针状马氏体（隐晶马氏体大片状马氏体60~65700600500400300200100A1A1V1V2MsVV4V3f

800AA3AA31A FAPPPV1VV23BMsVMf5V440020001000 1 10 102

103104

105-100

0 1 10

103

104

105时间秒

时间秒图4－2 亚共析钢的C曲线图4－1 共析钢C曲线因此，v1的组织为铁素体+珠光体；v2的组织为铁素体+索氏体；v3的组织为铁素体+屈氏体。当冷却速度为4时，析出很少量的网状铁素体和屈氏体（有时可见到少量贝氏体氏体则主要转变为马氏体和屈氏体（如图4-；当冷却速度5超过临界冷却速度时，钢全部转变为马氏体组织（如图4-，4-。是渗碳体。4、各组织的显微特征索氏体（：是铁素体与渗碳体的机械混合物。其片层比珠光体更细密，在高倍（700倍以上）显微放大时才能分辨。托氏体（T）也是铁素体与渗碳体的机械混合物，片层比索氏体还细密，在一般分辨其中的片层（见图－；贝氏体在显微形态上，主要有三种形态：A。图4－3托氏体＋马氏体 图4－4上贝氏体＋马氏体B受浸蚀，在显微镜下呈黑色针状（如图4－。在电镜下可以见到，在片状铁素体基体中分布有很细的碳化物片，它们大致与铁素体片的长轴成55~60o的角度。C、粒状贝氏体是最近十几年才被确认的组织。在低、中碳合金钢中，特别是连续冷却时（如正火、热轧空冷或焊接热影响区）(1马氏体：是碳在aFe即板条状和针状（4－6、4－7所示）图4－5 下贝氏体 图4－6 回火板条马氏体A、板条状马氏体一般为低碳钢或低碳合金钢的淬火组织。其组织形态是由尺寸大致相B、针状马氏体是碳量较高的钢淬火后得到的组织。在光学显微镜下，它呈竹叶状或针图4－7 针状马氏体＋残余奥氏体 图4－8 马氏体＋粒状渗碳体(5)（A）是含碳量大于0.5%8表示含碳1.2%的碳钢正常淬火+粒状渗碳体+少量残余奥氏体。（6）钢的回火组织与性能A、回火马氏体。是低温回火（150~250℃）组织。它保留了原马氏体形态特征。针状韧性，同时仍能保持钢的高硬度。B、回火屈氏体。是中温回火（350~500℃）组织。回火屈氏体是铁素体与粒状渗碳体组成的极细混合物。铁素体基体基本上保持了原马氏体的形态（条状或针状，第二相对渗碳（如图4－9所示C、回火索氏体：是高温回火（500~650℃）组织。回火索氏体是铁素体与较粗的粒状渗碳体所组成的机械混合物500（如图4－10所示。回火索氏体具有良好的综合机械性能。应当指出，回火屈氏体、回火索氏体是淬火马氏体回火时的产物，它们的渗碳体是颗粒其渗碳体是呈片状。回火组织较淬火组织在相同硬度下具有较高的塑性与韧性。4－2所列试样的显微组织。+T（沿晶的黑色网）细小MTS（羽毛状）上+T（沿晶的黑色网）细小MTS（羽毛状）上（黑色竹叶状）下球状（F+细粒状FeC）细针 33+FeC（白色粒状）粗针+（白块状）序号材料热处理工艺浸蚀剂显微组织特征145860℃炉冷（退火）3%硝酸酒精液P+F（白色块状）245860℃空冷（正火）同上S+F（白色块状）545860℃淬油（同上）同上M645860℃淬火200℃回火同上745860℃淬火400℃回火同上845860℃淬火600℃回火3%硝酸酒精液945CrNiMo 860500℃等温同上B10T8760℃加热300℃等温同上B11T12760℃球化退火同上P12T12760℃淬火（淬火）同上M13T121000℃淬火（淬火）同上M名称及浸蚀剂等。实验方法1）实验材料及设备金相显微镜；金相图谱及放大的金相图片；经各种不同热处理的金相试样；2）实验步骤不正常淬火；水淬与油淬；淬火马氏体与回火马