实验二 高速钢的显微组织分析及观察
一、实验目的：
1、 研究高速钢在不同热处理状态下的显微组织，建立组织和热处理工艺之间的关系。 2、 了解高速钢的各种热处理缺陷。 二、实验说明：
1、目前我国应用最多的高速钢为W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2。
（1）、铸造组织：
高速钢为莱氏体钢，亦是自行淬火钢，加热后空冷即可得到马氏体。在铸造状态下的组织为鱼骨状的莱氏体、中心黑色为δ共析体及白亮的马氏体及残余奥氏体。 （2）退火之后的组织：
高速钢要通过锻造打碎粗大的碳化物，为改善碳化物的不均匀性，锻造比要很大，锻造比越大碳化物分布越均匀。锻造之后要进行锻后退火，退火温度为860—880℃保温之后以15—20／h冷至500—550℃出炉，为了缩短退火时间可采用等温退火工艺。退火后的组织为退火索氏体及碳化物。
高速钢铸态组织 高速钢锻后退火组织 （3） 淬火组织；
W18Cr4V钢淬火温度为1260—1280℃，W6Mo5Cr4V2钢淬火温度为1220—1240℃，淬火前必须先经过800—860℃一次预热或600—660℃预热后再经800—860℃预热后的二次预热。淬火加热时间按有效厚度8—12秒／mm计算（盐炉），预热时间按加热时间的二倍计算。高速钢的冷却可以采用预冷后直接淬火（油冷），或采用580—620℃分级淬火，对型状复杂及细长易变形的工件可采用240—280℃等温淬火。 直接淬火和分级淬火组织：马氏体+残余奥氏体（20—25％）+碳化物。 等温淬火组织； 贝氏体+马氏体+残余奥氏体+碳化物。 （4） 回火组织：
为了消除淬火应力，稳定组织，减少残余奥氏体含量增加硬度达到所须性能，高速钢一般进行560℃保温1小时的三次回火处理。
回火组织：回火马氏体+碳化物+少量残余奥氏体。
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高速钢1280℃淬火未回火组织 高速钢1280℃淬火560℃三次回火组织 3、 材料缺陷及热处理缺陷：
（1）、碳化物偏析：
如果原材料碳化物严重不均匀，如带状、网状、堆积等，容易造成淬火加热时过热、过烧、变形及开裂等缺陷，使刀具在使用时造成崩刃现象，因此对原材料应严格控制，通过锻造加以改善。
（2）加热不足：若淬火温度过低，保温时间太短，则奥氏体细小，未熔碳化物量较多回火后不能充分体现高速钢高的红硬性及耐模性。 （3）烧碳（氧化脱碳）： 盐浴炉脱氧不充分，加热淬火后试样周围及边缘氧化脱碳造成碳化物颗粒减少，脱碳严重时出现铁素体。
（4）萘状断口：
萘状断口呈闪光粗粒状、有如萘光故而的名。金相组织为粗大的晶粒。萘状断口的形成主要是停锻温度太高（1050—1100℃），而且变形量在10—15％左右，或两次淬火之间不经退火，以及为改善刃具毛坯的切削性能而进行不完全淬火造成的。 (5)、过热过烧：
淬火温度过高造成晶粒粗大，剩余碳化物减少。碳化物出现粘连、拖尾、角状碳化物和沿晶界分布的特征称过热。当钢的淬火温度接近钢的熔化温度、则晶界熔化，并出现莱氏体及黑色组织称为过烧。
高速钢萘状断口 高速钢过烧组织 （6）、回火不足：
回火充分的金相组织为黑色回火马氏体，晶界看不清楚。如果回火不足，则有部分白色马氏体及残余奥氏体，并颜色较浅，晶界可见。
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实验用试样及组织
编号 材1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 料 状铸态 锻后退火 正常淬火（1260—1280℃） 正常淬火+560℃三次回火 过热组织 过烧组织 加热不足 回火不充分 萘状断口 带状组织 碳化物堆积 态 组织 W18Cr4V W18Cr4V W18Cr4V W18Cr4V W18Cr4V W18Cr4V W18Cr4V W18Cr4V W18Cr4V W18Cr4V W18Cr4V W18Cr4V 鱼骨状的莱氏体+δ共析体+马氏体及残余奥氏体 退火索氏体及碳化物 马氏体+残余奥氏体（20—25％）+碳化物 回火马氏体+碳化物+少量残余奥氏体 碳化物出现粘连、拖尾、角状碳化物 出现莱氏体及黑色组织。 奥氏体细小，未熔碳化物量较多 部分白色马氏体及残余奥氏体，并颜色较浅，晶界可见。 断口呈闪光粗粒状、有如萘光 碳化物呈带状分布 碳化物堆积成不均匀分布 等温淬火（240—280℃） 贝氏体+马氏体+残余奥氏体+碳化物 三、 实验任务与要求：
1、 仔细观察全套金相显微试样的组织。
2、 描绘高速钢的铸态组织并说明铸态组织的形成过程。
3、 描绘正常淬火、淬火三次回火，过热及过烧的显微组织，并说明它们组织之间的差别。
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实验三、合金钢热处理工艺探讨
一、实验目的：
1、 建立合金钢、热处理工艺、组织和性能之间的关系。
2、 应用金属材料及热处理知识，研究制定出给定材料获得所需组织及性能热处理工
艺，进行一次较全面的训练。 二、实验说明；
在经过金属材料及热处理知识的学习的基础上，结合生产实践对每个学生进行一次实际的锻炼。实验中要求每个学生制定一个指定材料、指定组织及性能的完整的热处理工艺，并自己动手进行热处理，获得所需的组织及性能（硬度）。 三、实验任务与要求：
1、 制定获得下述组织和性能的热处理工艺（每个学生研究一种钢的一种组织）。
材料40Cr
编号 1—1 1—2 1—3 1—4 1—5 1—6 1—7 要求获得的组织 珠光体+铁素体 马氏体 上贝氏体+马氏体 下贝氏体+马氏体 回火马氏体 回火屈氏体 回火索氏体 硬度 HRC≤20 HRC≥50 材料60Si2Mn
编号 2—1 2—2 2—3 2—4 2—5 2—6 2—7 要求获得的组织 珠光体+铁素 马氏体 上贝氏体+马氏体 下贝氏体+马氏体 回火马氏体 回火屈氏体 回火索氏体 硬度 HRC≤25 HRC≥50 HRC≥50 HRC≥30 HRC≥20 材料GCr15
编号 3—1 3—2 3—3 3—4 3—5 3—6 3—7 要求获得的组织 珠光体+铁素 马氏体 上贝氏体+马氏体 下贝氏体+马氏体 回火马氏体 回火屈氏体 回火索氏体 硬度 HRC≤25 HRC≥60 HRC≥60 HRC≥30 HRC≥20 9
2、 按规程进行热处理。
3、 测定硬度、制备试样，观察和分析显微组织。 4、 进行显微摄照。 5、 写出实验报告。
（1） 实验资料整理； （2） 拟订热处理方案；
（3） 鉴点定组织？根据是什么？ 四、实验资料：
1、实验用钢的临界点
钢号 40Cr 60Si2Mn GCr15 AC1 ℃ 743 755 745 AC3 ℃ 782 810 900 Aγ3 ℃ Aγ1 ℃ Ms ℃ 330 305 250 730 770 731 693 700 700 2、实验用钢化学成分
钢号 40Cr 60Si2Mn GCr15 C Si Mn Cr Ti 备注 0．6—0．24 0．17—0．37 0．50—0．80 0．80—1．10 0．06—0．12 0．37—0．45 1．50—2．00 0．60—0．90 0．95—1．05 0．15—0．35 0．20—0．40 1．30—1．65
3、过冷奥氏体等温转变曲线
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