下贝氏体,粒状贝氏体。
(4) 马氏体(M) 是碳在α-Fe中的过饱和固溶体,马氏体的组织形态是多种多样的,归纳起来分为两大类,即板条状马氏体和片状马氏体。
板条状马氏体 在光学显微镜下,板条马氏体的形态呈现一束束相互平行的细长条状马氏体群,在一个奥氏体晶粒内可有几束不同取向的马氏体群。每束内的条与条之间的小角度晶界分开,束与束之间具有较大的相位差,如图所示,由于条状马氏体形成温度较高,在形成过程中常有碳化物析出,即产生自回火现象,故在金相实验时,易被腐蚀而呈现较深的颜色。因含碳低的奥氏体形成的马氏体呈板条状,故板条马氏体又称低碳马氏体。
图1 板条状马氏体显微组织
片状马氏体 在光学显微镜下,片状马氏体呈现针状或竹叶状,其立体形态为双透镜状,因此成温度较低没有自回火现象故其显微组织不易被浸蚀,所以颜色较浅,在显微镜下呈白亮色。透射电镜观察片状马氏体晶体内部为孪晶亚结构,故片状马氏体又称孪晶马氏体,因含较高的奥氏体形成的马氏体呈片状,故片状马氏体又可称高碳马氏体。
马氏体的粗细取决于原奥氏体晶粒的大小,即取决于淬火加热温度如高碳钢在正常温度下淬火加热,淬火后可得到细小针状的马氏体,在光学显微镜下,仅能隐约见其针状,故又称为陷晶马氏体。如淬火温度较高,奥氏体晶粒粗大,则得到粗大针状如图2所示。
图2 粗大竹叶状马氏体+Ar
(5)残余奥氏体(Ar) 当奥氏体中含碳量>0.5%时,淬火时总有一定量的奥氏体不能转变为马氏体,而保留到室温,这部分奥氏体就是残余奥氏体,它不易受硝酸酒精腐蚀剂的浸蚀,在显微镜下呈白亮色,分布在马氏体之间,无固定形态,淬火后未经回火,Ar与马氏体很难区分,都呈白亮色,只有马氏体回火后才能分辨出马氏体间的残余奥氏体。
(6)回火马氏体(Mr) 高碳马氏体经低温回火后,马氏体分解,析出了与母相共格的极细小弥散的碳化物。这种组织称为回火马氏体。由于极小的碳化物析出使回火马氏体易受浸蚀,所以在光学显微镜下观察回火马氏体仍保持针状马氏体形态,只是颜色比淬火马氏体深,但极细小的碳化物分辨不清。在电子显微镜下则可观察到细小的碳化物。
(7)回火屈氏体 淬火钢进行中温回火以后,得到回火屈氏体。它的金相组织特征是:在铁素体基体上弥散分布着微小的粒状渗碳体,铁素体,铁素体仍然基本保持原来的条状或片状马氏体的形态,渗碳体颗粒很细小,在光学显微镜下不易分辨清楚,故呈暗黑色。用电子显微镜可以肯到这些渗碳体的质点,而且回火屈氏体仍然保持针状马氏体的位向。
(8)回火索氏体 淬火钢高温回火得到回火索氏体,金相组织特征是已经聚集长大了的渗碳体颗粒均匀分布在再结晶的铁素体基体上。
但是某些合金钢经调质处理后,铁素体仍然保持针状形态,因合金元素对于铁素体的再结晶有阻碍作用,须更高的温度才能完成再结晶。 四、实验设备和材料
(1) 箱式电阻炉和控温仪表; (2) 金相显微镜;
(3) 洛氏硬度计;布氏硬度计;布氏洛氏硬度试块; (4) 淬火水桶、油桶、火钳、砂纸等, 45钢试样若干。 (5) 金相试样一套。
五、实验步骤
1、测量标样的布氏、洛氏硬度。 1、领取试样进行热处理工艺实验。
2. 45钢试样放入860℃、780℃炉子内加热,保温后分别进行水冷、空冷操作。
3. 将860℃水冷试样中取出4块45钢试样分别放入200℃、400℃、500℃、600℃的炉中进行回火、回火保温时间为30分钟。 4. 洛氏硬度测试。
5. 观察金相组织,画示意图。 六、实验报告
1. 实验目的。
2. 根据实验测试数据及观察到的显微组织综合分析 a、加热温度与冷却速度对钢性能的影响;
b. 不同回火温度对材料组织和性能的影响,绘制45钢回火温度与硬度的关系曲线。
c. 观察热处理后的金相组织,并画出组织示意图 七、 其它说明
(1)实验前仔细阅读实验指导书。 (2)热处理操作及注意事项
装取试样时炉子要断电,装取试样后炉门要及时关好,并立即通电。试样加热时,尽量靠近热电偶测出的温度接近试样温度。实验中注意计算保温时间;保温时要注意温度控制仪表是否正常,以免跑温或升温太慢,发现问题应报告老师检查。淬火冷却时,将试样迅速入油或入水。并不停地移动试样,且不要拿出液面。
热处理后测定硬度,并填写在表1中。测硬度前要将试样的氧化皮磨掉。 (3)观察显微试样的基本步骤:
根据试样的热处理工艺,对照相图和 C曲线分析可能出现的组织。正确选择放大倍数,组织粗的可选低倍,组织细的可选高倍。先用低倍。低倍观察视场,组织特征较明显,观察较全面,然后对其中有代表性的区域用高倍观察,高倍观察范围较局限,但能看到局部组织的细节。
显微镜观察时要根据观察重点深入的原则,选择其中有代表性的区域进行重点观察。根据组织的形成特点和组织的特征画出组织示意图,注明材料、热处理工艺、放大倍数、腐蚀剂、组织名称等。