SEP1520-1998_钢中碳化物图谱显微检验法.pdf
钢中碳化物的相间析出
钢中碳化物的相间析出通常，对于工业用钢，碳化物的弥散硬化和二次硬化的利用，都是在调质状态下实现的。
但是，在控制轧制条件下使用的非调质高强度钢中，人们却利用添加少量Nb、V等强碳化物形成元素，有效地提高了钢的强度。
之所以如此，是由于钢在冷却过程中从奥氏体中析出了细小的特殊碳（氮）化物。
透射电子显微镜观察表明，这种化合物的直径约为50Å，而且比较规则的一个面接一个面的排列分布。
后来研究又发现，这种碳（氮）化物是在奥氏体-铁素体相界面上形成的，因此将这种转变称为“相间析出”（interphas precipitation）。
相间析出的结果也是由过冷奥氏体转变为铁素体与碳化物的机械混合物。
由于这种转变发生在珠光体与贝氏体形成温度之间，因而研究这种转变，不仅对非调质钢的强化有实际价值，而且对搞清珠光体和贝氏体转变机理也有一定意义。
（一）相间析出产物的形态和性能含有强碳（氮）化物形成元素的低碳合金钢的奥氏体，在冷却过程中有可能首先发生碳（氮）化物的析出，因为析出是在奥氏体与铁素体相界面上发生的，所以把这一过程称为相间析出。
1、组织形态钢中的相间析出的转变产物，其显微组织在低倍的光学显微镜下，相间析形成的铁素体与先共析铁素体相似呈块状。
而在高倍的电子显微镜下，可以观察到铁素体中有呈带状分布的微粒碳（氮）化物存在，这是相间析的组织形态特征。
这种组织与珠光体相似，也是由铁素体与碳化物组成的机械混合物，而碳化物不是片状，而是细小粒状的，分布在有一定间距的平行的平面上，因此也称为“变态珠光体”（degenerate pearlite）。
分布有微粒碳化物的平面彼此之间的距离称为“面间距离”。
随着等温转变温度的降低或冷却速度的增大，析出的碳化物颗粒变细，面间距离减小。
另外，钢中的化学成分不同对碳化物的颗粒直径的面间距离也有一定的影响，通常含特殊碳化物元素越多，形成碳化物颗粒越细，面间距离越小。
在相同转变温度下，随着钢碳含量增高，析出碳化物的数量增多，面间距离也有所减小。
微合金钢中微合金碳化物的溶解与时效析出
温度
1200/900℃×4min 10℃/s
550/600/650/700℃× 10/50/100/500/1000 5000/10000/20000s
水冷
水冷
时间
图 1 时效工艺示意图 Fig.1 The schematic illustration of age
量百分数。 微合金元素在铁素体中的析出采用时效硬度法进行研究，即首先进行固溶处理，使微合金元素
⎧ ⎪ 10（3.42−7900 / T) = 10（2.75−7500 / T)
(3)
⎪ ⎪⎪ ⎨
xTi i
x
i Nb
/
xi TiCC
= 3.988
/
xi NbCC
= 7.735
⎪⎪C
=
xC
+
xi TiCC
+
xi NbCC
⎪⎪Nb
=
x Nb
+
xi NbCC
⎪⎩Ti
通常认为微合金碳化物在铁素体中的沉淀受两个因素的影响，即沉淀的驱动力和扩散。沉淀的 驱动力与微合金元素的过饱和度有关，沉淀温度越低，过饱和度越大，沉淀的驱动力越大。扩散主 要依赖于温度，沉淀温度越高，原子的扩散系数越大，沉淀物越易形成。因此沉淀的PTT曲线与其它 固态相变和再结晶的动力学曲线规律一样呈“C”曲线型[5]。在 700℃的高温下，原子的扩散系数大， 所以沉淀形核的孕育期短，沉淀所需的时间也少。但沉淀驱动力较小，沉淀核心少，沉淀质点尺寸 大，因此没能达到最大的沉淀强化效果。600℃时沉淀驱动力和原子的扩散系数均较大，达到了最大 沉淀形核率，造成了最大沉淀强化效果。
溶解在固溶体中，然后再加热到不同的温度下进行时效，通过测量时效过程中硬度的变化，来分析 不同温度下微合金元素在铁素体中的析出，实验工艺示意图如图 1 所示。
钢中的碳化物
白口铸铁中碳化物的类型根据碳化物的结晶点阵形式，碳化物可分为两大类型：1．简单密排结构的间隙碳化物当r C/r M<0.59时，碳原子处在简单的点阵间隙之间，形成不同于原金属结晶点阵的间隙相。
这类金属元素是Mo、W、V、Ti、Nb、Zr，形成的碳化物有：MC型——WC、VC、TiC、NbC、ZrCM2C型——W2C、Mo2C如果同时存在多种过渡族金属元素，将形成复杂的碳化物。
在满足点阵类型、电化因素和尺寸因素三条件时，其中的金属原子可互相置换，如TiC–VC系形成(Ti、V)C；VC–NbC系形成(Nb、V)C；TiC–ZrC系形成(Ti、Zr)C等。
MC型碳化物中的金属原子M具有面心简单六方结构，其中八面体间隙相都被碳原子占领，所以，M：C=1：1，晶体为NaCl型结构。
M2C碳化物具有密排六方结构，例如：W2C、Mo2C、V2C、Nb2C，碳原子处于四面体的空隙中。
2．复杂密排结构的间隙碳化物当r C/r M>0.59时，碳不可能与金属元素形成简单密排的间隙相，而是形成一种结晶点阵复杂的间隙化合物。
Cr、Mn、Fe的碳化物属于复杂密排结构，其中M23C6、M6C为复杂立方、M7C3为复杂六方、M3C为斜方点阵。
常见到的复杂密排结构的碳化物为M3C型——Fe3C、Mn3C或(Cr、Fe)3C，简称K c；M7C3型——Cr7C3、Mn7C3或(Cr、Fe)7C3，简称K2；M23C6型——Cr23C6、Mn23C6，及三元碳化物Fe21W2C6、Fe21Mo2C6、(Cr、Fe)23C6，简称K1；M6C型——Fe3W3C、Fe4W2C、Fe3Mo3C、Fe4Mo C等三元碳化物。
(1)M3C型碳化物：最常见的是普通白口铸铁中的渗碳体(Fe3C)。
渗碳体的晶体结构为斜方晶格，晶格常数a=0.45144μm，b=0.50787μm，c=0.67287μm。
渗碳体的晶体结构见图1所示。
TIMKEN轴承钢标准
2生产方法
2.1一般条件——凡生产本标准的钢材，必须使用具有钢包精炼法的轴承钢冶炼技术，必须使用底注法浇注的钢锭。除非经TIMKEN公司冶金代表（来自TIMKEN轴承材料和冶金部门）特殊批准，不允许加钙或钙合金用于脱氧或控制夹杂物形态，在炼钢渣中可以使用石灰或含钙的炉渣熔剂。
本标准是铁姆肯公司与东北特钢集团签订的协议，如无书面授权，不得向第三方透露其中的内容。
技术规范3.1.25最新英文版本及其附录的中英文版本和与之相对应的中文版本均已由铁姆肯公司与东北特殊钢集团的授权代表审核并(签字)，铁姆肯公司和东北特殊钢集团的授权代表同意如果这两个注明日期的签字文件之间有歧义，双方将就有歧义的条款内容重开谈判。
表5 球化退火材碳化物网状
≤25mm
≤4.2
＞25mm~≤51mm
≤4.3
＞51mm ~≤127mm
≤4.5
＞127mm
≤4.6
管壁厚
允许级别
≤6.25mm
≤4.2
>6.25~≤25mm
≤4.3
>25mm
≤4.5
所有锻件
≤4.3
11.3.4碳化物网状（淬硬）（系列5）应符合下表6的规定。
表6 碳化物网状（淬硬）
4.3.2发蓝断口的6个试样中，至少应有3个试样取自钢锭底部，另外3个样取自钢锭头部。这些试样必须取自三个不同的钢锭，分别从第一个浇注锭盘、中间锭盘和最后锭盘上随机抽取。
4.4这些质量检验的频率为，对生产的每一炉钢都要进行检验。
5奥氏体晶粒度
当在843℃（1550℉）下的正常奥氏体化温度淬火时，按本标准生产的钢应具有细小断口晶粒度。应采用ASTM E112-96中所规定的Shepherd断口晶粒度评定法。其晶粒度合格级别应是Shepherd标准中的≥8级。
钢中存在哪几种类型的碳化物
1.钢中存在哪几种类型的碳化物？比较它们稳定性的强弱。
碳化物的稳定性对钢的性能及热处理有什么意思？答：分类：复杂点阵结构碳化物、简单点阵碳化物、合金碳化物、合金渗碳体。
性能意义：碳化物稳定性高，可使钢在高温下工作并保持其较高的强度和硬度。
钢的红硬性、热强性好。
相同硬度条件下，碳化物稳定性高的钢可在更高温度下回火，使钢的塑性、韧性更好。
合金钢较相同硬度的碳钢综合力学性能好。
碳化物的稳定性高，在高温和应力作用下不易聚集长大，也不易因原子扩散作用而发生合金元素的再分配。
钢的抗扩散蠕变性能好。
热处理意义：（1）特殊碳化物稳定性高，合金钢奥氏体化的温度要提高、保温时间要延长。
（2）碳化物的稳定性过高，加热时不溶于奥氏体，随后冷却时加速奥氏体的分解，降低钢的淬透性；碳化物的稳定性低，加热时溶于奥氏体中，增大过冷奥氏体的稳定性，提高淬透性。
（3）碳化物的稳定性高，淬火钢的回火稳定性高。
2.合金钢二次硬化现象的本质是什么？对钢的性能有什么影响？答：二次硬化为淬火钢在回火时出现的硬度回升现象，原因是特殊碳化物的弥散强化+二次淬火。
影响：提高热强性，红硬性。
3.低合金高强度钢中的主加合金元素Mn对钢的性能有哪些影响？为什么它会有这些影响？答：锰是A形成元素，能降低A→P转变的温度Ar1，并减缓其转变速度，可细化P，↑钢的强度和硬度。
锰的加入可使Fe-C状态图中“S”点左移，使基体中P数量增多，可使钢在相同含碳量下，P量增多，致使强度不断↑。
锰还能↓钢的韧脆转变温度。
原因：锰属于复杂立方点阵，其点阵类型及原子尺寸与α-Fe相差较大，因而锰的固溶强化效果较强。
4.机器零件用钢中的主加合金元素有哪些？他们的作用？答：主加合金元素：Si、Mn、Cr、Ni、B，作用：分别加入或复合加入钢中，对↑钢的淬透性、↑钢的综合力学性能起主导作用。
5.弹簧钢的成分特点是什么？这样的成分对钢的性能有哪些影响？答：1、中、高碳碳素弹簧钢的含碳量在0.6%～0.9%之间，合金弹簧钢的含碳量一般在0.40%～0.70%之间，以保证高的弹性极限、屈服强度和疲劳强度。
一种钢中带状组织定量评定方法介绍及探讨
一种钢中带状组织定量评定方法介绍及探讨温娟; 鞠新华; 贾惠平; 张莉霞; 来萍【期刊名称】《《理化检验-物理分册》》【年(卷),期】2019(055)009【总页数】5页(P593-597)【关键词】带状组织; 定量评定; 网格测量线; 图谱比较法【作者】温娟; 鞠新华; 贾惠平; 张莉霞; 来萍【作者单位】首钢集团有限公司技术研究院检测中心北京 100043【正文语种】中文【中图分类】TG115.21钢材中的带状组织由元素偏析导致，是一种常见的显微组织缺陷，其形貌特征为铁素体与珠光体沿轧制变形方向交替呈条带分布。
带状组织使钢的力学性能产生各向异性，不仅影响钢的强度、韧性等力学性能，而且会显著影响钢的热加工和焊接性能[1-2]。
国内对钢中带状组织级别的评定传统上采用图谱比较法，如GB/T 13299-1991《钢的显微组织评定方法》和新颁布的GB/T 34474.1-2017《钢中带状组织的评定第1部分：标准评级图法》都是依据铁素体条带的数量、带状贯穿视场的程度、连续性以及是否出现变形铁素体比照图谱进行评定；GB/T 18254-2002《高碳铬轴承钢》是根据轴承钢碳化物带状组织中碳化物颗粒尺寸大小及颗粒含量对照图谱进行评定。
国外对钢中带状组织级别的评定方法与国内的有所不同，德国标准SEP 1520-1998《图谱法对钢材碳化物结构的金相检验》和国际标准ISO 5949-1983 Tool Steels and Bearing Steels-Micrographic Method for Assessing the Distribution of Carbides using Reference Photomicrographs都是采用在一定倍数下与图谱比较进行评定；美国标准ASTM E1268-2001(2006) Standard Practice for Assessing the Degree of Banding or Orientation of Microstructures采用了直线网格、截点及数理统计的计算方法。
M42高速钢中碳化物的析出机理与转化规律研究
M42高速钢中碳化物的析出机理与转化规律研究摘要：本文研究了M42高速钢中碳化物的析出机理与转化规律。
通过对材料的观察与测试，发现碳化物析出是在随着加热过程中铁素体中过饱和时发生的。
同时，随着温度的升高，碳化物析出的数量也相应地增加。
在退火过程中，由于碳化物的扩散能力增强，导致一些疏松区域的碳化物会被反向扩散形成链状或其他形态的碳化物集团。
此外，通过定量分析和比较实验得出，碳化物析出主要受化学成分、温度和时间等因素的影响。
本文的研究为深入了解钢材中的碳化物析出规律提供了科学依据，也为优化高速钢的生产工艺和性能提供了理论支持。
关键词：M42高速钢；碳化物；析出机理；转化规律；疏松区域一、引言M42高速钢作为一种常用的工具钢材料，具有优良的高温强度、耐磨性和热稳定性等特点，在机械加工制造领域有广泛的应用。
其中，碳化物是影响高速钢性能的重要因素之一，它不仅能够提高钢材的硬度和耐磨性，还能影响钢材的韧性和塑性等力学性能。
因此，深入研究M42高速钢中碳化物的析出机理与转化规律具有重要的理论和应用价值。
二、实验方法本文采用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪等方法对M42高速钢中碳化物的析出机理与转化规律进行了研究。
在实验过程中，先将样品加热至不同温度下，观察并记录铁素体中碳化物的分布和形态变化。
然后，将样品进行退火处理，并通过比较实验和定量分析等方法研究碳化物析出的影响因素和机理。
三、实验结果通过对实验数据的分析，得出以下几点结论：（1）碳化物在加热过程中的析出是在随着铁素体中碳的过饱和时发生的，并且随着温度的升高，析出的碳化物数量也相应地增加；（2）在退火过程中，由于碳化物的扩散能力增强，导致一些疏松区域的碳化物会被反向扩散形成链状或其他形态的碳化物集团；（3）碳化物析出主要受化学成分、温度和时间等因素的影响，其中化学成分对碳化物类型和数量影响最为显著。
四、结论本文研究了M42高速钢中碳化物的析出机理与转化规律，并通过实验数据的分析得出了碳化物在高速钢材料中的形成和转化规律。
钢中的碳化物
白口铸铁中碳化物的类型根据碳化物的结晶点阵形式，碳化物可分为两大类型：1．简单密排结构的间隙碳化物当r C/r M<0.59时，碳原子处在简单的点阵间隙之间，形成不同于原金属结晶点阵的间隙相。
这类金属元素是Mo、W、V、Ti、Nb、Zr，形成的碳化物有：MC型——WC、VC、TiC、NbC、ZrCM2C型——W2C、Mo2C如果同时存在多种过渡族金属元素，将形成复杂的碳化物。
在满足点阵类型、电化因素和尺寸因素三条件时，其中的金属原子可互相置换，如TiC–VC系形成(Ti、V)C；VC–NbC系形成(Nb、V)C；TiC–ZrC系形成(Ti、Zr)C等。
MC型碳化物中的金属原子M具有面心简单六方结构，其中八面体间隙相都被碳原子占领，所以，M：C=1：1，晶体为NaCl型结构。
M2C碳化物具有密排六方结构，例如：W2C、Mo2C、V2C、Nb2C，碳原子处于四面体的空隙中。
2．复杂密排结构的间隙碳化物当r C/r M>0.59时，碳不可能与金属元素形成简单密排的间隙相，而是形成一种结晶点阵复杂的间隙化合物。
Cr、Mn、Fe的碳化物属于复杂密排结构，其中M23C6、M6C为复杂立方、M7C3为复杂六方、M3C为斜方点阵。
常见到的复杂密排结构的碳化物为M3C型——Fe3C、Mn3C或(Cr、Fe)3C，简称K c；M7C3型——Cr7C3、Mn7C3或(Cr、Fe)7C3，简称K2；M23C6型——Cr23C6、Mn23C6，及三元碳化物Fe21W2C6、Fe21Mo2C6、(Cr、Fe)23C6，简称K1；M6C型——Fe3W3C、Fe4W2C、Fe3Mo3C、Fe4Mo C等三元碳化物。
(1)M3C型碳化物：最常见的是普通白口铸铁中的渗碳体(Fe3C)。
渗碳体的晶体结构为斜方晶格，晶格常数a=0.45144μm，b=0.50787μm，c=0.67287μm。
渗碳体的晶体结构见图1所示。
铁碳合金显微组织的观察及分析实验指导书
实验六铁碳合金显微组织的观察及分析实验项目名称：碳钢非平衡组织观察实验项目性质：普通实验所属课程名称：金属材料与热处理实验计划学时：2一、实验目的（1）观察碳钢经不同热处理后的基本组织。
（2）了解热处理工艺对钢组织和性能的影响。
（3）熟悉碳钢几种曲型热处理组织一一M、T、S、M回火、S回火等组织的形态及特征。
二、实验内容和要求碳钢经退火、正火可得到平衡或接近平衡组织；经淬火得到的是不平衡组织。
铁碳合金缓冷后的显微组织基本上与铁碳相图所预料的各种平衡组织相符合，但在快冷条件下的显微组织就不能用铁碳合金相图来加以分析，而应由过冷奥氏体等温转变曲线（C曲线）来确定。
图1-1为共析碳钢的C曲线图。
10 1" 0 10* 10*图1-1共析钢的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，C 曲线则能说明一定成分的钢在不同冷却条件下所得到的组织。
C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。
按照不同的冷却条件，过冷奥氏体将在不同的温度范围发生不同类型的转变。
通过金相显微镜观察，可看出过冷奥氏体各种转变产物的组织形态各不相同。
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1-1中。
2•共析钢连续冷却时的显微组织共析钢奥氏体，在慢冷时（相当于炉冷，见图1-1的v i）应得到100%珠光体；当冷却速度增大到V2时（相当于空冷），得到的是较细的珠光体，即索氏体或屈氏体；当冷却速度增大到V3时（相当于油冷），得到的为屈氏体和马氏体；当冷却速度增大到V4、V5 （相当于水冷），很大的过冷度使奥氏体骤冷到马氏体转变开始点（Ms）后，瞬时转变马马氏体。
其中与C曲线鼻尖相切的冷却速度（V4）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，见图1-2所示。
SEP1520-1998___钢中碳化物图谱显微检验法.pdf
SEP1520-1998 钢中碳化物图谱系列显微检验法1.检验目的和适用范围1.1根据出现的碳化物特征，采用显微检验的方法对钢（组织）加以评价是适宜的。
本标准为该方法的说明，本标准中附有碳化物的组成和分级图谱系列。
此图谱系列用于所规定的钢及其组织状态。
它是考虑到碳化物形状、结构、尺寸和数量而制定的。
试验是在金相磨片上进行的。
通过在显微镜下观察，与碳化物图谱系列进行比较，检验碳化物状况。
1.2本标准适用于含碳量约为0.1～1.2％，合金元素总含量为5％的钢，通常只用于特殊钢。
本标准不适用于下述的碳化物检验：低碳钢（例如深拉延的钢材）高速工具钢（见钢铁试验标准SEP1615和其他莱氏体钢）1.3仅按协议检验钢和碳化物，并在供货条件中规定全部检验条件（符合本标准规定条件）。
当试验条件未经协议，可采用适当的试验部位进行试验。
1.4根据钢的再加工和使用状况，而确定碳化物的合格界限，不属于标准范围内的规定。
2.试验范围：只要符合质量标准的规定（DIN－标准，钢铁试验标准）本试验范围具有权威性。
若质量标准没有规定则检验批和取样数量，按以下推荐执行：由同一热处理炉次和同一尺寸组成的每炉批取2个试样。
连续炉热处理时（同一冶炼炉号），每5吨盘条或每10吨同一断面的棒材，取1个试样，但每批最少取2个试样。
此外，允许断面相近的钢材，组成一个检验批。
3.取样和试样制备：3.1若无另外协议，取样和试验用金相磨面面积，按下述规定3.1.1取样时，对交货检验用试样应加以标记。
3.1.2检验碳化物特征，除系列6和7碳化物带状检验为纵向磨面外，其它金相试样磨面取样部位为纵向或横向。
只要有可能且有益，每个金相试样磨面面积应为100mm2（标准面积F）。
横向或纵向试样磨面位置，根据不同要求而确定。
图1为圆钢取样位置。
当有待检验的碳化物特征类型，要求一定方向、位置上取样和检验试样面积与标准试样面积不同时，在这种情况下，其具体规定协商确定。
钢铁金相图谱
钢铁金相图谱第一章钢铁典型金相组织材料：纯铁工艺情况：退火状态浸蚀方法：苦味酸酒精溶液浸蚀————————————————————1材料：10钢工艺情况：退火状态浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀————————————————————2材料：16Mn工艺情况：热轧状态浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀————————————————————3材料：1Cr18Ni9Ti工艺情况：固溶处理浸蚀方法：盐酸、硝酸、甘油混合溶液浸蚀———————————————4材料：T8工艺情况：退火浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀————————————————————5材料：50钢工艺情况：正火处理浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀————————————————————6材料：GCr15工艺情况：球化退火浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀————————————————————7材料：T10工艺情况：加热至860℃保温后炉冷浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀————————————————————8材料：20CrMnMo工艺情况：1000℃过热渗碳后空冷浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀————————————————————9工艺情况：铸态浸蚀方法：三氯化铁盐酸水溶液浸蚀——————————————————10材料：T10工艺情况：高温淬火后浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀———————————————————11材料：W18Cr4V工艺情况：1270℃淬火，560℃三次回火浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀———————————————————12材料：GCr15工艺情况：850℃淬火后回火处理浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀———————————————————13材料：40Cr工艺情况：淬火，回火浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀———————————————————14材料：15MnB工艺情况：920℃渗碳淬火浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀———————————————————15材料：20Cr工艺情况：渗碳后淬火和回火处理浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀———————————————————16材料：20CrMnMo工艺情况：1000℃渗碳后空冷浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀———————————————————17材料：70Si3MnA（弹簧钢）工艺情况：加热保温，在400℃盐浴中等温冷却后空冷浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀———————————————————18材料：70Si3Mn工艺情况：加热至1200℃保温，在400℃盐浴中等温3min后空冷浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀———————————————————19材料：35钢工艺情况：加热至870℃，保温30min，淬火浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀———————————————————20工艺情况：加热至860℃后油冷淬火，480℃回火处理浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀———————————————————21材料：35钢工艺情况：加热至870℃，保温30min，淬火浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀———————————————————22材料：2Cr13工艺情况：调质处理浸蚀方法：经氯化高铁、盐酸水溶液浸蚀————————————————23材料：40Cr工艺情况：淬火、回火浸蚀方法：苦味酸饱和水溶液加入几滴环氧乙烷（洗涕剂）的混合溶液浸蚀—24材料：40Cr工艺情况：加热至850℃油冷却后600℃回火处理浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀———————————————————25材料：W18Cr4V工艺情况：锻后退火、淬火及回火处理浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀———————————————————26材料：38CrMoAl工艺情况：调质后气体渗氮浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀———————————————————27材料：20CrMnTi工艺情况：在860℃碳氮共渗后，830℃淬火，180℃回火浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀———————————————————28材料：20钢工艺情况：在960℃渗碳保温后，降温到860℃淬火浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀———————————————————29材料：45钢工艺情况：粉末渗硼浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀———————————————————30材料：HT200工艺情况：铸态浸蚀方法：20%盐酸酒精溶液浸蚀深腐蚀————————————————31材料：灰口铸铁工艺情况：铸造状态浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀———————————————————32材料：QT500-7工艺情况：铸态浸蚀方法：20%盐酸酒精溶液浸蚀深腐蚀————————————————33材料：高铬铸铁（C:2.65%; Cr:15.4%; Mo:2.5%）工艺情况：920℃正火，240℃回火浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀———————————————————34材料：高铬铸铁（C:2.8%~3.0%；Cr:24%~26%）工艺情况：铸态浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀———————————————————35材料：高铬铸铁工艺情况：铸造状态浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀———————————————————36材料：高铬铸铁工艺情况：铸态浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀———————————————————37材料：白口铸铁工艺情况：表面激冷处理浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀———————————————————38。
SEP1614-1996 ,热作工具钢显微组织检验.pdf
第一版1、试验验目的、特征及有效性热作工具钢应用于各种工具设备，如：压锻与锤锻工具中的模件与压模嵌入件：压铸模的冲子、芯子、滑块，金属热压用的压头，内模衬及中间的模衬。
对应各种用途模具所承受冲击作用是多样而复杂的。
它不仅有机械的，而且还有热的、研磨的、浸蚀的，有时甚至为化学作用的影响。
对不同工具组成，选择材料时应以适应所承受冲击的类型为依据，因此，材料特性试验评定方法应以适用于工具所期望的冲击方式而进行。
测定合金显微均匀性和退火组织的显微检验应在经研磨后的试样上进行，通过试样观察与相应的评级图片比较评级。
（表1和表2）。
本文主要对三个热作工具钢有效：—X38CrMoV5-1（1.2343）—X40CrMoV5-1（1.2344）—X38CrMoV5-3（1.2367）2、检验数量检验试样的数量与质量标准要求应符合供货条件要求。
3、取样及制备显微检验取片时，应考虑到品种、尺寸、形态、数量及与熔炼浇注技术有关的不同金相组织分布。
还应考虑到钢锭几何尺寸、变形以及有关的热处理的时间-温度特性关系。
切取的试样其检验面应平行变形主方向。
检验面最小尺寸为10mm ×20mm。
检验面如图1、图2所示：图1 圆钢试样取样位置及检验面（图中斜线部分）r—半径L—长度方向1第一版图1 扁钢试样取样位置及检验面（图中斜线部分）b—宽度h—厚度L—长度方向试样应取自退火材料并经研磨、抛光后用（3%）硝酸-洒精溶液浸蚀，这样才能见到显微不均匀性。
评定显微均匀性的试样显微检验，应使用50倍的放大率进行检验。
评定退火显微组织应选用500倍的放大率进行检验。
4、评级图分类4.1 热作工具钢合金显微均匀性的评级图（表1）评级图由放大倍数为50倍的显微照片组成，被检验的热作工具钢的合金显微均匀性通过钢中存在的偏析从图片上体现。
合金元素高度富集的区域为条状或网状的显微黑色带。
它是结晶时偏析过程的自然结果，它的形态主要是取决于结晶过程和钢生产工艺。
铁碳合金及碳钢教学课件PPT
成物相
对量% 0
三次渗碳体
相组成 100 物相对 量% 0
珠光体
二次渗碳体
莱氏体
一次渗碳体
Fe3C
碳质量分数对力学性能的影响
铁碳合金相图的应用
➢在选材方面的应用 ➢在铸造方面的应用 ➢在可锻性方面的应用 ➢在焊接方面的应用
第五节 碳素钢
碳质量分数大于0.0218%小于2.11%， 且不含有特意加入合金元素的铁碳合 金，称为碳素钢简称碳钢。
第3章 铁碳合金及碳钢
第一节 铁碳合金的组织 第二节 铁碳合金相图 第三节 铁碳合金的分类 第四节 典型铁碳合金的结晶过程 第五节 碳素钢
第一节 铁碳合金的组织--铁素体
碳溶解在α-Fe中形成的间隙固溶体称为铁素体, 用符号α或F表示。
铁素体的胞晶
铁素体的显微组织
强度和硬度低，而塑性和韧性好。
第一节 铁碳合金的组织--奥氏体 碳溶解在γ-Fe中形成的间隙固溶体称为奥氏体， 用符号γ或A表示。
四、Fe-Fe3C相图中的相区
➢Fe-Fe3C相图中的四个单相区： ACD线以上是液相区； AESG为奥氏体区（γ或A）； GPQG为铁素体区（α或F）； DFKL为渗碳体区（Fe3C）。
四、Fe-Fe3C相图中的相区 ➢Fe-Fe3C相图中的五个两相区
L+A两相区； L+ Fe3C两相区； A+ Fe3C两相区； A+F两相区及F+ Fe3C两相区。
A点： 纯铁的熔点，1538℃。 D点： 渗碳体的熔点，1227℃。 G点： 铁的同素异构转变点 。 E点： 碳在γ-Fe中最大溶解度点。 P点： 碳在α-Fe中最大溶解度点。
二、Fe－Fe3C相图中主要点的意义
钢中常见的显微组织及铁碳合金相图
要以Fe3C或石墨的形式存在。
铸铁中的石墨
渗碳体组织金相图
⑷珠光体：铁素体与Fe3C的机械混合物，用P表示。
珠光体的组织特点是两相 呈片层相间分布,性能介 于两相之间。
珠光体
珠光体 ( P )
⑸莱氏体： 与Fe3C的机械混合物
高温莱氏体：727 ℃以上，奥氏体与渗碳体，以Le表示 低温莱氏体：727 ℃以下，珠光体与渗碳体，以L’e表示 为蜂窝状, 以Fe3C为基，性能硬而脆。
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实际所讨论的铁碳合金相图是Fe- Fe3C相图。
Fe
Fe3C Fe2C
FeC
C
C%(at%) →
Fe - Fe3C 相图
T°
Fe
Fe3C
(一)铁碳合金状态图中主要点和线的意义
五个重要的成份点: P、S、E、C、K。 四条重要的线: EF、ES、GS、FK。 三个重要转变: 包晶转变、共晶转变、共析转变。 二个重要温度: 1148 ℃ 、727 ℃ 。
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三、钢的显微组织评定
• 显微组织评定原则： 1、评定含碳量小于或等于0.15%低碳退火钢中的游离渗碳体， 是根据渗碳体的形状、分布及尺寸特征确定 2、评定含碳量0.10%～0.30%低碳变形钢中的珠光体，要根 据珠光体的结构（粒状、细粒状珠光体团或片状）、数量 和分布特征确定 3、评定珠光体钢中的带状组织，要根据带状铁素体数量增 加，并考虑带状贯穿视场的程度、连续性和变形铁素体晶 粒多少的原则确定。 4、评定珠光体钢过热后的魏氏组织，要根据析出的针状铁 素体数量、尺寸和由铁素体网确定的奥氏体晶粒大小的原 则确定。
• ASபைடு நூலகம்ME45-2005 «钢的非金属夹杂物测定方法»
• GB/T18254-2002 «高碳铬轴承钢»
•
GB/T10561-2005
• •
标准适用范围：压缩比大于或等于3的轧制或锻制钢材 原理：将所观察的视场与标准图谱对比，并分别对每类夹杂物进行评级，标 准中的评级图片相当于100倍下纵向抛光面上的面积为0.5mm2 的正方形视场。
A类硫化物
B类氧化铝类
C类硅酸盐类
D类球状氧化物
DS类单颗粒球状类
试样的选取:
沿钢材或零件的轧制或锻造方向通过中心取样；钢坯上切取 的检验面应通过钢材（或钢坯）轴心的纵截面,其面积为 200mm2 (20mm×10mm)。
• •
样品制备要求：检验面平整，抛光时防止夹杂物剥落、变形，检验面不受污 染。可先进行淬火，提高试样硬度，容易制备。 评级界限：每类夹杂物根据颗粒宽度不同分成粗系和细系，每个系列有6个级 别，从0.5级到3级。
• 显微组织评定方法： • 评定游离渗碳体和珠光体的放大倍数为400×，评定带状 组织和魏氏组织的放大倍数为100×。 • 标准视场直径80mm。 • 评定采用与标准评级图相比较的方法。 • 深度约为钢板厚度10%的2个表面层不检查。 • 评级时应选择磨面上各视场中最高级别处进行评定。 • 评定结果以级别表示，级别特征在相邻2级之间，可付上 半级，必要时应注明系列字母，如1A、3B。
强磁场条件下中碳低合金钢中碳化物的析出
60 Fe3 C M2 C
Fe3 C ( Fe ,Mo) 2 C
Wit h a 12 T magnetic field 600 M2 C M3 C
( Fe ,Mo) 2 C ( Fe ,Mo) 3 C
3600 M2 C
M3 C
Fe6 C ( Fe ,Mo) 6 C ( Fe ,Mo) 6 C ( Fe ,Mo) 6 C
20 Fe3 C Fe3 C
Wit hout a 12 T magnetic field
1000
3600
M3 C
M6 C
( Fe ,Mo) 3 C
( Fe ,Mo) 6 C
10 M6 C ( Fe ,Mo) 6 C
Wit h a 12 T magnetic field 600 M6 C
( Fe ,Mo) 6 C
由图 2 和图 3 以及表 2 的结果可以看出 ,在无磁 场的条件下 ,碳化物的析出顺序为 Fe3 C ( →M2 C) →
强磁场条件下中碳低合金钢中碳化物的析出
7
Time/ s Type Ca r bi de
表 2 530 ℃有 、无磁场条件下碳化物的析出 Table 2 Precipitated carbides at 530 ℃ wit h and wit hout a 12 T magnetic field
3600 M6 C ( Fe ,Mo) 6 C
M3 C →M6 C ;但是在强磁场条件下 M2 C 和 M3 C 型碳 化物没有析出 ,其析出受到明显的抑制 ,而 M6 C 型碳 化物则提前析出 。
Zhang 等[10] 对中碳钢碳化物的回火析出行为的 研究结果表明 ,强磁场改变了不同类型渗碳体的析出 顺序 ,认为是由于不同类型的渗碳体在强磁场条件下 降低的自由能不同 。本研究中不同类型的碳化物为钼 合金渗碳体 (碳化物) ,只是渗碳体中的部分铁原子被 钼原子取代[12] 。因此 ,强磁场可能对不同类型的合金 碳化物降低的程度不同 ,其示意图如图 4 所示 ,从而改 变了不同碳化物的析出顺序 。 2. 2 700 ℃等温时碳化物的析出