碳钢热处理后的显微组织观察与分析
碳钢热处理后的组织和性能变化的分析实验
碳钢热处理后的组织和性能变化的分析实验一、实验目的1、观察和研究碳钢经不同形式热处理后其显微组织的特点。
2、了解热处理工艺对钢组织和性能的影响。
3、了解硬度测定的基本原理及应用范围。
4、了解洛氏硬度试验机的主要结构及操作方法。
5、掌握金属显微试样的制作过程，正确地制作所要观察的试件。
二、实验内容1、制作经热处理后的试样，完成打磨、刨光、浸蚀的所有制作步骤。
2、热处理后的试件进行硬度测试。
3、热处理后的试样进行组织观察分析和比较。
三、实验设备的使用和注意事项（一）硬度计的原理、使用和注意事项金属的硬度可以认为是金属材料表面在接触应力作用下的抵抗塑性变形的一种能力。
硬度测量能够验出金属材料软硬程度的数量概念。
由于在金属表面以下不同深处材料所承受的应力和所发生的变形程度不同，因而硬度值可以综合地反映压痕附近局部体积内金属的弹性、微量塑变抗力、塑变强化能力以及大量形变抗力。
硬度值越高，表明金属抵抗塑性变形能力越大，材料产生塑性变形就越困难。
另外，硬度与其它机械性能（如强度指标σb及塑性指标ψ和δ）之间有着一定的内在联系，所以从某种意义上说硬度的大小对于机械零件或工具的使用性能及寿命具有决定性意义。
硬度的试验方法很多，在机械工业中广泛采用压入法来测定硬度。
压入法硬度试验的主要特点是：（1）试验时应力状态最软（即最大切应力远远大于最大正应力），因而不论是塑性材料还是脆性材料均能发生塑性变形。
（2）金属的硬度与强度指标之间存在如下近似关系：σb=K·HB式中：σb——材料的抗拉强度值HB——布氏硬度值K——系数退火状态的碳钢K=0.34~0.36合金调质钢K=0.33~0.35有色金属合金K=0.33~0.53（3）硬度值对材料的耐磨性、疲劳强度等性能也有定性的参考价值，通常硬度高，这些性能也就好。
在机械零件设计图纸上对机械性能的技术要求，往往只标注硬度值，其原因就在于此。
（4）硬度测定后由于仅在金属表面局部体积内产生很小压痕，并不损坏零件，因而适合于成品检验。
低碳钢的淬火和配分过程中所获得的显微组织-图文
低碳钢的淬火和配分过程中所获得的显微组织-图文M.J.Santofimia,L.Zhao,R.Petrov,J.Sietma摘要：“淬火和配分”是改进多相钢机械性能的一种新的热处理工艺。
在这项工艺中，经淬火和配分后部分奥氏体化，配分温度等于淬火温度，这种工艺已经被应用到低碳钢中。
用光学显微镜使用明场和微分干涉对比，电子背散射衍射，某射线衍射和磁性测量对由此产生的多相微观结构进行研究。
这些技术已经能完整的识别显微组分：部分奥氏体化过程中出现的铁素体，在冷却过程中形成的取向附生铁素体，马氏体和残余奥氏体。
结果的分析表明取向附生铁素体与残余奥氏体显著相关，然而与从马氏体到奥氏体碳分配关联较小。
关键词：钢、微观结构、取向附生铁素体配分1.介绍相变诱发塑性（TRIP）被广泛用于新钢种的设计与优化强度和成形性。
传统的TRIP钢通常是通过一个步骤获得，这个步骤包括由一个两相区退火的工序接着通过淬火至贝氏体相变区，以获得铁素体，贝氏体和残余奥氏体的微观结构。
在贝氏体相变中，碳化物的形成受合金元素如硅和铝抑制，因此奥氏体富含碳。
奥氏体富集足够的碳增加其在室温下的热稳定性。
富含碳的残余奥氏体被认为是有益的，因为在钢变形过程中的相变诱发塑性（TRIP）现象显著提高钢的成形性和能量吸收性。
作为一种替代传统的热-机械工艺相变诱发塑性(TRIP)辅助钢，一种叫做淬火和配分（Q＆P）的新热处理工艺最近被提出[1，2]来发展钢的多相微观结构。
这种工艺的淬火的温度低于马氏体起始温度(M)但高于马氏体结束温度(Mf)，形成一个确定量的马氏体（淬火工序），其次是一个等温处理来完成碳的配分，从马表1-根据MTDATA研究钢的总体化学组成和在900℃下部分奥氏体化后奥氏体的组合物（wt％）总体化学组成900℃下奥氏体化后0.271.870.350.870.06C0.19Mn1.61Si0.35Al1.10P0.09氏体到奥氏体中没有碳化物析出（配分步骤）。
碳钢的热处理工艺对组织与性能的影响
实验三碳钢的热处理工艺对组织与性能的影响一、实验目的1.了解碳钢热处理工艺操作。
2.学会使用洛氏硬度计测量材料的硬度性能值。
3.掌握热处理后钢的金相组织分析。
4.For personal use only in study and research; not for commercial use5.6.探讨淬火温度、淬火冷却速度、回火温度对45和T12钢的组织和性能（硬度）的影响。
7.巩固课堂教学所学相关知识，体会材料的成分-工艺-组织-性能之间关系。
二、实验内容1.45和T12钢试样淬火、回火操作，用洛氏硬度计测定试样热处理前后的硬度。
工艺规范见表6—1。
2.制备并观察标6—2所列样品的显微组织。
3.观察幻灯片或金相图册，熟悉钢热处理后的典型组织：上贝氏体、下贝氏体、片状马氏体、条状马氏体、回火马氏体等的金相特征。
三、概述1．淬火、回火工艺参数的确定。
Fe—Fe3C状态图和C—曲线是制定碳钢热处理工艺的重要依据。
热处理工艺参数主要包括加热温度，保温时间和冷却速度。
（1）加热温度的确定淬火加热温度决定钢的临界点，亚共析钢，适宜的淬火温度为A c3以上30~50℃，淬火后的组织为均匀而细小的马氏体。
如果加热温度不足（<A c3），淬火组织中仍保留一部分原始组织的铁素体，造成淬火硬度不足。
过共析钢，适宜的淬火温度为A c1以上30~50℃，淬火后的组织为马氏体十二次渗碳体（分布在马氏体基体内成颗粒状）。
二次渗碳体的颗粒存在，会明显增高钢的耐磨性。
而且加热温度较A cm低，这样可以保证马氏体针叶较细，从而减低脆性。
回火温度，均在A c1以下，其具体温度根据最终要求的性能（通常根据硬度要求）而定。
（2）加热，保温时间的确定加热、保温的目的是为了使零件内外达到所要求的加热温度，完成应有的组织转变。
加热、保温时间主要决定于零件的尺寸、形状、钢的成分、原始组织状态、加热介质、零件的装炉方式和装炉量以及加热温度等。
碳钢的热处理实验报告-（恢复）
碳钢的热处理实验报告-（恢复）碳钢的热处理实验报告-(恢复)⾦属热处理实验报告张⾦垚41030165材控102班热处理实验报告（T8钢300℃回⽕）⼀、实验⽬的1、了解碳钢的基本热处理（退⽕、正⽕、淬⽕及回⽕）⼯艺⽅法。
2、研究含碳量、加热温度、冷却速度、回⽕温度对钢热处理后性能的影响。
3、掌握洛⽒硬度机的使⽤⽅法。
观察热处理后钢的组织特征。
⼆、实验原理1、钢的淬⽕所谓淬⽕就是将钢加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1(过共析钢)以上30～50℃，保温后放⼊各种不同的冷却介质中（ V冷应⼤于V 临），以获得马⽒体组织。
碳钢经淬⽕后的组织由马⽒体及⼀定数量的残余奥⽒体所组成。
为了正确地进⾏钢的淬⽕，必须考虑下列三个重要因素：淬⽕加热的温度、保温时间和冷却速度。
（1）淬⽕温度的选择选定正确的加热温度是保证淬⽕质量的重要环节。
淬⽕时的具体加热温度主要取决于钢的含碳量，可根据相图确定（如图4所⽰）。
对亚共析钢，其加热温度为＋30～50℃，若加热温度不⾜（低于），则淬⽕组织中将出现铁素体⽽造成强度及硬度的降低。
对过共析钢，加热温度为＋30～50℃，淬⽕后可得到细⼩的马⽒体与粒状渗碳体。
后者的存在可提⾼钢的硬度和耐磨性。
（2）保温时间的确定淬⽕加热时间是将试样加热到淬⽕温度所需的时间及在淬⽕温度停留保温所需时间的总和。
加热时间与钢的成分、⼯件的形状尺⼨、所需的加热介质及加热⽅法等因素有关，⼀般可按照经验公式来估算，碳钢在电炉中加热时间的计算如表1所⽰。
表1 碳钢在箱式电炉中加热时间的确定加热温度(℃)⼯件形状圆柱形⽅形板形保温时间分钟/每毫⽶直径分钟/每毫⽶厚度分钟/每毫⽶厚度700 1.5 2.2 3800 1.0 1.5 2900 0.8 1.2 1.6 1000 0.4 0.6 0.8（3）冷却速度的影响冷却是淬⽕的关键⼯序，它直接影响到钢淬⽕后的组织和性能。
冷却时应使冷却速度⼤于临界冷却速度，以保证获得马⽒体组织；在这个前提下⼜应尽量缓慢冷却，以减少钢中的内应⼒，防⽌变形和开裂。
碳钢的热处理操作、组织观察及硬度测定
淬火、回火是钢件的重要热处理工艺。所谓 淬火就是将钢件加热到Ac或Acl以上，保温后放 入放入各种不同的冷却介质中快速冷却，以获得 马氏体组织的热处理操作。 钢件，特别是高碳钢件经淬火后得到马氏体 组织时，材质硬而脆，并且工件内部存在很大的 内应力，如果直接进行磨削加工往往会出现龟裂； 一些精密的零件在使用过程中将会引起尺寸变化 而失去精度，甚至开裂。因此钢件淬火后必须立 即进行回火处理。
表6—1 碳钢的临界点
类 别 钢 号 临 界 点（℃）
Ac1
Ac3或Accm
Ar1
Ar3
碳 素 结 构 钢
20 30 40 45 50 60
735 732 724 724 725 727 730 730 730 730 730
855 813 790 780 760 766 770 － 800 820 830
（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成为马氏体，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，分部在马氏体之 间，无固定形态，淬火后来经回火， 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(150～ 250oC)后，马氏体分解，析出与母相共格的极细小的弥 散一碳化物。这种组织称为回火马氏体。由于有极细小的 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，如照片所示。在 电子显微镜下则可观察到细小的碳化物。 低碳板条状马氏体低温回火以后，马氏体中只发生碳 原子的偏聚，尚未析出碳化物。在光学和电子量微镜下观 察，低碳回火马氏体仍保持条状马氏体形态。中碳钢淬火 以后得到板条状马氏体和片状马氏体的混合组织，回火后 其中片状马氏体易受浸蚀，颜色变深。
碳钢热处理后组织观察_图文
碳钢热处理后的组织 表2-1
编号 1 2 3 4
5பைடு நூலகம்
6 7 8 9
10 11
材料 45钢 45钢 45钢 45钢
45钢
45钢 T12 T12
T12
16Mn 1.3%C
热处理工艺 860C°正火（空冷） 860C°淬火（水冷） 860C°淬火（油冷） 860C°淬火（水冷） 400C°回火 860C°淬火（水冷） 600C°回火 760C°淬火（水冷）
中温回火获得回火屈氏体组织，它是由
尚未发生再结晶的铁素体与弥散分布的极细 粒状渗碳体组成。这些极细的粒状渗碳体， 在光学显微镜下无法分辨，故呈暗黑色，回 火屈氏体具有中等硬度，高的屈服强度及弹 性极限和较好的韧性。
高温回火得到回火索氏体，它是由已再
结晶的铁素体与细粒状渗碳体组成。在光学 显微镜下放大500X时，可以看到已经聚集长 大了的渗碳体颗粒均匀分布在铁素体基体上 ，回火索氏体具有较低的硬度和良好的综合 力学性能。
低碳钢淬火后的板条状马氏体。板条状马氏 体是由许多尺寸大致相同的细马氏体条平行排列 组成的马氏体，各束之间位向不同，且位向差较 大，一个奥氏体晶粒内可有几个马氏体束。板条 马氏体不仅具有较高的强度，同时还具有良好的 塑性和韧性。
含碳量大于1.0%的高碳钢过热淬火后， 得到针片状马氏体和残余奥氏体组织。针片 状马氏体在光学显微镜下，呈大小不一的针 状或片状，针片之间成一定角度。针片状马 氏体的硬度高，韧性差。在针片状马氏体之 间有奥氏体残存，即残余奥氏体（A’）。残 余奥氏体不易受硝酸酒精溶液的侵蚀，在显 微镜下呈白亮色，无固定形态。未经回火时 ，残余奥氏体与马氏体很难区别。都呈白亮 色，只有马氏体回火变暗以后，残余奥氏体 才能被辩认。
金相组织分析(碳钢的非平衡组织及常用金属材料显微组织观察)
实验三碳钢的非平衡组织及常用金属材料显微组织观察实验目的概述实验内容实验方法实验报告思考题一、实验目的1. 观察碳钢经不同热处理后的显微组织。
2. 熟悉碳钢几种典型热处理组织——M、T、S、M回火、T回火、S回火等组织的形态及特征。
3. 熟悉铸铁和几种常用合金钢、有色金属的显微组织。
4. 了解上述材料的组织特征、性能特点及其主要应用。
TOP二、概述1. 碳钢热处理后的显微组织碳钢经退火、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。
因此，研究热处理后的组织时，不仅要参考铁碳相图，而且更主要的是参考钢的等温转变曲线(C曲线)。
为了简便起见，用C曲线来分析共析钢过冷奥氏体在不同温度等温转变的组织及性能（见表3-1）。
在缓慢冷时(相当于炉冷，见图2-3中的V1)应得到100%的珠光体；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；当冷却速度增大至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，瞬时转变成马氏体。
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。
转变类型组织名称形成温度范围／℃显微组织特征硬度(HRC)珠光体型相变珠光体(P)>650在400～500X金相显微镜下可以观察到铁索体和渗碳体的片层状组织～20(HBl80～200)索氏体(S)600～650在800一]000X以上的显微镜下才能分清片层状特征，在低倍下片层模糊不清25～35屈氏体(T)550～600用光学显微镜观察时呈黑色团状组织，只有在电子显徽镜(5000～15000X)下才能看出片层状35—40贝氏体型相变上贝氏体(B上)350～550在金相显微镜下呈暗灰色的羽毛状特征40—48下贝氏体(BT)230～350在金相显微镜下呈黑色针叶状特征48～58马氏体型相变马氏体(M)<230在正常淬火温度下呈细针状马氏体(隐晶马氏体)，过热淬火时则呈粗大片状马氏体60～65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，当奥氏体缓慢冷却时(相当于炉冷，如图2-3中V1：)，转变产物接近平衡组织，即珠光体和铁素体。
碳钢热处理后的显微组织观察与分析
碳钢热处理后的显微组织观察与分析实验目的实验说明实验内容实验方法指导实验报告要求思考题一：实验目的(1)观察和研究碳钢经不同形式热处理后显微组织的特点。
(2)了解热处理工艺对碳钢硬度的影响。
二：实验说明碳钢经热处理后的组织可以是接近平衡状态(如退火、正火)的组织，也可以是不平衡组织(如淬火组织)。
因此在研究热处理后的组织时，不但要用铁碳相图，还要用钢的C曲线来分析。
图1为共析碳钢的C曲线，图2为45钢连续冷却的CCT曲线。
图1 共析碳钢的c曲线图2 45钢的CCT曲线C曲线能说明在不同冷却条件下过冷奥氏体在不同温度范围内发生不同类型的转变过程及能得到哪些组织。
1．碳钢的退火和正火组织亚共析碳钢(如40、45钢等)一般采用完全退火，经退火后可得接近于平衡状态的组织，其组织形态特征已在实验l中加以分析和观察(图3)过共析碳素工具钢(如T10、T12钢等)则采用球化退火，T12钢经球化退火后，组织中的二次渗碳体和珠光体中的渗碳体都呈球状(或粒状)，图中均匀分散的细小粒状组织就是粒状渗碳体。
2．钢的淬火组织含碳质量分数相当于亚共析成分的奥氏体淬火后得到马氏体。
马氏体组织为板条状或针状，20钢经淬火后将得到板条状马氏体。
在光学显微镜下，其形态呈现为一束束相互平行的细条状马氏体群。
在一个奥氏体晶粒内可有几束不同取向的马氏体群，每束条与条之间以小角度晶界分开，束与束之间具有较大的位向差，如图4所示。
图3 T12 钢球化退火组织图4 低碳马氏体组织45钢经正常淬火后将得到细针状马氏体和板条状马氏体的混合组织，如图5所示。
由于马氏体针非常细小，故在显微镜下不易分清。
45钢加热至860℃后油淬，得到的组织将是马氏体和部分托氏体(或混有少量的上贝氏体)，如图6所示。
碳质量分数相当于共析成分的奥氏体等温淬火后得到贝氏体，如T8钢在550~350℃及350℃~ Ms温度范围内等温淬火，过冷奥氏体将分别转变为上贝氏体和下贝氏体。
钢的热处理及热处理后的显微组织观察实验报告
钢的热处理及热处理后的显微组织观察实验报告罗毅晗2014011673一、实验目的（1）熟悉钢的几种基本热处理操作：退火、正火、淬火、回火。
（2）了解加热温度、冷却速度、回火温度等主要因素对45钢热处理后性能（硬度）的影响。
（3）观察碳钢热处理后的显微组织。
二、概述钢的热处理就是利用钢在固态范围内的加热、保温和冷却，以改变其内部组织，从而获得所需要的物理、化学、机械和工艺性能的一种操作。
热处理的基本操作有退火、正火、淬火、回火等。
进行热处理时，加热温度、保温时间和冷却方式是最重要的三个基本工艺因素。
三、实验内容加热温度冷却方法回火温度洛氏硬度洛氏硬度洛氏硬度平均值860℃水冷﹨52.0 52.1 52.6 52.2 860℃油冷﹨20.2 23.4 19.1 20.9 860℃空冷﹨94.1 94.6 94.2 94.3 860℃炉冷﹨86.0 85.2 85.7 85.6 860℃水冷200℃51.9 52.0 52.1 52.0 860℃水冷400℃34.8 35.3 35.7 35.3 860℃水冷600℃20.3 21.5 19.6 20.5显微组织观察45钢860℃气冷索氏体+铁素体45钢860℃油冷马氏体+屈氏体45钢860℃水冷马氏体45钢 860℃水冷+600℃回火回火索氏体T12钢 760℃球化退火球化体T12钢 780℃水冷+200℃回火回火马氏体+二次渗碳体+残余奥氏体T12钢 1100℃水冷粗大马氏体+残余奥氏体四、实验分析1.火温度而言，淬火温度越高，硬度越高。
但是一旦达到过高温度会导致形成的马氏体，使得力学性能恶化。
2.火介质而言，硬度大小：空冷>炉冷>水冷>油冷。
3.火温度而言，回火温度越高，硬度越低。
图像：分析原因：①据铁碳相图，淬火温度升高，45钢（亚共析钢）中铁素体含量减少，珠光体含量提高，而珠光体硬度很高，铁素体硬度低，导致硬度提高。
②根据C曲线，对亚共析钢的连续冷却，空冷生成F+S，炉冷生成F+P，水冷产生M，油冷产生T+M。
实验三 常见钢铁材料的显微组织观察
6
图 3-14 铁素体+珠光体
图 3-15 珠光体+网状分布的铁素体
18CrNiMo 具有较高强度、韧性和淬透性，适宜制作具有一定强韧性的汽车变速箱齿轮
以及轴类，原材料组织铁素体以及珠光体，呈枝晶状分布，如图 3-17 所示；因该钢具有良
好的淬透件，淬火后已经完全渗透，基体全为低碳马氏体，如图 3-18 所示。
高速钢淬火组织：淬火加热温度一般为 1260~1280℃，高温加热的目的是使较多的碳
化物溶解于奥氏体中，淬火后马氏体中合金元素含量高，回火后钢的硬度高且耐磨性好。淬
火采用油冷或空冷，其显微组织为马氏体＋未溶碳化物＋残余奥氏体。马氏体呈隐针状，其
针形很难显示出来，但可看出明显的奥氏晶界及分布于晶粒内的未溶碳化物，淬火后的硬度
B．针状马氏体是含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 针状，针与针之间成一定的角度。最先形成的马氏体较粗大，往往横穿整个奥氏体晶粒，将 奥氏体晶粒加以分割，使以后形成的马氏体针的大小受到限制。因此，针状马氏体的大小不 一。同时有些马氏体有一条中脊线，并在马氏体周围有残留奥氏体。针状马氏体的硬度高而 韧性差。
B．下贝氏体是在片状铁素体内部沉淀有碳化物的两相混合物组织。它比淬火马氏体易 受浸蚀，在显微镜下呈黑色针状（见图 3-6）。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 55~60°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）往往容易出现，在等温冷却时也可能形成。它的形
约为 HRC61~62，见图 3-26 所示。
高速钢淬火后需经三次回火，其组织为回火马氏体、少量残余奥氏体，大块白色颗粒
碳钢热处理后的显微组织观察与分析
碳钢热处理后的显微组织观察与分析
一、研究背景
碳钢是一种广泛应用的材料，具有高强度、良好的塑性、耐腐蚀性，以及较低的成本等优点。
狭义的碳钢是指碳含量不高于2.06%的钢，一般指碳含量在0.25~2.06%之间的碳素低合金钢，简称碳钢。
碳钢的力学性能极大程度上受组织影响，因此，碳钢的热处理是提高其力学性能的关键手段。
二、热处理方法
碳钢在热处理过程中，主要是正火、回火、淬火和回火等，根据加工目的和钢种的不同，还有退火和淬拔，等等。
1.正火：正火是指把钢从室温升温到一定的温度（相当于细化、强化钢组织）后，室温或其他低温下的冷却过程。
将钢置于明火中加热，加热到一定温度（软化温度），停止着火，让钢自然冷却（细化钢组织）。
2.回火：回火是指将钢比正火温度高一点加热，然后用较低温度的流体（水、油等）冷却（增强钢组织）。
回火可以改善零件的机械性能，使其获得更高的屈服强度、抗拉强度和断裂伸长率等。
3.淬火：淬火是把钢加热到一定的高温，然后用水、油、空气等低温流体进行冷却，使钢获得更高的强度、延展性和硬度。
碳钢热处理后的显微组织观察实验报告
碳钢热处理后的显微组织观察实验报告实验目的：通过对碳钢进行热处理，观察不同处理条件下的显微组织变化，了解热处理对材料性能的影响。
实验原理：碳钢是将铁和碳混合熔炼得到的一种合金。
由于碳元素的含量不同，可以分为低碳钢、中碳钢、高碳钢等。
在碳含量小于0.8%的碳钢中，碳的形态为固溶态，一般认为石墨化碳是一种强化剂，但是当碳含量高于一定程度时，石墨化碳就会成为材料的弱化因素，须采取措施排除其中的碳化物（Fe3C）。
其主要手段是通过热处理，使碳元素达到在钢中最佳状态。
热处理是指将材料加热到一定温度，然后以一定的速率冷却，以改变其组织和性能的过程。
其中，淬火是一种快速冷却的热处理方法，可使钢材组织变硬化；回火是在淬火后加热，然后缓慢冷却的过程，可使钢材组织变柔韧。
实验步骤：1. 选择一块碳钢，清洗干净，并用锉刀在表面画两条直线，以便观察显微组织变化。
2. 将碳钢样品置于电炉中，加热到红色，保持5分钟。
3. 将样品迅速取出，浸入凉水中进行淬火，使其从高温状态快速冷却。
4. 对淬火后的样品进行显微组织观察和比较。
5. 将样品置于烘箱中回火，温度和时间由指导老师指定。
实验结果：经过淬火处理的碳钢样品在显微镜下可以看到整齐排列的马氏体组织，该组织具有较高的硬度和脆性，在撞击或载荷作用下容易产生裂纹或断裂。
经过回火处理后，样品显微镜下的组织发生了改变。
马氏体逐渐转化成铁素体，呈现出蓝色和灰色的颜色。
在较高的温度下回火处理后，钢的组织相对缓和，同时也具有一定的硬度和强度。
通过本实验，我们了解到热处理对钢材的影响，并通过不同条件下的显微组织观察和比较，得出了淬火和回火处理对碳钢组织和性能的影响。
淬火处理可以使钢的组织变硬，但脆性也增加；回火处理则可以提高钢的韧性和强度，并减少脆性。
在实际应用中，需要根据不同的需要选择合适的热处理工艺。
热处理后碳钢显微组织的观察与分析
热处理后碳钢显微组织的观察与分析热处理是一种通过控制材料的加热和冷却过程，改变其组织和性能的方法。
碳钢是一种含碳量较高的钢材，通过热处理可以得到不同的组织，从而改变其机械性能。
本文将对热处理后碳钢的显微组织进行观察与分析。
热处理过程中，碳钢首先需要进行加热，在足够高的温度下保温一段时间后，再进行冷却。
根据不同的加热温度和保温时间，可以得到不同的组织结构。
首先，我们来观察热处理前的碳钢显微组织。
通常来说，热处理前的碳钢具有粗大的珠光体组织。
珠光体是一种由铁和碳组成的混合物，呈珠状排列。
碳钢中的珠光体结构可以通过金相显微镜观察到，需要将样品进行切割、研磨和腐蚀处理。
在热处理过程中，最常用的方法是淬火和回火。
淬火是将加热到临界温度的材料骤冷至室温，目的是形成马氏体组织。
马氏体是一种类似于针状的组织结构，具有高硬度和脆性。
为了提高钢材的可塑性和耐磨性，常常进行回火处理。
回火是将淬火后的材料加热至较低的温度，再快速冷却。
回火过程中，马氏体逐渐转变为珠光体，从而使钢材具有更好的韧性。
通过金相显微镜观察热处理后的碳钢，可以看到不同的组织结构。
淬火后的碳钢主要由马氏体组成，呈针状结构。
马氏体是一种具有高硬度和脆性的结构，在一定条件下可以通过淬火获得。
回火后，马氏体会转变为珠光体，从而提高钢材的可塑性和韧性。
回火温度越高，珠光体的颗粒越大，机械性能会逐渐下降。
除了马氏体和珠光体外，热处理后的碳钢还可能出现一些其他的组织结构。
比如贝氏体是一种由针状晶体构成的结构，具有较高的硬度和韧性。
同时，还可能出现残余奥氏体、铁素体和非金属夹杂物等。
热处理后的碳钢的组织结构与加热温度、保温时间和冷却速率等因素密切相关。
在实际应用中，需要根据不同的要求选择合适的热处理工艺，以达到所需的组织和性能。
总结起来，热处理是一种通过控制材料的加热和冷却过程，改变其组织和性能的方法。
热处理后的碳钢主要由马氏体和珠光体组成，通过回火处理可以改善钢材的可塑性和韧性。
钢在不同热处理状态下的显微组织实验报告
实验七钢在不同热处理状态下的显微组织一、实验目的1. 观察碳钢经不同形式热处理后的显微组织特征。
2. 了解热处理工艺对钢的组织和性能的影响。
二、实验原理钢经退火处理后的显微组织基本上与Fe–FeC相图中的各种平衡组织相似，3但在快速冷却条件下的显微组织不能用铁碳相图来加以分析，而应由过冷奥氏体等温转变曲线（C曲线）或连续冷却转变曲线来确定，如图7-1所示共析钢奥氏体等温曲线。
随着冷却条件的不同，过冷奥氏体将发生不同类型的转变。
共析钢过冷奥氏体在不同温度条件下转变的组织特征及性能如表7-1所示。
图7-1 共析钢的奥氏体等温转变曲线珠光体型组织它包括有粗片状珠光体，如图7-2所示；索氏体（细片状珠光体），如图7-3所示；屈氏体（极细片状珠光体），如图7-4所示。
它们都是由铁素体和渗碳体两相组成的机械混合物，它们之间在组织形态上的差别只是片层厚薄不同。
在珠光体型组织中层片越细，强度及硬度则越高，而塑性和韧性则越好。
贝氏体组织贝氏体是过冷奥氏体在珠光体转变区以下，Ms点以上的中温转变产物。
它是由一定饱和度的铁素体和渗碳体组成的两相混合物，但其金相组织形态不像珠光体组织那样成片层相间排列。
根据过冷奥氏体的转变温度不同，贝氏体又分为上贝氏体和下贝氏体。
上贝氏本组织呈暗灰色羽毛状特征，其显微组织如图7-5所示；下贝氏体，组织呈黑色竹叶状特征，其显微组织如图7-6所示。
a—光学显微组织b—电子显微组织图7-2 珠光体的显微组织a—光学显微组织b—电子显微组织图7-3 索氏体a）光学显微镜500X b）电子显微15000X图7-4 屈氏体500X 500X图7-5 上贝氏体图7-6 下贝氏体马氏体碳在α-Fe中的过饱和固溶体叫做马氏体，它是淬火所得到的组织。
马氏体的组织形态可依马氏体含碳量的高低不同而形成两种形态。
一种是板条状马氏体，其显微组织如图7-7所示，主要出现在低碳钢，故又称为低碳马氏体；一种是针状马氏体，其显微组织如图7-8所示，主要出现在高碳钢，所以又叫高碳马氏体。
金属材料的显微组织观察
有色金属：铜合金
黄铜为Cu-Zn合金，常用的黄铜为α单相黄铜和α+β两相黄铜。
α相
β相
α+β两相黄铜：含锌量为 39%～45%的黄铜为α+β两相 黄铜，典型牌号有H62（即 四六黄铜）。在室温下β相 较α相硬得多，因而可用于 承受较大载荷的零件。α+β 两相黄铜可在600℃以上进 行热加工。α+β两相黄铜显 微组织：α为亮白色的固溶 体，β是CuZn为基的有序固 溶体
有色金属：铝合金
有色金属：铝合金
属二元铝-硅合金，又名硅铝明体α相
（α+Si）共晶体
未变质处理
已变质处理
图14-1 ZL102合金为未变质的显微组织
图14-2 ZL102合金为变质的显微组织
Al-Si合金变质前后的铸态组织
有色金属：铜合金
相图下部自左至右分别有αβγδεη 六个单相区，这六个相都是固相， 其中α向η相是固溶体，βγδε都是 金属化合物。液相和固相，固相 和固相之间是两相区，合金在这 些区域是两相共存。液相区的下 界限相当于不同成分合金的凝固 点，或者熔点，可以看出，液相 区的下界限从左到右逐渐降低， 也就是说，合金的含锌量越多， 合金的凝固点越低。此外，液相 区下面存在着几个液相和固相共 存的区域，也就是说，合金的凝 固不是恒温进行，结晶过程是在 一个温度范围内进行的，固—液 两相共存区域的垂直距离越大， 合金结晶的温度范围越大，这种 合金在结晶石的流动性就差一些。
45
碳钢热处理组织
钢 调 质 处 理
调质处理后，组织为均匀细小的保持马氏体位向的回火索氏体。45钢调质后的组织形 态首先取决于淬火组织（当然淬前原始组织也有影响）。因加热不足而残留在马氏体 组织中的块状铁素体，或因冷却不足而在马氏体晶界区形成的网状铁素体，均会保留 到高温回火后的索氏体组织中。同时，淬火马氏体的粗细直接影响索氏体的粗细。
热处理后碳钢显微组织的观察和分析
热处理后碳钢显微组织的观察和分析
一、热处理后碳钢微观组织特征
热处理后的碳钢显微组织的形态，取决于处理工艺，以及处理过程中温度的变化对热处理后的金属组织产生的影响。
在不同的温度下，碳钢的形状和结构都有所不同。
经过热处理，碳钢的微观组织结构完全改变，形成长形的α-铁结晶，而且α-相和δ-相在晶粒中是杂合状态。
δ-相是一种大小不一的晶粒，其中有些晶粒具有碳的低温晶体，其他晶粒是碳的熔融晶体或乳白状熔融晶体。
1、在观察热处理后的碳钢显微组织时，可以看到宏观表面的肥厚和裂纹等痕迹。
此外，可以看到以及通过显微镜观察所分离的α-相和δ-相的晶粒。
通常，α—相晶粒的大小比δ—相的晶粒大，在显微图中可以看到α—相晶粒与δ—相晶粒的互相混合。
2、根据显微照片的结果，可以计算出α—相晶粒和δ—相晶粒的大小分布，以及晶粒之间的空间分布。
通过计算，可以获得α—相和δ—相晶粒的平均尺寸，以及晶粒尺寸的标准偏差。
此外，还可以检查α—相和δ—相晶粒的尺寸变化情况以及晶粒结构的变化情况。
三、总结
热处理后的碳钢显微组织特征，取决于处理工艺。
碳钢热处理后的组织(金相分析)
碳钢热处理后的组织(金相分析)碳钢热处理后的组织（金相分析）发布时间：2009-5-30 13:46:34 关闭该页一、概述碳钢经退火、正火可得到平衡或接近平衡组织，经淬火得到的是非平衡组织。
因此，研究热处理后的组织时，不仅要参考铁碳相图，而且更主要的是参考钢的等温转变曲线（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。
在一定的程度上可用C曲线，也能够估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（图1）来分析。
例如共析钢奥氏体，在慢冷时体。
当冷却速度为v4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），奥氏体则主要转变为马氏体和屈氏体（如图3）；当冷却速度v5超过临界冷却速度时，钢全部转变为马氏体组织（如图6，图7）。
过共析钢的转变与亚共析钢相似，不同之处是后者先析出的是铁素体，而前者先析出的是渗碳体。
4、各组织的显微特征（1）索氏体（s）：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。
（2）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，在一般光学显微镜下也无法分辨，只能看到如墨菊状的黑色形态。
当其少量析出时，沿晶界分布，呈黑色网状，包围着马氏体；当析出量较多时，呈大块黑色团状，只有在电子显微镜下才能分辨其中的片层（见图3）；图3 托氏体＋马氏体图4 上贝氏体＋马氏体（3）贝氏体（B）为奥氏体的中温转变产物，它也是铁素体与渗碳体的两相混合物。
在显微形态上，主要有三种形态：A、上贝氏体是由成束平行排列的条状铁素体和条间断续分布的渗碳体所组成的非层状组织。
热处理后碳钢显微组织的观察与分析课件
观察和分析热处理后碳钢的 显微组织对于了解材料性能 、优化热处理工艺和实现材 料的高效利用具有重要意义 。
研究目的与意义
研究目的
通过对热处理后碳钢显微组织的观察和分析，探究热处理工艺对碳钢显微组织的影响规律，为优化热处理工艺和 提高材料性能提供理论依据。
研究意义
通过对碳钢热处理后显微组织的深入研究，有助于提高对碳钢材料性能的认识，优化热处理工艺，实现碳钢材料 的高效利用，对于工业和建筑领域的发展具有重要意义。
指材料在抵抗外部作用下，不发生屈服、断裂 等失效现象的能力。
硬度
指材料表面抵抗变形、划痕等机械作用的能力 。
关系
强度和硬度在碳钢的热处理过程中有密切的关系，通常硬度提高会伴随着强度 的增加。
韧性指标与显微组织的关系
韧性指标
衡量材料在冲击、震动等动载作用下，吸收能量并阻止断裂的能 力。
显微组织
指材料微观结构，如晶粒大小、相组成、微观缺陷等。
06
结论与展望
研究结论总结
01
热处理对碳钢显微组织有显著影 响。
02
经过热处理后，碳钢的晶粒尺寸 和微观结构都发生了变化。
热处理过程中的温度和时间是影 响碳钢显微组织的重要因素。
03
通过对比实验，发现采用不同的 热处理工艺会对碳钢的性能产生
不同的影响。
04
研究不足与展望
01 02 03 04
本次研究主要集中在热处理对碳钢显微组织的影响，尚未涉及碳钢性 能的长期稳定性问题。
02
热处理工艺对碳钢显微组 织的影响
加热温度对碳钢显微组织的影响
加热温度过高
01
导致晶粒长大、组织粗化、降低材料的力学性能
加热温度过低
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碳钢热处理后的显微组织观察与分析
实验目的实验说明实验内容实验方法指导实验报告要求思考题一：实验目的
(1)观察和研究碳钢经不同形式热处理后显微组织的特点。
(2)了解热处理工艺对碳钢硬度的影响。
二：实验说明
碳钢经热处理后的组织可以是接近平衡状态(如退火、正火)的组织，也可以是不平衡组织(如淬火组织)。
因此在研究热处理后的组织时，不但要用铁碳相图，还要用钢的C曲线来分析。
图1为共析碳钢的C曲线，图2为45钢连续冷却的CCT曲线。
图1 共析碳钢的c曲线
图2 45钢的CCT曲线
C曲线能说明在不同冷却条件下过冷奥氏体在不同温度范围内发生不同类型的转变过程及能得到哪些组织。
1．碳钢的退火和正火组织
亚共析碳钢(如40、45钢等)一般采用完全退火，经退火后可得接近于平衡状态的组织，其组织形态特征已在实验l中加以分析和观察(图3)过共析碳素工具钢(如T10、T12钢等)则
采用球化退火，T12钢经球化退火后，组织中的二次渗碳体和珠光体中的渗碳体都呈球状(或粒状)，图中均匀分散的细小粒状组织就是粒状渗碳体。
2．钢的淬火组织
含碳质量分数相当于亚共析成分的奥氏体淬火后得到马氏体。
马氏体组织为板条状或针状，20钢经淬火后将得到板条状马氏体。
在光学显微镜下，其形态呈现为一束束相互平行的细条状马氏体群。
在一个奥氏体晶粒内可有几束不同取向的马氏体群，每束条与条之间以小角度晶界分开，束与束之间具有较大的位向差，如图4所示。
图3 T12 钢球化退火组织图4 低碳马氏体组织
45钢经正常淬火后将得到细针状马氏体和板条状马氏体的混合组织，如图5所示。
由于马氏体针非常细小，故在显微镜下不易分清。
45钢加热至860℃后油淬，得到的组织将是马氏体和部分托氏体(或混有少量的上贝氏体)，如图6所示。
碳质量分数相当于共析成分的奥氏体等温淬火后得到贝氏体，如T8钢在550~350℃及350℃~ Ms温度范围内等温淬火，过冷奥氏体将分别转变为上贝氏体和下贝氏体。
上贝氏体是由成束平行排列的条状铁素体和条间断续分布的渗碳体所组成的片层状组织，当转变量不多时，在光学显微镜下可看到成束的铁素体在奥氏体晶界内伸展，具有羽毛状特性，如图7所示。
图5 45钢正常淬火组织图6 45钢油淬组织图7 上贝氏体组织特征下贝氏体是在片状铁素体内部沉淀有碳化物的组织。
由于易受浸蚀，所以在显微镜下呈黑色针状特征，如图8所示。
在观察上、下贝氏体组织时，应注意为显示贝氏体组织形态，试样的处理条件一般是在等温度下保持不长的时间后即在水中冷却，因此只形成部分贝氏体，显微组织中呈白亮色的基体部分为淬火马氏体组织。
含碳质量分数相当于过共析成分的奥氏体淬火后除得到针状马氏体外，还有较多的残余奥氏体。
T12碳钢在正常温度淬火后将得到细小针状马氏体加部分未溶人奥氏体中的球形渗碳体和少量残余奥氏体，如图4．9所示。
但是当把此钢加热到较高温度淬火时，显微镜组织中出现粗大针状马氏体，并在马氏体针之间看到亮白色的残余奥氏体，如图10所示。
图8 下贝氏体组织特征图9 T12钢正常淬火组织
图10 T12钢1000℃油淬组
织
3. 碳钢回火后的组织
淬火钢经不同温度回火后所得到的组织不同，通常按组织特征分为一下三种。
(1)回火马氏体。
淬火钢经低温回火(150~250℃),马氏体内脱溶沉淀析出高度弥散的碳化物质点，这种组织成为回火马氏体。
回火马氏体仍保持针状特征，但容易浸蚀，故颜色比淬火马氏体深些，是暗黑色的针状组织，如图11所示。
回火马氏体具有高的强度和硬度，而韧性和塑性叫淬火马氏体有明显改善。
(2)回火托氏体。
淬火钢经中温回火(350~500℃) 得到在铁素体基体中弥散分布着微小状渗碳体的组织，称为回火托氏体。
回火托氏体中的铁素体仍然基本保持原来针状马氏体的形态，渗碳体则呈细小的颗粒状，在光学显微镜下不易分辨清楚，故呈暗黑色，如图12所示。
回火托氏体有较好的强度、硬度、韧性和很好的弹性。
(3)回火索氏体。
淬火钢高温回火(500~650℃)得到的组织称为回火索氏体，其特征是已经聚集长大了的渗碳体颗粒均匀分布在铁素体基体上。
回火索氏体中的铁素体已不呈针状形态而呈等轴状，如图13所示。
回火索氏体具有强度、韧性和塑性较好的综合机械性能。
图11 回火马氏体组织图12 回火托氏体组织图13 回火索氏体组织
三：实验内容
典型牌号碳钢经不同热处理后的状态如表1所示
四：实验方法指导
(1)领取一套金相试样，在金相显微镜下观察。
观察时要根据Fe—Fe3C相图和钢的C曲线来分析确定不同热处理条下各种组织的形成原因。
(2)对于经过不同热处理后的组织，要采用对比的方式进行分析研究，例如，退火与正火、水淬与油淬、淬火马氏体与回火马氏体等。
(3)画出所观察到的、指定的几种典型显微组织形态特征，并注明组织名称、热处理条件及放大倍数等。
(4)在了解洛氏硬度计的构造及操作方法之后，测定45钢经不同热处理后的硬度，并记录所测得的硬度数据。
五：实验报告要求
(1)写出实验目的。
(2)运用铁碳相图及相应钢种的C曲线，根据具体的热处理条件分析所得组织及特征，并画出所观察试样的显微组织示意图。
(3)列出全部硬度测定数据，分析冷却方法及回火温度对碳钢性能(硬度)的影响，画出回火温度同硬度的关系曲线，并阐明硬度变化的原因。
六：思考题
(1)45钢淬火后硬度不足，如何用金相分析来判定是淬火加热温度不足还是令却速度不够？
(2)45钢调质处理得道的组织和T12球化退火得到的组织在本质、形态、性能和用途上有何差异？
(3)指出下列工件的淬火及回火温度，并说明回火后多获得的组织。
①45钢的小轴②60钢的弹簧③T12钢的锉刀。