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铜及铜合金的金相组织分析
铜及铜合金的金相组织分析一）结晶过程的分析结晶是以树枝状的方式生长，树枝状的结晶容易造成夹渣外，通常形成显微疏松。
取决于模壁的冷却速度外，还取决于合金成分、熔化与浇注温度等。
（二）宏观分析中常见缺陷在浇注过程中往往产生缩孔、疏松、气孔、偏析等缺陷。
浇注温度和浇注方式的影响，铸锭、紫铜中容易出现气孔和皮下气孔。
由于合金元素的熔点、比重不一，熔炼工艺不当造成铸锭的成分偏析。
铸造时热应力可产生裂纹。
浇注工艺不当（浇注温度过低），浇注时金属液的中断会造成冷隔。
（三）微观分析与铜相互作用的性质，杂质可分三类：1.溶解在固态铜中的元素（铝、铁、镍、锡、锌、银、金、呻、锑）。
2.与铜形成脆性化合物的元素（硫、氧、磷等）。
3.实际上不溶于固态铜中与铜形成易熔共晶的元素（铅、铋等）。
铋与铜形成共晶呈网状分布于铜的基体上，淡灰色。
铅含量很少时和铋一样呈网状分布于晶界，其颜色为黑色；铅含量大时在铜的晶粒间界上呈单独的黑点。
暗场观察：铅点呈黑色，孔洞为亮点。
硫与氧的观察：均与铜形成化合物（Cu2S Cu2O，又以共晶形式（Cu2S+ Cu、Cu20+ CU分布在铜的晶界上。
氯化高铁盐酸水溶液浸蚀：Cu20变暗，Cu2S不浸蚀。
偏振光观察：Cu20呈暗红色。
QJ 2337-92铍青铜的金相试验方法金相分析晶粒度检测金属显微组织分析，晶粒度分析，GB/T 6394-02金属平均晶粒度测定方法ASTM E 112-96 （2004）金属平均晶粒度测定方法YS/T 347-2004铜及铜合金平均晶粒度测定方法GB/T13298-91金属显微组织检验方法GB/T 13299-91钢的显微组织评定方法GB/T 10561-2005钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法ASTM E45-05钢中非金属夹杂物含量测定方法GB/T 224-87钢的脱碳层深度测定方法ASTM E407-07金属及其合金的显微腐蚀标准方法GB/T 226-91钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验方法GB/T 1979-2001结构钢低倍组织缺陷评级图GB/T 5168-85两相钛合金高低倍组织GB/T 9441-1988球墨铸铁金相检验ASTM A 247-06铸件中石墨微结构评定试验方法GB/T 7216-87灰铸铁金相EN ISO 945:1994石墨显微结构GB/T 13320-07钢质模锻件金相组织评级图及评定方法CB 1196-88船舶螺旋桨用铜合金相含量金相测定方法JB/T 7946.1-1999铸造铝合金金相铸造铝硅合金变质JB/T 7946.2-1999铸造铝合金金相铸造铝硅合金过烧JB/T 7946.3-1999铸造铝合金金相铸造铝氧是铜中最常见的杂质，可产生氢脆。
金相组织分析
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。
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。
随着冷却速度的增大，即V3〉V2〉V，时，奥氏体的过冷度逐渐增大，析出的铁素体越来越少，而珠光体的量逐渐增加，组织变得更细，此时析出的少量铁素体多分布在晶粒的边界上.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3-3)；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3-6，3—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。
焊接接头金相组织分析
焊接接头金相组织分析实验目的▪观察与分析焊缝的各种典型结晶形态；▪掌握低碳钢焊接接头各区域的组织变化。
二、实验装置及实验材料▪粗细金相砂纸1套▪平板玻璃1块▪不同焊缝结晶形态的典型试片若干▪低碳钢焊接接头试片1块▪正置式金相显微镜1台▪抛光机1台▪工业电视(或幻灯机)1台▪吹风机1个▪4%硝酸酒精溶液无水醇脱脂棉若干▪典型金相照片(或幻灯照片)一套三、实验原理焊接过程中，焊接接头各部分经受了不同的热循环，因而所得组织各异。
组织的不同，导致机械性能的变化。
对焊接接头进行金相组织分析，是对接头机械性能鉴定的不可缺少的环节。
焊接接头的金相分析包括宏观和显微分析两个方面。
宏观分析的主要内容为：观察与分析焊缝成型，焊缝金属结晶方向和宏观缺陷等。
显微分析是借助于放大100倍以上的光学金相显微镜或电子显微镜进行观察，分析焊缝的结晶形态，焊接热影响区金属的组织变化，焊接接头的微观缺陷等。
焊接接头由焊缝金属和焊接热影响区金属组成。
焊缝金属的结晶形态与焊接热影响区的组织变化，不仅与焊接热循环有关，也和所用的焊接材料和被焊材料有密切关系。
▪焊缝凝固时的结晶形态∙焊缝的交互结晶熔化焊是通过加热使被焊金属的联接处达到熔化状态，焊缝金属凝固后实现金属的焊接。
联接处的母材和焊缝金属具有交互结晶的特征，图1为母材和焊缝金属交互结晶示意图。
由图可见，焊缝金属与联接处母材具有共同的晶粒，即熔池金属的结晶是从熔合区母材的半熔化晶粒上开始向焊缝中心成长的。
这种结晶形式称为交互结晶或联生结晶。
当晶体最易长大方向与散热最快方向一致时，晶体便优先得到成长，有的晶体由于取向不利于成长，晶粒的成长会被遏止，这就是所谓选择长大，并形成焊缝中的柱状晶。
∙焊缝的结晶形态根据浓度过冷的结晶理论，合金的结晶形态与溶质的浓度C0、结晶速度(或晶粒长大速度)R和温度梯度G有关。
图1-16为C0、R和G对结晶形态的影响。
由图可见，当结晶速度R和温度梯度G不变时，随着金属中溶质浓度的提高，浓度过冷增加，从而使金属的结晶形态由平面晶变为胞状晶，胞状树枝晶，树枝状晶及等轴晶。
金相组织解析
金相组织解析金相组织,用金相方法观察到的金属及合金的内部组织.可以分为:1.宏观组织.2.显微组织.金相即金相学，就是研究金属或合金内部结构的科学。
不仅如此，它还研究当外界条件或内在因素改变时，对金属或合金内部结构的影响。
所谓外部条件就是指温度、加工变形、浇注情况等。
所谓内在因素主要指金属或合金的化学成分。
金相组织是反映金属金相的具体形态，如马氏体，奥氏体，铁素体，珠光体等等。
1.奥氏体－碳与合金元素溶解在γ-fe中的固溶体，仍保持γ-fe的面心立方晶格。
晶界比较直，呈规则多边形；淬火钢中残余奥氏体分布在马氏体间的空隙处2.铁素体－碳与合金元素溶解在a-fe中的固溶体。
亚共析钢中的慢冷铁素体呈块状，晶界比较圆滑，当碳含量接近共析成分时，铁素体沿晶粒边界析出。
3.渗碳体－碳与铁形成的一种化合物。
在液态铁碳合金中，首先单独结晶的渗碳体（一次渗碳体）为块状，角不尖锐，共晶渗碳体呈骨骼状。
过共析钢冷却时沿acm线析出的碳化物（二次渗碳体）呈网结状，共析渗碳体呈片状。
铁碳合金冷却到ar1以下时，由铁素体中析出渗碳体（三次渗碳体），在二次渗碳体上或晶界处呈不连续薄片状。
4.珠光体－铁碳合金中共析反应所形成的铁素体与渗碳体的机械混合物。
珠光体的片间距离取决于奥氏体分解时的过冷度。
过冷度越大，所形成的珠光体片间距离越小。
在a1~650℃形成的珠光体片层较厚，在金相显微镜下放大400倍以上可分辨出平行的宽条铁素体和细条渗碳体，称为粗珠光体、片状珠光体，简称珠光体。
在650~600℃形成的珠光体用金相显微镜放大500倍，从珠光体的渗碳体上仅看到一条黑线，只有放大1000倍才能分辨的片层，称为索氏体。
在600~550℃形成的珠光体用金相显微镜放大500倍，不能分辨珠光体片层，仅看到黑色的球团状组织，只有用电子显微镜放大10000倍才能分辨的片层称为屈氏体。
5.上贝氏体－过饱和针状铁素体和渗碳体的混合物，渗碳体在铁素体针间。
金相显微组织分析(清晰)
型二元合金的显微组织可分为以下几类： 一、固溶体合金的显微组织 具有匀晶转变的合金， 如图 3—1 所示,在平衡冷却条件下,其室温组织均为单相固溶体。 其显微组织形态表现为一个个的晶粒及晶界。但在非平衡冷却时，固相成分来
图 3-2 固溶体合金不平衡凝固时固相成分的变化
不及扩散均匀，在凝固过程中各温度的固相平均成分将偏离原平衡相图上固相线的位置， 如图 3 一 2 所示。在合金完全凝固后，先 结晶出的枝干（包括一次轴和二次轴）含 高熔点的组元多，后结晶的枝间含低熔点 组元多。由于二者抗蚀性不同，浸蚀后呈 现出树枝状组织特征，在显微镜下可观察 到明暗的差异。 图 3-3 为 Cu—Sn 合金相图。 含 5%Sn 的铜锡合金显微组织中富集高熔 点组元铜的枝干部分呈亮白色，而富集低 熔点组元锡的枝晶间隙则呈暗黑色，即出 现晶内偏析，如图 3—4a 所示。通过对不 平衡结晶的合金进行扩散退火（均匀化） 处理，即将合金加热到低于固相线温度， 保温一定时间，缓冷，从而可消除或减轻 偏析，得到接近平衡结晶的组织。图 3-4b 为 Cu—Sn5％合金的树枝晶消除后的固溶 液体晶粒。
图 3-17 Pt — Ag 合 金 相 图
图右方，如 Al—Si 相图（见图 3-13） ，此时 只有过共晶成份合金，才可能得到全部共晶组织。 三、二元包晶系合金的组织 由相图可知， 具有包晶成分的合金， 在平衡冷却条件下， 其初生相应在转变中全部耗尽， 成为均匀的单相固溶体。但在实际情况下，由于冷却较快，包晶反应常常不能充分进行。以 至于合金的显微组织达不到平衡状态，例如图 3—17 所示的 P 点以及 P 点以右的 Pt—Ag 合 金。 在平衡凝固完成之后，便不存在α相。但如果是不平衡结晶则在β相中心仍保留一些 残留的α相，且β相本身的成分也是不均匀的，呈枝晶偏析。又如图 3—3 所示的 Cu—65％ Sn 的合金冷却到 415℃时要发生 L + ε → η 的包晶转变，剩余的液相 L 到 227℃又会发 生共晶转变，所以在平衡凝固时最终组织应由η相和共晶体（η+θ）组成。而实际的不平 衡组织却保留相当数量的ε相（灰色） ，包围它的是η相（白色） ，在外面的则是黑色的共晶 组织， 如图 3—18 所示。 这种由于包晶转变的不完全性而产生的组织变化与成分偏析的现象， 称为包晶偏析。 包晶偏析易于在一些包晶温度较低的合金中出现。 包晶偏析一般采用扩散退 火方法予以改善和消除。
【精品文档】金相分析总结-精选word文档 (10页)
① 检验非金属夹杂物的数量、大小和形状
② 检验晶粒的变形程度和锻造显微组织
③ 检验钢材的带状组织，及通过热处理对带状组织的消除程度
3. 横断面主要作用于：
① 检验从表面到中心金相组织变化情况及偏析
② 检验表层各种缺陷
③ 检验表面热处理结果
④ 检验非金属夹杂物在整个断面上的分布
⑤ 测定晶粒度等
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金相分析总结
篇一：金相分析总结
1. 金相试样的制备步骤：取样、镶嵌、标识、磨光、抛光、显示
⑴若选取的试样的形状、大小便于用手握持，则不必镶嵌
⑵若检验非金属夹杂物或铸铁中石墨，就不必进行侵蚀
32.偏振片：强烈地吸收寻常光线，而对非常光线的吸收却很少
33.二向色性：对寻常光线和非常光线有不同吸收的现象
34.偏振光：直线（平面）偏振光、椭圆偏振光、圆偏振光
35.直线偏振光：正对光的传播方向观察，光的矢量振动方向是一条直线
36.起偏振镜：产生偏振光的装置
37.检偏振镜（分析器）：鉴定起偏振镜嗦产生的偏振光 马吕斯定律P106
波浪形的平面
不适于高倍观察，适合低、中倍
13. 化学侵蚀法：将抛光好的金相试样，侵入化学试剂中，或用化学试剂揩擦试样磨面，显
示出显微组织的方法
侵蚀原理
侵蚀时间及深浅程度：当抛光面失去光泽变成灰暗即可【变黑说明寝室过度】
14. 常见宏观缺陷的特征及产生原因：
⑴缩孔 特征：横向截面上的试样轴心处，呈现不规则的空洞或裂纹
值
卤化银颗粒细而均匀，反差系数就打；颗粒粗而不均匀，反差系数就小
[整理版]铜及铜合金的金相组织分析
![[整理版]铜及铜合金的金相组织分析](https://img.taocdn.com/s3/m/7b415de07d1cfad6195f312b3169a4517723e591.png)
铜及铜合金的金相组织分析一）结晶过程的分析结晶是以树枝状的方式生长，树枝状的结晶容易造成夹渣外，通常形成显微疏松。
取决于模壁的冷却速度外，还取决于合金成分、熔化与浇注温度等。
（二）宏观分析中常见缺陷在浇注过程中往往产生缩孔、疏松、气孔、偏析等缺陷。
浇注温度和浇注方式的影响，铸锭、紫铜中容易出现气孔和皮下气孔。
由于合金元素的熔点、比重不一，熔炼工艺不当造成铸锭的成分偏析。
铸造时热应力可产生裂纹。
浇注工艺不当（浇注温度过低），浇注时金属液的中断会造成冷隔。
（三）微观分析与铜相互作用的性质，杂质可分三类：1. 溶解在固态铜中的元素（铝、铁、镍、锡、锌、银、金、呻、锑）。
2. 与铜形成脆性化合物的元素（硫、氧、磷等）。
3. 实际上不溶于固态铜中与铜形成易熔共晶的元素（铅、铋等）。
铋与铜形成共晶呈网状分布于铜的基体上，淡灰色。
铅含量很少时和铋一样呈网状分布于晶界，其颜色为黑色；铅含量大时在铜的晶粒间界上呈单独的黑点。
暗场观察：铅点呈黑色，孔洞为亮点。
硫与氧的观察：均与铜形成化合物（Cu2S、Cu2O），又以共晶形式（Cu2S+ Cu、Cu2O+ Cu）分布在铜的晶界上。
氯化高铁盐酸水溶液浸蚀：Cu2O变暗，Cu2S不浸蚀。
偏振光观察：Cu2O呈暗红色。
QJ 2337-92铍青铜的金相试验方法金相分析晶粒度检测金属显微组织分析，晶粒度分析，GB/T 6394-02金属平均晶粒度测定方法ASTM E 112-96（2004）金属平均晶粒度测定方法YS/T 347-2004铜及铜合金平均晶粒度测定方法GB/T13298-91金属显微组织检验方法GB/T 13299-91钢的显微组织评定方法GB/T 10561-2005钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法ASTM E45-05钢中非金属夹杂物含量测定方法GB/T 224-87钢的脱碳层深度测定方法ASTM E407-07金属及其合金的显微腐蚀标准方法GB/T 226-91钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验方法GB/T 1979-2001结构钢低倍组织缺陷评级图GB/T 5168-85两相钛合金高低倍组织GB/T 9441-1988球墨铸铁金相检验ASTM A 247-06铸件中石墨微结构评定试验方法GB/T 7216-87灰铸铁金相EN ISO 945:1994石墨显微结构GB/T 13320-07钢质模锻件金相组织评级图及评定方法CB 1196-88船舶螺旋桨用铜合金相含量金相测定方法JB/T 7946.1-1999铸造铝合金金相铸造铝硅合金变质JB/T 7946.2-1999铸造铝合金金相铸造铝硅合金过烧JB/T 7946.3-1999铸造铝合金金相铸造铝氧是铜中最常见的杂质，可产生氢脆。
金相组织分析
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。
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。
随着冷却速度的增大，即V3>V2>V，时，奥氏体的过冷度逐渐增大，析出的铁素体越来越少，而珠光体的量逐渐增加，组织变得更细，此时析出的少量铁素体多分布在晶粒的边界上。
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3-3)；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3-6，3-7)。
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。
焊接接头金相组织分析
焊接接头金相组织分析一、试验目的（一）观察与分析焊缝的各种典型结晶形态（二）掌握低碳钢焊接接头各区域的组织变化（三）了解低碳钢焊接热影响区的组织变化规律。
二、试验装置及试验材料（一）粗、细金相砂纸一套（二）平板玻璃2块（三）金相显微镜4台（四）吹风机1个（五）抛光机4台（六）低碳钢焊接接头试片1个（七）腐蚀液：4％硝酸酒精溶液（八）乙醇、丙酮、棉花等三、试验原理（一）焊缝凝固时的结晶形态❖1、焊缝的交互结晶，如图1所示❖❖熔池金属的结晶是从熔合区母材的半熔化晶粒上开始向焊缝中心成长2、焊缝的结晶形态根据成分过冷的结晶理论，合金的结晶形态与溶质的浓度C0、结晶速度R和温度剃度G有关。
图2 C0、R和G对结晶形态的影响（二）低碳钢焊缝热影响区金属的组织变化以低碳钢为例，根据其热影响区金属组织的特性，可分为四个区域，如图3所示:图3低碳钢焊接热影响区分布特征1-熔合区；2-粗晶区；3-结晶区；4-不完全重结晶区；5-母材a、接头金相组织：1、未受热影响的焊缝金属区；2、受影响的层间金属区，结晶形态消失；3、受过热作用的热影响区；4、母材；b、过热粗晶区魏氏体组织C、左侧一次正火细晶区，右侧二次正火，晶粒较粗d、不完全结晶区组织e、母材组织（三）30CrMnSiA钢焊缝热影响区金属组织变化30CrMnSiA钢的连续冷却转变曲线四、实验方法及步骤（一）低碳钢焊接接头金相分析1、试样的准备；2、用金相砂纸打磨试片；3、抛光试片；4、腐蚀；5、在显微镜下观察与分析（二）30CrMnSiA钢试片的制作1、将厚度为的30CrMnSiA钢板切成180× 20mm和180× 35mm两种规格的试片；2、试片焊前进行退火处理；3、去除试片表面油污及氧化物；4、分别用电弧焊和气焊焊接试片；5、制作金相试样：打磨、抛光、腐蚀等；6、在显微镜下观察已制备好的金相试样；五、实验结果整理与分析（一）根据金相观察照出各区域焊接接头显微组织；❖（二）分析焊接接头各区域显微组织特征；❖焊接接头主要包括5个区域❖1、熔合区2、过热区3、正火区4、部分相变区5、再结晶区❖1、熔合区❖❖紧邻焊缝的母材与焊缝交界处的金属称为熔合区或半熔合区。
金相显微组织分析(清晰)
冰醋酸硝酸水溶液 图 3-15
200
冰醋酸双氧水溶液 图 3-16
82
Pb-50%Sn 合金的显微组织
Pb-20%Sb 合金的显微组织
生的铅基固溶体（α）加共晶体（α十β） ，图 3 一 16 为 Pb 一 Sb 系中的过共晶合金，其组 织为初生晶体（Sb）加共晶体（α十 Sb） 。 初生晶体的形态与其本质和数量有关。纯金属及其固溶体的初晶组织形态一般呈树枝 状，在不同截面上可呈完整树枝、部分树枝和卵形排列。对一些金属性较差、晶体结构较复 杂的元素（如 Sb、Si、Bi）或化合物的初生晶体，数量较少时，常具有规则的外形，在不 同截面上可呈现出正方、矩形、菱形、三角形等形状，如果这些相的量较多时，也可具有树 枝状的形态，但其枝杆边缘仍是规则的，形成 规则的几何外形的原因是由于这类初生晶体 的表面张力小，生长速度慢造成的。 在非平衡结晶时，初生晶体数量减少，共 晶体的实际成份偏离原共晶点，形成伪共晶 体。成份靠近共晶点的合金，快冷时甚至来不 及析出初生晶体，即可发生共晶反应，得到全 部伪共晶组织，如图 3—8 I 线所示。若伪共 晶区偏向相
氯化铁盐酸水溶液 图 3-18
75
Cu—65%Sn 合金的不平衡组织
实验七
一、实验目的
二元合金显微组织分析
1.掌握利用相图分析二元合金在平衡及非平衡凝固条件下结晶组织的方法； 2.熟悉典型共晶系二元合金平衡组织及非平衡凝固的显微组织特征及其差异。
二、实验内容及步骤
1.熟悉本实验所要观察的合金系相图。 2.分析不同成分合金的平衡凝固及非平衡凝固过程以及相应的组织。 3.观察并画出表 3—1 中所列合金的组织示意图，注明各组成物。分析组织与成分的变 化规律。 4.讨论冷却速度对本实验所观察合金结晶过程的影响。 表 3—1 实验用合金的成分、状态和组织 合金系 Pb—Sn 类别 端部固溶体 亚共晶 共晶 过共晶 Pb—Sb 亚共晶 共晶 过共晶 Al—Si Al—Cu Cu—Sn 共晶 共晶 端部固溶体 固溶体 成分（%） Pb—10%Sn Pb—50%Sn Pb—61.9%Sn Pb—80%Sn Pb—8%Sb Pb—11.2%Sb Pb—25%Sb Al—11.6%Si Al—11.6%Si Al—4%Cu Cu—5%Sn 铸态末变质 铸态变质 铸态 铸态 状态 组织及特征
金相组织分析
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。
金相组织分析
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。
金相组织分析
实验三 碳钢的非平衡组织及经常使用金属材料显微组织观察之杨若古兰创作实验目的 概述 实验内容 实验方法 实验陈述 思考题一、实验目的1. 观察碳钢经分歧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 回火等组织的外形及特征.3. 熟悉铸铁和几种经常使用合金钢、有色金属的显微组织.4. 了解上述材料的组织特征、功能特点及其次要利用.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，经淬火得到的是不服衡组织.是以，研讨热处理后的组织时，不但要参考铁碳相图，而且更次要的是参考钢的等温改变曲线(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分歧温度等温改变的组织及功能（见表3-1）.在缓慢冷时(相当于炉冷，见图2-3中的V 1)应得到100%的珠光体；当冷却速度增大到V 2.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V 4、V 5，(相当于水冷)，很大的过冷度使奥氏体骤冷到马氏体改变开始点(Ms)后，瞬时转酿成马氏体.其中与C 曲线鼻尖相切的冷却速度(V 4)称为淬火的临界冷却速度.表3-1亚共析钢的C 曲线与共析钢比拟，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V 1：)，改变产品接近平衡组织，即珠光体和铁素体.随着冷却速度的增大，即V 3>V 2>V ，时，奥氏体的过冷度逐步增大，析出的铁素体愈来愈少，而珠光体的量逐步添加，组织变得更细，此时析出的少量铁素体多分布在晶粒的鸿沟上.是以，V 1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)，奥氏体则次要改变成马氏体和屈氏体(如图3-3)；当冷却速度V5，超出临界冷却速度时，钢全部改变成马氏体组织(如图3-6，3-7).过共析钢的改变与亚共析钢类似，分歧的地方是后者先析出的是铁素体，而前者先析出的是渗碳体.① 珠光体（P）珠光体的组织外形次要有两种：片状珠光体和颗粒状珠光体.片状珠光体由一片片彼此交错排列的铁素体和渗碳体所构成构成珠光体的先行条件是事先构成均匀的奥氏体，而后缓慢冷却在A1以下附近温度构成.片状珠光体似手指纹的层状结构，它是一层铁素体和一层渗碳体的机械混合物（见图3-1）.颗粒状珠光体是在铁素体的基体上分布着粗大颗粒状的渗碳体的球化组织（见图3-2）.图3-1片状珠光体500×4%硝酸酒精图3-2 颗粒状珠光体500×4%硝酸酒精② 索氏体(s) 是铁素体与渗碳体的机械混合物.其片层比珠光体更精密，在高倍(700倍以上)显微放大时才干分辨(见图3-3).③ 屈氏体(T) 也是铁素体与渗碳体的机械混合物，片层比索氏体还精密，在普通光学显微镜下也没法分辨，只能看到如墨菊状的黑色外形.当其少量析出时，沿晶界分布，呈黑色网状，包抄着马氏体；当析出量较多时，呈大块黑色团状，只要在电子显微镜下才干分辨其中的片层(见图3-4).图3-3 索氏体500×4%硝酸酒精图3-4 屈氏体+马氏体500×4%硝酸酒精④ 贝氏体(B) 为奥氏体的中温改变产品，它也是铁素体与渗碳体的两相混合物.在显微外形上，次要有三种外形；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构成的非层状组织.当改变量不多时，在光学显微镜下为成束的铁素体条向奥氏体晶内伸展，具有羽毛状特征.在电镜下，铁素体以几度到十几度的小位向差彼此平行，渗碳体则沿条的长轴方向排列成行，(如图3-5).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，在片状铁素体基体平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. 粒状贝氏体是比来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)常常容易出现，在等温冷却时也可能构成.它的构成温度范围大致在上贝氏体改变温度区的上部，由铁素体和它所包抄的小岛状组织所构成.图3-5上贝氏体+马氏体500×图3-6 下贝氏体500×4%硝酸酒精⑤ 马氏体(M) 是碳在αFe中的过饱和固溶体.马氏体的外形按含碳量次要分两种，即板条状和针状(见图3-7、3-8所示)；a. 板条状马氏体普通为低碳钢或低碳合金钢的淬火组织.其组织外形是由尺寸大致不异的细马氏体条定向平行排列构成马氏体束或马氏体领域.在马氏体束之间位向差较大，一个奥氏体晶粒内可构成几个分歧的马氏体领域.板条马氏体具有较低的硬度和较好的韧性.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，针与针之间成必定的角度.最早构成的马氏体较粗大，常常横穿全部奥氏体晶粒，将奥氏体晶粒加以分割，使当前构成的马氏体片的大小受到限制.是以，针状马氏体的大小纷歧.同时有些马氏体有一条中脊线，并在马氏体四周有残留奥氏体.针状马氏体的硬度高而韧性差.图3-7 板条状马氏体500×图3-8 针状马氏体1600×⑤ 残存奥氏体(A残) 是含碳量大于0.5％的奥氏体淬火时被保存到室温不改变的那部分奥氏体.它不容易受硝酸酒精溶液的浸蚀，在显微镜下呈白亮色，分布在马氏体之间，无固定外形.2. 回火组织与功能① 回火马氏体.是低温回火(150～250℃)组织.它仍保存了原马氏体外形特征.针状马氏体回火析出了极细的碳化物，容易受到浸蚀，在显微镜下呈黑色针状.低温回火后马氏体针变黑，而残存奥氏体不变仍呈白亮色(如图3-10所示).低温回火后可以部分清除淬火钢的内应力，添加韧性，同时仍能坚持钢的高硬度.② 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构成的极细混合物.铁素体基体基本上坚持了原马氏体的外形(条状或针状)，第二相渗碳体则析出在其中，呈极细颗粒状，用光学显微镜极难分辨(如图3-11所示).中温回火后有很好的弹性和必定的韧性.图3-10 回火马氏体(黑色针状)+残存奥氏体图3-11 回火屈氏体1000×(白色区域) 500×③ 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构成的机械混合物.碳钢回火索氏体中的铁素体曾经通过再结晶，呈等轴细晶粒状.经充分回火的索氏体已没有针的外形.在大于500倍的光镜下，可以看到渗碳体微粒(如图3-12所示).回火索氏体具有良好的综合机械功能. 该当指出，回火屈氏体、回火索氏体是淬火马氏体回火时的产品，它们的渗碳体是颗粒状的，且均匀地分布在铁素体基体上；而淬火索氏体和淬火屈氏体是奥氏体过冷时直接构成的，其渗碳体是呈片状.回火组织较淬火组织在不异的硬度下具有较高的塑性与韧性.图3-12 回火索氏体500×3. 铸铁铸铁是工业上广泛利用的一种锻造金属材料，它是以Fe-C-Si 为主的多元铁基合金，其含碳量大于2.11％.铸铁的熔点比较低，具有良好的锻造功能，通过采取冶金控制能够得到比较高的强度，和某些其它合金不容易得到的特殊功能. 按铸铁在结晶过程中石墨化程度分歧，可分为白口铸铁（其组织具有莱氏体特征而没有游离的石墨，即全部碳均以碳化物的方式存在于铸铁中）、灰口铸铁（碳全部或大部以片状石墨的方式存在于铸铁中）和麻口铸铁（其组织特征介于白口铸铁与灰口铸铁之间），即概况为白口铸铁，中间为灰口铸铁；白口铸铁和麻口铸铁因为有莱氏体组织存在，因此有较大的脆性，在工业上很少利用.根据铸铁中石墨的外形、大小和分布情况分歧，铸铁分为灰口铸铁（石墨呈片状）、可锻铸铁（石墨呈团絮状）和球墨铸铁（石墨呈球状）；根据石墨化第三阶段发展程度分歧，铸铁的基体可有三种，即珠光体、珠光体加铁素体、铁素体，而珠光体基体的铸铁强度最高.石墨的强度和塑性几乎为零，所以通常把铸铁看成是布满裂纹和空洞的钢.因此铸铁的强度和塑性比较低，而且石墨的数量愈多，尺寸愈大、分布愈不均匀，石墨对基体的割裂感化愈大，铸铁的功能也愈差.① 灰口铸铁根据基体组织的分歧，灰口铸铁可分为：铁素体灰口铸铁，铁索体十珠光体灰口铸铁，珠光体灰口铸铁.图3-13所示，为铁素体灰口铸铁的显微组织，其中石墨呈灰色条片状分布在亮白色的铁素体基体上.图3-14所示，为铁素体十珠光体灰口铸铁的显微组织，其中除灰色条片状石墨外，暗黑色团块为珠光体，亮白色部分为铁素体.图3-15所示，为珠光体灰口铸铁的显微组织，其中石墨呈灰色条片状，基体为珠光体.图3-13 铁素体十粗大石墨片图500× 3-14 铁素体十珠光体+粗大石墨片500×图3-15 珠光体十粗片状石墨500×图3-16 铁素体十球状石墨500×图3-17铁素体+珠光体+球状石墨500×图3-18珠光体+球状石墨500×② 球墨铸铁球墨铸铁是一种铸态下呈现球状石墨的铸铁.当向铸态中加入球化剂（纯镁、稀土镁等合金）和孕育剂（硅铁或硅钙合金），则可改变铸铁的共晶特性.普通灰铁在共晶改变时，液相既与奥氏体又与石墨接触，所以石墨呈片状生成.加镁铸铁在共晶改变时，它只与奥氏体接触，在石墨四周构成奥氏体外壳，当铸件凝固后碳是通过四周的奥氏体外壳向石墨堆集，使石墨均匀生长成球状.因为石墨呈球状对基体的减弱感化最小，使球墨铸铁的金属基体强度利用率高达70％～90％(灰口铸铁只达30％摆布)，因此其机械功能远远优于普通灰口铸铁和可锻铸铁.图3-16所示，为铁素体基体球墨铸铁的显微组织，其中亮白色晶粒为铁索体基体，灰色球状为石墨.图3-17所示，为铁素体十珠光体基体球墨铸铁显微组织，其中呈暗黑色块状为珠光体，分布在球状石墨四周的亮白色基体是铁素体.图3-18为珠光体基体的球墨铸铁-显微组织，其中呈暗黑色块状为珠光体，灰色球状为石墨.如上所述，铸铁的基体既然是铁素体和珠光体所构成，很明显和钢一样可以通过热处理来改变基体组织，从而改善铸铁的机械功能，特别是球墨铸铁经常通过正火、调质和等温淬火来提高其机械功能.球铁正火的目的主如果添加基体中珠光体数量，从而提高球铁的强度和耐磨性.球铁调质处理后得到回火索氏体，从而有更高的综合机械功能.球铁经等温淬火后的组织为下贝氏体，部分马氏体和少量残存奥氏体.这类组织不但具有较高的综合机械功能.而且具有很好的耐磨性，内应力也小.③ 可缎铸铁可锻铸又称展性铸铁，马铁、玛钢.是凝固为白口铸铁的生坯经过固态石墨化-高温退火处理，使共晶渗碳体分解而构成团絮状石墨的一种铸铁.团絮状石墨减弱了对基体的割裂感化，因此使可锻铸铁的力学功能比灰口铸铁有明显的提高，并具有良好的韧性，其耐磨性和减振性优于普通碳素钢，锻造功能略低于灰口铸铁，可锻铸铁实际上其实不成锻，仅说明它具有必定的韧性和塑性，在使用中能承受必定的变形，适用于大量生产薄壁中小型铸件，如各种管接头、汽车后桥外壳、低压阀门等.白口铸铁中的渗碳体在退火过程中充分进行石墨化，析出团絮状石墨，基体为铁素体.如果一次渗碳体、二次渗碳体石墨化后，采取较快的冷却速度，使共析渗碳体来不及分解，冷却后得到以珠光体为基体的可锻铸铁可锻铸铁.图3-19所示为铁素体基体可锻铸铁的显微组织，其中石墨呈暗灰色团絮状，亮白色晶粒为基体.图3-20所示为珠光体可缎铸铁的显微组织，在珠光体基体上分布着黑色的团絮状石墨.图3-19 铁索休基体十团絮状石墨500×图3-20 珠光体+团絮状石墨500×4. 有色金属及合金① 铝合金铝合金质轻、且因为密度小(2.65～2.9)，具有高的比强度，因铝是面心立方结构故具有很高的塑性，易于加工，可制成各种形材、板材抗腐蚀功能好导电功能仅次于铜.因此广泛用于机械工业特别是航空工业.锻造铝合金中利用最广泛的是锻造铝合金，俗称硅铝明.典型的牌号有ZLl02，含硅10％～13％，由Al-Si合金相图可知，硅铝明合金成分在共晶点附近，组织为粗大针状的硅晶体和α固溶体构成的共晶体，和少量呈多面体形的初生硅晶体，如图3-21所示.这类粗大的针状硅晶体严重降低合金的塑性.为了提高硅铝明的力学功能，通常进行蜕变处理，即在浇注之前向合金熔体中加入占合金分量2％～3％的蜕变剂(经常使用2／3NaF＋1／3NaCl).处理后使合金的共晶点从11.6％Si右移，得到亚共晶组织，其组织为初生α相固溶体枝晶(白亮)及粗大的共晶体(α十Si)(黑底).因为共晶中的硅呈粗大点状颗粒，因此使合金的强度与塑性提高.如图3-22所示.图3-21 灰色方块初生硅晶体十共晶体图3-22 树枝状的初生α固溶体十共晶体(针状Si晶体＋白色基体.α固溶体) （基体）450× 500×② 铜合金工业上广泛使用的铜合金是黄铜和青铜，黄铜是以锌为次要元素的Cu-Zn合金.a. α单相黄铜含锌在39％以下的黄铜属单相α固溶体，典型牌号为H70（即三七黄铜）.其塑性和耐腐蚀性尚好.其金相组织特征是：铸态α固溶体呈树枝状，铸态冷却较快时，α枝晶间可能出现β相(用氯化铁溶液腐蚀后，枝晶主轴富铜，呈亮白色，而枝间富锌呈暗色)，经变形和再结晶退火其组织为多边形α晶粒，有退火孪晶特征.因为各个晶粒方位分歧，所以具有分歧的色彩.退火处理后的.黄铜能承受极大的塑性变形，可以进行深冲变形.单相黄铜的显微组织如图3-23所示.图3-23 α单相黄铜(其上有退火孪晶)500×图3-24 α十β两相黄铜500×b. 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，因此可用于承受较大载荷的零件.β′是CuZn为基的有序固溶体，在低温下较硬且脆，但在高温下转酿成β相，具有较好的塑性，所以两相黄铜可在600℃以上进行热加工.α+β两相黄铜显微组织：白亮色为α相，暗黑色为β相.α相的外形及分布与合金的成分及冷却速度有关.快冷时α相呈拉长外形，有时呈针状，缓冷时则得均匀的α晶粒.细针状分布的α相较之粗针、块状、及网状分布的α相强度要高.如图3-24所示.③ 轴承合金轴承合金又称巴氏合金.巴氏合金是利用较多的轴承合金，经常使用来制作滑动轴承的轴瓦和内衬，轴瓦材料请求同时兼有硬和软的两种功能，是以轴承合金的组织常常是软、硬两相构成的混合物.例如，在软基体上分布着硬质点，铅基或铴基轴承合金就具有这类组织特点.铴基巴氏合金中，基本组元为Sn83％、Sbll％及Cu6％.其牌号为ZChSnSbll-6，它的显微组织如图3-25所示.其中暗黑色部分为软基体α相(Sb在Sn中构成的固溶体)；白色方块为硬质点β′(以SnSb为基的有序固溶体)；而白色枝状析出物为Cu3Sn或Cu6Sn5化合物(η相)，作为障碍β′上浮，减少偏析的感化.如图3-25所示这类既硬又软的混合物，包管了轴承合金具有足够的强度与塑性的配合从而使轴承合金有良好的减摩性及抗振性.图3-25 铸态ZChSnSbll-6 轴承合金500×5. 几种经常使用合金钢的显微组织合金钢依合金元素含量的分歧，可分为三种，合金元素总量<5％的称为低合金钢；合金元素为5％～10％的称为中合金钢，合金元素>10％的称为高合金钢.普通合金结构钢、合金工具钢都是低合金钢.因为合金元素的加入，使铁碳相图发生一些变更，但其平衡形态的显微组织与碳钢没有实质的区别.低合金钢热处理后的显微组织与碳钢没有根本的分歧，不同只在于合金元素加入后，使C曲线右移(除Co之外)，即以较低的冷却速度也可获得马氏体组织.合金钢品种繁多，本实验仅选择几种经常使用的典型钢号进行观察和分析.① 合金结构钢a. 渗碳钢当零件承受复杂的交变负荷的同时还承受着冲击、磨损时，仅用一种钢材单一的热处理是不克不及满足须要的，只要通过必定的化学热处理后，促使零件的概况层化学成份发生变更，从而获得高的疲劳强度、硬度、防腐蚀性、和耐磨性，同时心部能坚持足够的强度和韧性.渗碳处理是最早和用处最广的概况化学热处理工艺，它是将碳元素渗入钢的概况，使零件概况含碳量添加，随后通过淬火使表层得到高的硬度（HRC60以上）的高碳马氏体，而心部得到硬度较低但具有良好强韧性的低碳马氏体组织.20Cr钢是典型的渗碳用钢，用于制作请求较高强度和韧性的零件.其退火组织为铁素体与珠光体，经概况渗碳后其组织见图3-26，心部铁素体+珠光体，两头为珠光体，表层为珠光体＋网状渗碳体.心部次心部次概况概况图3-26心部铁素体+珠光体两头为珠光体，表层为珠光体＋网状渗碳体450×b. 调质钢所谓的调质就是先将钢淬火，然后高温回火，以获得均匀的索氏体组织的一种热处理工艺.目的是使钢获得必定的强度、塑性和韧性.具有良好的综合机械功能.故普通受到负荷的机械零件都必须经过调质处理后才干使用.40Cr是一种利用很广泛的调质钢种.经调质处理后具有良好的综合机械功能，用于制作曲轴、汽车后桥半轴等.退火形态为铁素体和珠光体（图3-27），调质后其组织为回火索氏体，如图3-28所示.图3-27铁素体+珠光体450×图3-28 回火索氏体500× c. 弹簧钢弹簧是一种经常使用的机械零件，它因为结构特点和材料本人的弹性，在受到答应范围内的感化时发生弹性形变，而外力清除则能恢复本相.是以弹簧材料应具有高的抗拉强度极限、屈服极限、弹性极限和疲劳极限，同时请求具有高的冲击韧性和塑性.65Mn是经常使用的锰弹簧钢，其淬透性比碳素弹簧钢高，脱碳倾向较小.经淬火＋中温回火处理后其组织为回火屈氏体（见图3-29），有很好的弹性、强度和硬度.多用于制作小尺寸圆、扁弹簧，离合器弹片等.图3-29 回火屈氏体1000× 图3-30回火马氏体和未溶解的碳化物颗粒500×d. 轴承钢经常使用钢号为GCrl5.经淬油后低温回火为回火马氏体和未溶解的碳化物颗粒及少量的残留奥氏体.如图3-30所示.② 高速钢高速钢是一种经常使用的高合金工具钢，例如W18Cr4V.因为它含有大量合金元素，使铁碳相图中的E点大大左移，虽然只含有0.7％～0.8％的碳，仍可获得莱氏体组织，所以又称为莱氏体钢.图3-31 莱氏体+屈氏体+马氏体和残存奥氏体图3-32索氏体+碳化物图3-33 隐晶马氏体+未溶碳化物+残存奥氏体图3-34 回火马氏体+碳化物+少量残存奥氏体高速钢在锻造形态下与亚共晶白口铸铁的组织类似.其中莱氏体由合金碳化物、马氏体屈氏体和残存奥氏体构成.如图3-31所示.明显高速钢在铸态下的组织存在严重的成分和组织不均匀性，从而影响其功能，为此随后必须经过锻造和轧制，破碎莱氏体收集，促使其碳化物均匀分布.高速钢锻造退火组织，在金相显微镜下观察其组织为索氏体+碳化物.其中粗大的亮色晶粒为初生共晶碳化物，较粗大的为次生碳化物和索氏体基体中的极细共析碳化物，退火后的硬度为HB207～255，见图3-32所示.高速钢淬火加热温度普通为1060～1080℃，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，回火后钢的红硬性高且耐磨性好.淬火采取油冷或空冷，其显微组织为马氏体＋未溶碳化物十残存奥氏体(尚有20％～30％).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体晶界及分布于晶粒内的未溶碳化物，淬火后的硬度约为HRC61～62，见图3-33所示.高速钢淬火后需经三次回火，其组织为回火马氏体＋碳化物和少量残存奥氏体(约2％～3％).回火后硬度为HRC63～65，见图3-34所示.③ 不锈钢不锈钢是在大气、海水及其它浸蚀性介质条件下能波动工作的钢种，大都属于高合金钢.例如利用较广的1Crl8Ni9，其含碳量较低，因为碳晦气于耐蚀性；高的含铬量是包管耐蚀性的次要元素；镍除了进一步提高耐蚀能力之外，主如果为了获得奥氏体组织.这类钢在室温下的平衡组织是奥氏体+铁素体十铬的碳化物(Cr23C6).这类组织是发生晶间腐蚀的缘由.为了提高耐蚀性和其它功能，必须进行固溶处理.将钢加热到1050～350℃，使碳化物等全部溶解，然后水冷，室温下即可获得单一的奥氏体组织．如图3-35所示.图3-35 奥氏体(晶内有孪晶) 500XTOP三、实验内容1. 观察、分析以下碳钢非平衡组织、铸铁、有色金属、合金钢的显微组织，（见表3-2）.表3-2 金相试样一览表试样编号名称热处理工艺观察目的Ⅰ-03Ⅱ-03Ⅱ-0445钢45钢45钢退火正火油淬比较45钢分歧热处理形态的组织Ⅱ-08Ⅱ-09T8400℃T8300℃等温等温比较上贝氏体、下贝氏体Ⅱ-12Ⅱ-02T12 20钢高温淬火淬火比较高碳马氏体、低碳马氏体Ⅱ-13Ⅲ-02Ⅱ-06T12高温65Mn 45钢淬火＋低温回火淬火＋中温回火淬火＋高温回火比较分歧温度的回火组织Ⅳ-01Ⅳ-02Ⅳ-03灰口铸铁（P基体）灰口铸铁（P＋F基体）灰口铸铁（F基体）正火铸态退火比较分歧基体的灰口铸铁Ⅳ-06Ⅳ-07Ⅳ-08球墨铸铁（P基体）球墨铸铁（P＋F基体）球墨铸铁（F基体）正火铸态退火比较分歧基体的球墨铸铁Ⅳ-09Ⅳ-10可锻铸铁（P基体）可锻铸铁（F基体）退火退火比较分歧基体的可锻铸铁Ⅴ-01Ⅴ-02ZL102(未蜕变)ZL102( (蜕变)铸态铸态比较ZL102蜕变前、后的组织Ⅴ-03Ⅴ-04H70α黄铜H62(α+β)黄铜退火退火比较单、双相黄铜的组织Ⅴ-05ZchSnSb11-6轴承合金铸态观察典型轴承合金的组织Ⅰ-02Ⅱ-1420钢退火20钢渗碳退火渗碳退火比较低碳钢渗碳前后的组织Ⅲ-081Cr18Ni9Ti 固溶处理观察典型不锈钢组织Ⅲ-04Ⅲ-05Ⅲ-06Ⅲ-07 W18Gr4V钢W18Gr4V钢W18Gr4V钢W18Gr4V钢铸态锻造退火淬火回火比较典型高速钢分歧热处理形态的组织TOP四、实验方法1. 每个同学轮流对每个试样进行观察；。
金相组织分析
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。
表3-1转变类型组织名称形成温度范围／℃显微组织特征硬度(HRC)珠光体在400～500X金相显微镜下可以观察到～20 >650(P)铁索体和渗碳体的片层状组织(HBl80～200)珠光体型相索氏体600～650在800一]000X以上的显微镜下才能分25～35(S)清片层状特征，在低倍下片层模糊不清变屈氏体用光学显微镜观察时呈黑色团状组织，550～600只有在电子显徽镜(5000～15000X)下35—40(T)才能看出片层状上贝氏体350～550在金相显微镜下呈暗灰色的羽毛状特40—48(B上) 征贝氏体型相变下贝氏体230～350在金相显微镜下呈黑色针叶状特征48～58 (BT)马氏体型相马氏体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60～65变<230(M)马氏体亚共析钢的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。
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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。
随着冷却速度的增大，即V3>V2>V，时，奥氏体的过冷度逐渐增大，析出的铁素体越来越少，而珠光体的量逐渐增加，组织变得更细，此时析出的少量铁素体多分布在晶粒的边界上。
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3-3)；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3-6，3-7)。
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。
① 珠光体（P）珠光体的组织形态主要有两种：片状珠光体和颗粒状珠光体。
片状珠光体由一片片相互交错排列的铁素体和渗碳体所组成形成珠光体的先行条件是事先形成均匀的奥氏体，而后缓慢冷却在A1以下附近温度形成。
片状珠光体似手指纹的层状结构，它是一层铁素体和一层渗碳体的机械混合物（见图3-1）。
颗粒状珠光体是在铁素体的基体上分布着细小颗粒状的渗碳体的球化组织（见图3-2）。
图3-1片状珠光体500×4%硝酸酒精图3-2 颗粒状珠光体500×4%硝酸酒精
② 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(见图3-3)。
③ 屈氏体(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3-4)。
图3-3 索氏体500×4%硝酸酒精图3-4 屈氏体+马氏体500×4%硝酸酒精。