显微镜下钢铁之美-金相组织真的很美

显微镜下钢铁之美-金相组织真的很美

Via 常州精密钢管博客

铁碳合金是人类使用最为广泛的金属材料，不同成分的铁碳合金，组织和性能也不相同。在研究和使用钢铁材料、制定其热加工和热处理工艺以及分析工艺废品的原因时，都需要应用铁-碳相图，可见铁-碳相图的重要性，下面小编带大家从铁-碳合金的典型组织、相图剖析及平衡结晶过程三个方面一起看看那些年我们追过的铁-碳相图。

铁-碳合金典型组织

铁素体（Ferrite）/（α-Fe）/（F）

铁素体晶体结构

铁素体金相图

奥氏体（Austenite）/（γ-Fe）/（A）

奥氏体晶体结构

奥氏体金相图渗碳体（Cementite）/（Fe3C）/（C）

渗碳体金晶体结构

渗碳体金相图珠光体（Pearlite）/（P）

片状珠光体金相图

粒状珠光体金相图莱氏体（Ledeburite）/（Ld/Ld’）

莱氏体金相图贝氏体（Bainite）/（B）

上贝氏体金相图

下贝氏体金相图

粒状贝氏体金相图魏氏组织（WidmannstattenStructure）

魏氏组织金相图

马氏体（Martensite）/（M）

板条状马氏体金相图.jpg

板条状马氏体金相图

针状马氏体金相图.jpg

针状马氏体金相图

淬火后形成的马氏体经过回火还可以形成三种特殊的金相组织：

回火马氏体：指淬火时形成的片状马氏体（晶体结构为体心四方）于回火第一阶段发生分解—其中的碳以过渡碳化物

的形式脱溶—所形成的、在固溶体基体（晶体结构已变为体心立方）内弥散分布着极其细小的过渡碳化物薄片（与基体的界面是共格界面）的复相组织；这种组织在金相（光学）显微镜下即使放大到最大倍率也分辨不出其内部构造，只看到其整体是黑针（黑针的外形与淬火时形成的片状马氏体（亦称“α马氏体”）的白针基本相同），这种黑针称为“回火马氏体”。

回火马氏体金相图.jpg

回火马氏体金相图

回火索氏体：淬火马氏体经高温回火后的产物。其特征是：索氏体基体上布有细小颗粒状碳化物，在光镜下能分辨清楚。这种组织又称调质组织，它具有良好的强度和韧性的配合。铁素体上的细颗粒状碳化物越是细小，则其硬度和强度稍高，韧性则稍差些；反之，硬度及强度较低，而韧性则高些。

回火索氏体金相图.jpg

回火索氏体金相图

回火屈氏体：淬火马氏体经中温回火的产物，其特征是：马氏体针状形态将逐步消失，但仍隐约可见（含铬合金钢，其合金铁素体的再结晶温度较高，故仍保持着针状形态），析出的碳化物细小，在光镜下难以分辨清楚，只有电镜下才可见到碳化物颗粒，极易受侵蚀而使组织变黑。如果回火温度偏上限或保留时间稍长，则使针叶呈白色；此时碳化物偏聚于针叶边缘，这时钢的硬度稍低，且强度下降。

回火屈氏体金相图.jpg

回火屈氏体金相图

铁-碳相图剖析

铁-碳相图

铁-碳相图.jpg

基于Fe-Fe3C相图的Fe-C合金分类：

三大反应：

包晶反应（PeritecticReactions）

其特征是首先晶出之初晶固溶体与周围残留液体间发生反应，而生成第二种固溶体，将原来的初晶包起来；

包晶反应式：L

B + δ → A

J

。

共晶反应（Eutectic Reactions）

是由一种液体同时析出两种不同的固体；

共晶反应式：L

C →A

E

+Fe

3

C。

共析反应（EutectoidReactions）

是由一种固体同时析出两种不同的固体；

共析反应式：A

S →F

P

+Fe

3

C。

特征点汇总表

特征点汇总表.jpg

特征线汇总表

特征线汇总表.jpg

铁-碳合金的平衡结晶过程工业纯铁

工业纯铁.jpg

工业纯铁平衡结晶示意图工业纯铁室温下组织为：铁素体（F）+三次渗碳体（Fe3CⅢ）。工业纯铁典型金相图.jpg

工业纯铁典型金相图亚共析钢

亚共析钢.jpg

亚共析钢平衡结晶示意图

亚共析钢典型金相图.jpg

亚共析钢典型金相图

亚共析钢结晶过程的基本反应为：匀晶反应+包晶反应+固溶体转变反应+共析反应。

亚共析钢室温平衡组织：先析铁素体（F）+珠光体（P），P的量随含碳量增加而增加。共析钢

共析钢.jpg

共析钢平衡结晶示意图

共析钢结晶过程的基本反应为：匀晶反应+共析反应。

共析钢室温组织为：100%的珠光体（P），铁素体和渗碳体相的相对重量比为8:1。

共析钢典型金相图.jpg

共析钢典型金相图

过共析钢

过共析钢.jpg

过共析钢平衡结晶示意图

过共析钢结晶过程的基本反应为：匀晶反应+二次析出反应+共析反应。

共析钢室温组织为：珠光体（P）+二次渗碳体（Fe3CⅡ），Fe3CⅡ沿奥氏体晶界呈网状析出，使材料的整体脆性加大。

过共析钢典型金相图.jpg

过共析钢典型金相图

亚共晶白口铸铁

亚共晶白口铸铁.jpg

亚共晶铸铁平衡结晶示意图

亚共晶白口铸铁结晶过程的基本反应为：匀晶反应+共晶反应+二次析出反应+共析反应。

亚共晶白口铸铁室温组织为：珠光体（P）+二次渗碳体（Fe3CⅡ）+低温莱氏体（Ld’）。

亚共晶铸铁典型金相图.jpg

亚共晶铸铁典型金相图

共晶白口铸铁

共晶白口铸铁.jpg