亚共析钢魏氏组织的组织遗传现象研究
对ZG270-500铸钢缺陷的思考
技术与应用A PPLICATION155ＯＣＣＵＰＡＴＩＯＮ2014 05摘 要：ZG270-500铸钢在铸造加工中经常出现魏氏体组织，会降低铸钢的综合机械性能。
本文探讨在铸造加工中根据ZG270-500的含碳量选择合适的加热温度，根据ZG270-500铸钢的体积大小和形状选择适当的保温时间，在冷却过程中注意降低冷却速度，这样，ZG270-500Z就会避免出现魏氏体组织。
关键词：ZG270-500 铸钢 魏氏组织 铁素体 硬度对ZG270-500铸钢缺陷的思考文/李 峰ZG 270-500铸钢铸造的机械零件在铸造状态下存在魏氏组织，出现大块的铁素体。
热处理采用900℃正火保温2-3h 空冷或风冷，但魏氏体组织改善不明显。
铸造后的性能即使检测合格，调质后的硬度也不满足厂家的不小于280HBW 的要求。
为此，笔者分析了原因和解决的办法。
一、ZG270-500铸钢的化学成分、合金元素和组织结构对材料性能的影响根据ZG 270-500的化学成分可以看出，ZG 270-500的含碳量为0.40%，介于0.25%~0.60%之间，属于比较典型的中碳钢，按组织分应为亚共析钢，其室温组织是铁素体和珠光体的混合物，铁素体的含碳量为0%~0.0218%之间，力学性能为强度和硬度较低，塑性和韧性良好；珠光体含碳量为0.77%，它是由铁素体和渗碳体组成的一种混合物，渗碳体是一种金属化合物，具有高熔点、高硬度、高脆性和高化学稳定性，所以珠光体具有铁素体和渗碳体的综合性能，既具有较高的强度和硬度，也具有良好的塑性和韧性。
残余元素总量不超过1.00%，如需方无要求，残余元素可不进行分析。
在ZG 270-500中加入合金元素Ni 、Cr 、Cu 、Mo 、V 可以提高钢的淬透性，即提高钢的淬火能力，加入Mo 可以提高钢的回火稳定性，即保证钢在较高的温度下仍具有较高的硬度，另外V 还具有细化钢晶粒的作用，对提高钢的塑性和韧性起到很好作用。
魏氏体
首先，大家都知道：钢材进行热加工和热处理，如果加热温度控制不当，加热不均会使材料超温，导致材料机械性能恶化。
根据超温的程度和时间长短，钢材会发生脱碳，过热和过烧现象。
当高温加热后，在第一阶段加热，在此阶段加热后冷却，当冷至Ar3温度，A析出F，至Ar1，奥氏体发生共析反应转变为P。
如在Ar3至Ar1冷却较快，会析出F的魏氏体组织。
降低钢的冲击性能，会使钢的机械性能恶化。
在焊接冶金过程中，由于受热温度和很高，使奥氏体晶粒发生严重的长大现象，冷却后得到晶粒粗大的地热组织，故称为过热区。
此区的塑性差，韧性低，硬度高。
其组织为粗大的铁素体和珠光体。
在有的情况下，如气焊导热条件较差时，甚至可获得魏氏体组织。
.粗大组织的遗传：有粗大马氏体、贝氏体、魏氏体组织的钢件重新奥氏化时，以慢速加热到常规的淬火温度，甚至再低一些，其奥氏体晶粒仍然是粗大的，这种现象称为组织遗传性。
要消除粗大组织的遗传性，可采用中间退火或多次高温回火处理。
在亚共析钢或过共析钢中，由高温以较快的速度冷却时，先共析的铁素体或渗碳体从奥氏体晶界上沿着奥氏体的一定晶面向晶内生长，呈针状析出。
在光学显微镜下可以观察到从奥氏体晶界上生长出来的铁素体或渗碳体近似平行，呈羽毛状或三角形，其间存在着珠光体的组织。
这种组织称为魏氏组织。
实际生产中遇到的魏氏组织大多是铁素体魏氏组织.魏氏组织常伴随着奥氏体晶粒粗大而出现，因此，使钢的力学性能尤其是塑性和冲击韧性显著降低，同时使脆性转折温度升高。
魏氏组织容易出现在过热钢中，因此，奥氏体晶粒越粗大，越容易出现魏氏组织。
钢由高温较快地冷却下来往往容易出现魏氏组织，慢冷则不易出现。
钢中的魏氏组织一般可通过细化晶粒的正火、退火以及锻造等方法加以消除，程度严重的可采用二次正火方法加以消除。
工业上将先共析的片(针)状铁素体或片(针)状碳化物加珠光体组织称魏氏组织，用W表示。
前者称α-Fe魏氏组织，后者称碳化物魏氏组织：亚共析钢(1)一次魏氏组织F：从奥氏体中直接析出片状(截面呈针状)分布的F称一次魏氏组织F。
钢中的魏氏组织
钢中的魏氏组织作者：王红俐来源：《科技视界》 2015年第24期钢中的魏氏组织王红俐（韶关市技师学院，广东韶关）【摘要】本文利用高温金相研究16Mn钢中魏氏组织针状铁素体表面浮凸与组织的对应关系，证实了魏氏组织中平行针状和交叉针状铁素体具有不同的转变机制。
其中，交叉针状铁素体组织在转变过程中没有表面浮凸，平行针状铁素体有明显的表面浮凸。
分析表明，交叉针状铁素体的转变以台阶机制形成，而平行针状铁素体在转变初始阶段以切变机制形成。
结果进一步证实了这种观点的正确性【关键词】魏氏组织；交叉针状铁素体；平行针状铁素体；浮凸；形成机制0前言钢中的魏氏组织分两类：铁素体型魏氏组织和渗碳体型魏氏组织。
本文所研究的是亚共析钢（16Mn）中的魏氏组织，即铁素体型魏氏组织。
魏氏组织由Widmanstātter最先在Fe-Ni陨石中发现，是按一定几何形状分布的针状组织。
通常所说的魏氏组织钢中先共析的铁素体或渗碳体不仅沿奥氏体晶界析出，而且在奥氏体晶粒内部以一定的位向关系呈片状（在显微镜下呈针状态），而研究较多的是先共析片状铁素体即魏氏组织铁素体。
通常认为魏氏组织是一种过热组织，降低钢的机械性能，因此常用正火方法予以消除。
但后来的研究表明，魏氏组织并不是过热的标志。
姚枚、范莹隆等证实了它可分为交叉针状和平行针状两类，并发现形成以交叉针状铁素体为主的魏氏组织时，钢材的抗冷脆性好。
范莹隆等已研究了亚共析钢中魏氏组织铁素体的形貌，探讨其形成机制，以达到指导生产实践的目的。
本文就是在上述结论的基础上进一步证实了魏氏组织的F形态可分为交叉和平行两种形状，连续观察磨光试样在形成魏氏组织时的浮凸，并通过浮凸与组织对应比较获得魏氏组织形成机制的有关组织。
1试验材料及方法本试验采用16Mn钢，其化学成分见表1为获得两类魏氏组织，采用两种不同温度650℃和560℃盐浴等温（盐浴的配比为31%BaCl2+48%CaCl2+21%NaCl,其熔点为435℃）一定时间后用10%NaCl盐水淬的方法，其奥氏体化为用管式高温炉加热到1100℃保温10分钟，试样加工成10*15*2mm。
魏氏组织形成原因的及如何解决
魏氏组织的形成原因及如何解决魏氏体的起因我们认为：一是锻造的加热温度过高；二是冷却速度过快所致；在亚共析钢或过共析钢中，由高温以较快的速度冷却时，先共析的铁素体或渗碳体从奥氏体晶界上沿着奥氏体的一定晶面向晶内生长，呈针状析出。
在光学显微镜下可以观察到从奥氏体晶界上生长出来的铁素体或渗碳体近似平行，呈羽毛状或三角形，其间存在着珠光体的组织。
这种组织称为魏氏组织。
实际生产中遇到的魏氏组织大多是铁素体魏氏组织.魏氏组织常伴随着奥氏体晶粒粗大而出现，魏氏体的危害：1.在最终热处理会有增大变形的倾向；2.使钢的力学性能尤其是塑性和冲击韧性显著降低，同时使脆性转折温度升高。
魏氏组织容易出现在过热钢中，因此，奥氏体晶粒越粗大，越容易出现魏氏组织。
钢由高温较快地冷却下来往往容易出现魏氏组织，慢冷则不易出现。
钢中的魏氏组织一般可通过细化晶粒的正火、退火以及锻造等方法加以消除，程度严重的可采用二次正火方法加以消除。
带状组织产生，低碳钢在低温锻造时候会形成带状组织，一般通过正火可以消除。
魏氏体产生，锻造时候，热处理的时候过热组织，缓慢冷却产生。
一般可以通过高温退火或多次正火消除！这两种组织会引起强度降低，对低温冲击更敏感，会明显降低低温冲击值！魏氏体组织是含碳0.6%的碳钢或低合金钢在奥氏体晶粒体较粗和冷速适中的条件下，先共析出铁素体呈片状或粗大羽毛状，与原奥氏体呈一定的位向关系的组织。
过共析钢魏氏体组织中的渗碳体呈针状或杆状出现于原奥氏体晶粒内部。
热锻造中的魏氏组织是怎么产生的？后续的热处理工序怎么去消除它？锻造后比较高的温度淬火，也就是直接放入水中冷却就会形成魏氏体。
锻后正火就可以消除。
淬火操作不会造就魏氏体。
回复5#含碳量＜0.5%时，先共析铁素体常分为:轴状、网状及针状三类奥氏体晶粒较细，冷速较快，多呈轴状；奥氏体晶粒较粗，冷速较慢，多呈网；奥氏体晶粒粗大，冷速较适中，多呈针状。
所以魏氏组织是在奥氏体晶粒粗大的前提下，空冷时在适中的冷速下析出片状、针状铁素体形成的。
D406A钢高温氧化行为及其微观组织演变规律
D406A钢高温氧化行为及其微观组织演变规律杨昊;杨靖雲;宁永权【摘要】目的改善D406A超高强度钢在锻造过程中氧化行为和组织粗化的问题.方法研究不同温度和保温时间下D406A钢的尺寸变化、质量损失率和氧化速率,通过金相显微镜观察其组织的变化.结果 D406A钢在1110℃及以下温度加热时,试样的尺寸与质量损失率与保温时间基本呈线性关系;D406A钢的氧化速率在60 min内不断降低,60 min后随保温时间趋于平稳;加热温度在1110℃以下,保温时间60 min以内时,试样可以获得较为细小的奥氏体晶粒.结论根据实验结果,确定了D406A钢加热时氧化速率和保温时间的关系,同时总结了其组织演变规律,为实际生产过程提供了理论依据.【期刊名称】《精密成形工程》【年(卷),期】2019(011)004【总页数】9页(P113-121)【关键词】D406A钢;氧化;组织演变;魏氏组织【作者】杨昊;杨靖雲;宁永权【作者单位】西北工业大学材料学院,西安 710072;中国第二重型机械集团公司德阳万航模锻有限责任公司,四川德阳 618013;西北工业大学材料学院,西安 710072【正文语种】中文【中图分类】TG11现代航空航天技术的飞速发展对飞机关键部位的零部件极端服役性能提出了新的挑战，同时航空制造业对主要承力构件的综合性能也提出了更高的要求。
超高强度钢就是为满足此种背景下的需要从结构钢发展起来的钢种。
超高强度钢室温抗拉强度σb≥1400 MPa，屈服强度σs≥1200 MPa，同时具有塑韧性良好、抗疲劳性能及断裂韧性优良、抗应力腐蚀、工艺性能良好等优点[1—3]。
目前超高强度钢广泛应用于航空航天和兵器等尖端领域，如防弹钢板、飞机起落架、火箭发动机壳体等。
30Si2MnCrMoVE（简称D406A）是我国自主研发的低合金超高强度钢，具有良好的塑性、优异的冲击性能等力学性能[4—5]。
锻造过程中由于锻造工艺制定不当容易造成锻件的质量问题，其中加热停留时间过长或加热温度过高会造成过热、过烧、脱碳、氧化等问题。
SA-516钢组织及韧性的研究与控制
SA-516钢组织及韧性的研究与控制摘要实际采购生产过程中，SA-516钢经常出现韧性偏低且满足不了标准要求的问题，通过不同炉号钢板分别从魏氏组织、钢中夹杂及带状组织三个方面入手对此问题进行了研究，检验结果表明钢中夹杂物及带状组织是造成钢板韧性偏低及纵、横向韧性差距较大的主要原因。
通过改善成分及轧制工艺，钢中夹杂及带状组织明显减少后，韧性得到了有效地提高。
关键词SA-516 魏氏组织、夹杂、带状组织The SA-516 steel tissue and the study and control of toughnessWang yin Shandong nuclear power equipment manufacturing CO.LTD The engineer of the material 2651181引言不同炉号钢板研究及现场生产过程中经常会出现钢板韧性偏低的问题，甚至不能满足标准的要求。
而造成钢板韧性偏低的原因较多，有魏氏组织的产生、钢中夹杂较多及带状组织的存在等等[1-3]。
但哪些是影响钢板韧性偏低的主要原因，有必要针对不同的钢种分别进行研究加以确定，以便能够在以后的采购生产过程中着重加以控制，提高性能合格率。
本文从魏氏组织、钢中夹杂物及带状组织三个方面着手进行了研究，确定了影响SA-516钢板韧性偏低的主要原因及改进方法。
2试验材料及方法2.1试验用钢板试验用钢板选择用于制造压力容器的SA-516钢，选用真空感应炉冶炼的两张钢板，但冶炼成分不同，具体化学成分见表1。
选用钢板的轧制工艺，1# 采用控轧方案，2#采用控轧+控冷方案，具体工艺见表2，钢板规格为20mm。
2.2冲击试样的制备及检验结果冲击试样沿钢板横向切取，按GB/T229标准进行试样的制备，试样规格为10×10×55mm，中间开V型槽口，试验在JB-30B型冲击试验机上进行。
2.3金相组织检验利用不同条件下获得的冲击试样余样进行金相组织检验，试样的制备按GB/T13298标准执行、显微组织评定按GB/T13299标准执行，并在Leica DMIRM 型金相显微镜下观察金相组织。
魏氏组织形成原因的及如何解决
魏氏组织的形成原因及如何解决魏氏体的起因我们认为：一是锻造的加热温度过高；二是冷却速度过快所致；在亚共析钢或过共析钢中，由高温以较快的速度冷却时，先共析的铁素体或渗碳体从奥氏体晶界上沿着奥氏体的一定晶面向晶内生长，呈针状析出。
在光学显微镜下可以观察到从奥氏体晶界上生长出来的铁素体或渗碳体近似平行，呈羽毛状或三角形，其间存在着珠光体的组织。
这种组织称为魏氏组织。
实际生产中遇到的魏氏组织大多是铁素体魏氏组织.魏氏组织常伴随着奥氏体晶粒粗大而出现，魏氏体的危害：1.在最终热处理会有增大变形的倾向；2.使钢的力学性能尤其是塑性和冲击韧性显著降低，同时使脆性转折温度升高。
魏氏组织容易出现在过热钢中，因此，奥氏体晶粒越粗大，越容易出现魏氏组织。
钢由高温较快地冷却下来往往容易出现魏氏组织，慢冷则不易出现。
钢中的魏氏组织一般可通过细化晶粒的正火、退火以及锻造等方法加以消除，程度严重的可采用二次正火方法加以消除。
带状组织产生，低碳钢在低温锻造时候会形成带状组织，一般通过正火可以消除。
魏氏体产生，锻造时候，热处理的时候过热组织，缓慢冷却产生。
一般可以通过高温退火或多次正火消除！这两种组织会引起强度降低，对低温冲击更敏感，会明显降低低温冲击值！魏氏体组织是含碳0.6%的碳钢或低合金钢在奥氏体晶粒体较粗和冷速适中的条件下，先共析出铁素体呈片状或粗大羽毛状，与原奥氏体呈一定的位向关系的组织。
过共析钢魏氏体组织中的渗碳体呈针状或杆状出现于原奥氏体晶粒内部。
热锻造中的魏氏组织是怎么产生的？后续的热处理工序怎么去消除它？锻造后比较高的温度淬火，也就是直接放入水中冷却就会形成魏氏体。
锻后正火就可以消除。
淬火操作不会造就魏氏体。
回复5#含碳量＜0.5%时，先共析铁素体常分为:轴状、网状及针状三类奥氏体晶粒较细，冷速较快，多呈轴状；奥氏体晶粒较粗，冷速较慢，多呈网；奥氏体晶粒粗大，冷速较适中，多呈针状。
所以魏氏组织是在奥氏体晶粒粗大的前提下，空冷时在适中的冷速下析出片状、针状铁素体形成的。
钢中的魏氏组织
Science &Technology Vision 科技视界0前言钢中的魏氏组织分两类:铁素体型魏氏组织和渗碳体型魏氏组织。
本文所研究的是亚共析钢(16Mn)中的魏氏组织,即铁素体型魏氏组织。
魏氏组织由Widmanstātter 最先在Fe-Ni 陨石中发现,是按一定几何形状分布的针状组织。
通常所说的魏氏组织钢中先共析的铁素体或渗碳体不仅沿奥氏体晶界析出,而且在奥氏体晶粒内部以一定的位向关系呈片状(在显微镜下呈针状态),而研究较多的是先共析片状铁素体即魏氏组织铁素体。
通常认为魏氏组织是一种过热组织,降低钢的机械性能,因此常用正火方法予以消除。
但后来的研究表明,魏氏组织并不是过热的标志。
姚枚、范莹隆等证实了它可分为交叉针状和平行针状两类,并发现形成以交叉针状铁素体为主的魏氏组织时,钢材的抗冷脆性好。
范莹隆等已研究了亚共析钢中魏氏组织铁素体的形貌,探讨其形成机制,以达到指导生产实践的目的。
本文就是在上述结论的基础上进一步证实了魏氏组织的F 形态可分为交叉和平行两种形状,连续观察磨光试样在形成魏氏组织时的浮凸,并通过浮凸与组织对应比较获得魏氏组织形成机制的有关组织。
1试验材料及方法本试验采用16Mn 钢,其化学成分见表1表1为获得两类魏氏组织,采用两种不同温度650℃和560℃盐浴等温(盐浴的配比为31%BaCl 2+48%CaCl 2+21%NaCl,其熔点为435℃)一定时间后用10%NaCl 盐水淬的方法,其奥氏体化为用管式高温炉加热到1100℃保温10分钟,试样加工成10*15*2mm。
腐蚀剂为4%硝酸酒精溶液。
2试验结果与分析2.1通过盐浴等温试验获得的组织650℃等温15s 试样中,沿奥氏体晶界出现白色的块状铁素体,而在晶粒内部有少部分的杂乱分布针状铁素体,其组织为块状F+交叉针状F+其它产物。
我们可把此块状F 看成也为交叉针状F,它们的分布是随机的;560℃等温15s 试样中,可看到沿奥氏体晶界向晶粒内部伸长的平行针状铁素体,在晶粒内部亦有平行块状铁素体的析出。
实验3-钢中带状组织、魏氏组织、游离渗碳体的组织观察与检验
10钢退火 500x
3、游离渗碳体的形成原因、危害及消除
08钢退火 500x
4、参考标准：GB/T 13299-1991 钢的显微组织评定方法
实验三 钢中带状组织、魏氏组织、 游离渗碳体的组织观察与检验
一、实验目的及要求
1．掌握钢中带状组织组织的观察与检 验。
2．掌握钢中魏氏组织的观察与检验。 3．掌握钢中游离渗碳体的观察与检验。
a） 由成分偏析引起。碳素钢带状组织的存在多数是由成分偏析引起。
b）由热加工温度不当引起。
1、带状组织的形成原因、危害及消除
一般来说：带状组织使钢有明显的各向异性，在垂直于轧 制方向（即垂直于带状组织方向）的伸长率δ、断面收缩 率ψ及冲击韧度αk降低。带状组织对钢的屈服点σs和抗拉 强度σb影响不大。
消除的措施要从产生的原因上着手，一是控制热处理加 热温度，二是控制冷速。
3、游离渗碳体的形成原因、危害及消除
10钢退火 500x
3、游离渗碳体的形成原因、危害及消除
低碳钢在退火温度较高或者坯料热轧后缓慢冷却后在 晶粒内或者晶界上出现的颗粒状碳化物。一般认为：碳含量
≤0.15 低碳退火钢板中的游离渗碳体主要是珠光体转变产物，其中也会有三 次渗碳体的存在；而极低碳钢中的游离渗碳体就是三次渗碳体。
3、根据标准判断试样的带状组织、 魏氏组织、游离渗碳体级别。
28MnCr钢轧制状态 100X
Q345钢轧制状态 100X
45钢正火状态 100X
40Cr钢正火状态 100X
05钢退火状态 500X
10钢轧后退火状态 500X
游离渗碳体有A、B、C三种类别。A系列均匀分布，严重 时趋于网状；B系列呈点状或者细小粒状，严重时趋于链状； C系列系列呈点状或者细小粒状，有变形方向取向。
魏氏组织形成原因的及如何解决
魏氏组织的形成原因及如何解决魏氏体的起因我们认为：一是锻造的加热温度过高；二是冷却速度过快所致；在亚共析钢或过共析钢中，由高温以较快的速度冷却时，先共析的铁素体或渗碳体从奥氏体晶界上沿着奥氏体的一定晶面向晶内生长，呈针状析出。
在光学显微镜下可以观察到从奥氏体晶界上生长出来的铁素体或渗碳体近似平行，呈羽毛状或三角形，其间存在着珠光体的组织。
这种组织称为魏氏组织。
实际生产中遇到的魏氏组织大多是铁素体魏氏组织.魏氏组织常伴随着奥氏体晶粒粗大而出现，魏氏体的危害：1.在最终热处理会有增大变形的倾向；2.使钢的力学性能尤其是塑性和冲击韧性显著降低，同时使脆性转折温度升高。
魏氏组织容易出现在过热钢中，因此，奥氏体晶粒越粗大，越容易出现魏氏组织。
钢由高温较快地冷却下来往往容易出现魏氏组织，慢冷则不易出现。
钢中的魏氏组织一般可通过细化晶粒的正火、退火以及锻造等方法加以消除，程度严重的可采用二次正火方法加以消除。
带状组织产生，低碳钢在低温锻造时候会形成带状组织，一般通过正火可以消除。
魏氏体产生，锻造时候，热处理的时候过热组织，缓慢冷却产生。
一般可以通过高温退火或多次正火消除！这两种组织会引起强度降低，对低温冲击更敏感，会明显降低低温冲击值！魏氏体组织是含碳0.6%的碳钢或低合金钢在奥氏体晶粒体较粗和冷速适中的条件下，先共析出铁素体呈片状或粗大羽毛状，与原奥氏体呈一定的位向关系的组织。
过共析钢魏氏体组织中的渗碳体呈针状或杆状出现于原奥氏体晶粒内部。
热锻造中的魏氏组织是怎么产生的？后续的热处理工序怎么去消除它？锻造后比较高的温度淬火，也就是直接放入水中冷却就会形成魏氏体。
锻后正火就可以消除。
淬火操作不会造就魏氏体。
回复5#含碳量＜0.5%时，先共析铁素体常分为:轴状、网状及针状三类奥氏体晶粒较细，冷速较快，多呈轴状；奥氏体晶粒较粗，冷速较慢，多呈网；奥氏体晶粒粗大，冷速较适中，多呈针状。
所以魏氏组织是在奥氏体晶粒粗大的前提下，空冷时在适中的冷速下析出片状、针状铁素体形成的。
亚共析钢显微组织
亚共析钢显微组织亚共析钢显微组织是材料科学领域中的一个重要研究方向。
在金属材料中，亚共析钢是指由两种或更多种组织相构成的钢材。
这些组织相在显微镜下呈现出明显的区域性，即亚共析现象。
亚共析钢的显微组织对材料的性能和用途具有重要影响，因此深入研究亚共析钢的显微组织对于优化材料性能、改进制造工艺具有重要意义。
亚共析钢的显微组织通常由铁素体和贝氏体相组成。
铁素体是钢材中最基本、最稳定的组织相，其具有良好的韧性和延展性。
贝氏体则是铁与碳之间形成的一种非稳定相，具有较高的硬度和强度。
在亚共析钢中，铁素体和贝氏体相互交替出现，形成了所谓的亚共析组织。
亚共析钢的显微组织形成的机理与钢材的冷却速率有关。
在快速冷却条件下，钢材中的碳原子无法充分扩散，导致贝氏体的形成。
而在慢冷却条件下，碳原子得以充分扩散，形成铁素体。
因此，通过控制冷却速率，可以调控钢材中的亚共析组织，从而优化材料的性能。
亚共析钢的显微组织不仅影响材料的力学性能，还对其耐腐蚀性和磁性等性能有影响。
通过调控亚共析组织的形成，可以实现钢材在不同工程领域的应用需求。
例如，在汽车制造领域，要求钢材具有较高的强度和韧性，以确保车身的安全性。
通过调控亚共析组织的形成，可以实现钢材的高强度和高韧性的要求。
此外，亚共析钢的显微组织还对材料的加工性能有影响。
不同的亚共析组织会导致钢材的加工难度不同，影响制造工艺的选择。
因此，深入研究亚共析钢的显微组织及其与加工性能的关系，对于优化材料加工工艺具有重要意义。
亚共析钢显微组织的研究方法主要包括金相显微镜观察、扫描电镜观察和X射线衍射分析等。
金相显微镜能够观察到亚共析组织的形貌和分布情况，扫描电镜能够进一步观察到亚共析组织的细微结构，X射线衍射分析能够确定亚共析组织的组织相成分。
在亚共析钢显微组织的研究中，还可以通过掺杂其他元素或添加合金元素的方式来调控亚共析组织的形成。
这些元素的加入可以影响钢材中的晶体结构和相变行为，进而影响亚共析组织的形成。
魏氏组织
魏氏组织是一种过热引起的缺陷组织。由于其粗大的铁素体或渗碳体对基体的分割作用，它使钢的强度降低而脆性上升，故比较重要的零件一般不允许有魏氏组织存在。经过铸造、锻造、焊接的中、低碳钢，晶粒往往粗大，空冷时易出现魏氏组织，缓冷时则不易形成。钢中一旦形成魏氏组织，一般可通过退火和正火加以消除。
魏氏组织的成因分析
魏氏组织的成因分析、防治措施及解决办法：（1）亚（过）共析钢在锻造、轧制、热处理时，如果加热温度过高、形成了粗晶奥氏体，同时冷却速度又较快，这时，除了使铁素体（F）或渗碳体（Fe3C）除沿晶界析出外，还有一部分铁素体（渗碳体）从晶界伸向晶粒内部，或在晶粒内部独自呈针、片状析出。所以，工业生产中将具有片（针）状铁素体或渗碳体加珠光体（P）组织的组织形态成为魏氏组织（W），前者为铁素体魏氏组织，后者则称为渗碳体魏氏组织。
其实，在其它合金系中，如亚共析铝青铜中，白亮而粗大的针状α相也具有魏氏组织形态，细的黑白相间的组织为（α+γ2）的共析体。
魏氏组织:影响材料的断面收缩率和冲击功,特别是冲击功下降得厉害!
魏氏组织:常伴随晶粒粗大!形成与化学成分,温度和冷却速度有关!
亚共析钢,钢的组织
亚共析钢,钢的组织亚共析钢是一种重要的钢铁材料，其组织结构在钢铁工业中起着关键的作用。
本文将从亚共析钢的组织结构、特性和应用等方面进行详细阐述。
亚共析钢的组织结构是指钢中的相分布和相形态。
亚共析钢的组织结构主要由铁素体、贝氏体和残余奥氏体等相组成。
其中，铁素体是亚共析钢中最主要的相，它具有良好的塑性和可锻性，是钢材的基础组织。
贝氏体是一种由铁素体和残余奥氏体组成的复相结构，具有较高的硬度和强度，能够提高钢的耐磨性和耐蚀性。
残余奥氏体是在钢的冷却过程中未能完全转变为贝氏体而残留下来的奥氏体相，对钢的性能具有重要影响。
亚共析钢的组织形态在很大程度上取决于合金元素的含量和成分。
当合金元素的含量增加时，亚共析钢的组织结构会发生相应变化。
例如，当合金元素含量较低时，亚共析钢的组织结构主要由铁素体相组成；而当合金元素含量较高时，贝氏体相的含量会增加，从而提高钢的硬度和强度。
亚共析钢具有一系列的特性和优势。
首先，亚共析钢具有良好的可塑性和可锻性，能够满足各种加工工艺的要求。
其次，亚共析钢具有较高的硬度和强度，能够提供出色的耐磨性和耐蚀性，适用于制造高强度和高耐久性的零部件。
此外，亚共析钢还具有较好的焊接性能和机械性能，广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑工程和机械制造等领域。
亚共析钢的应用范围非常广泛。
在航空航天领域，亚共析钢被广泛应用于制造飞机的机身、发动机和起落架等重要零部件，以满足高强度和轻量化的要求。
在汽车制造领域，亚共析钢被用于制造车身结构和车轮等部件，以提高汽车的安全性和燃油经济性。
在建筑工程领域，亚共析钢被用于制造桥梁、高层建筑和海洋平台等重要结构，以保证结构的强度和耐久性。
在机械制造领域，亚共析钢被广泛应用于制造机床、模具和轴承等关键零部件，以满足高精度和高耐磨性的要求。
亚共析钢是一种重要的钢铁材料，其组织结构对钢的性能和应用具有重要影响。
通过合理控制亚共析钢的组织结构，可以使钢材具有优良的力学性能、耐磨性和耐蚀性，满足不同领域的工程需求。
碳钢热处理后的显微组织观察实验报告
实验三 碳钢热处理后的显微组织观察一、实验目的1、观察碳钢热处理后的显微组织。
2、了解热处理工艺对钢组织和性能的影响。
二、概述碳钢经热处理后的组织，可以是平衡或接近平衡状态(如退火、正火)的组织，也可是不平衡组织(如淬火组织)。
因此在研究热处理后的组织时，不但要参考铁碳相图，还要利用C 曲线。
铁碳相图能说明慢冷时不同碳含量的铁碳合金的结晶过程和室温下的组织，及相的相对量。
C 曲线则能说明一定成分的铁碳合金在不同冷却条件下的转变过程，及能得到哪些组织。
1、钢冷却时的转变1)共析钢过冷奥氏体连续冷却后的显微组织 为了简便起见，不用C(丁曲线而是用C 曲线来分析。
共析钢在慢冷时(见图16—24中的V 1)，将全部得到珠光体。
冷速增大到V 2时，得到片层更细的珠光体，即索氏体或屈氏体。
冷速再增大到V 3时，得到屈氏体和部分马氏体。
而冷却速度增大到V 4，V 5时，奥氏体一下被过冷到马氏体转变始点(Ms)以下，转变成马氏体。
由于共析钢的马氏体转变终点在室温以下(－50℃)，所以在生成马氏体的同时保留有部分残余奥氏体。
与C 曲线鼻尖相切的冷速(V 4)称为淬火的临界冷却速度。
2)亚共析钢过冷奥氏体连续冷却后的显微组织 亚共析钢的C 曲线与共析钢的相比，上部多了一条铁素体析出线，如图16—25所示。
当奥氏体缓慢冷却时，(见图16—25中的V 1)，转变产物接近于平衡状态，显微组织是珠光体和铁素体。
随着冷却速度的增大，例如由V 1→V 2→V 3时，奥氏体的过冷度越大，析出的铁素体越少，而共析组织(珠光体)的量增加，碳含量减少，共析组织变得更细。
这时的共析组织实际上为伪共析组织。
析出的少量铁素体多分布在晶粒的边界上。
因此，由V 1→V 2→V 3时，显微组织的变化是：铁素体+珠光体→铁素体+索氏体→铁素体+屈氏体。
当冷却速度为V 4时，析出的铁素体极少，最后主要得到屈氏体和马氏体。
当冷却速度超过临界冷却速度后奥氏体全部转变为马氏体。
魏氏组织
魏氏组织魏氏组织是指在焊接的过热区内，由于奥氏体晶粒长得非常粗大，这种粗大的奥氏体在较快的冷却速度下会形成一种特殊的过热组织，其组织特征为在一个粗大的奥氏体晶粒内会形成许多平行的铁素体(渗碳体)针片，在铁素体针片之间的剩余奥氏体最后转变为珠光体，这种过热组织称为铁素体(渗碳体)魏氏组织。
简单说来，就是在奥氏体晶粒较粗大，冷却速度适宜时，钢中的先共析相以针片状形态与片状珠光体混合存在的复相组织。
魏氏组织不仅晶粒粗大，而且由于大量铁素体针片形成的脆弱面，使金属的的柔韧性急速下降，这是不易淬火钢焊接接头变脆的一个主要原因。
理论产生片状的共格沉淀相通常是在基体的一定晶面析出(叫沉淀的惯析面)，以维持共格，因为在晶体内晶面成几组方向不同地平行排列，所以沉淀相也就是几组平行排列，成为魏氏组织。
过热的中碳钢或低碳钢在较快的冷却速度下容易产生魏氏组织。
特点在亚共析钢中常见的魏氏组织呈羽毛状，有呈等边三角形的，有铁素体相互垂直的，也有混合型的魏氏组织。
特点影响过共析钢，在一定冷却条件下，渗碳体沿奥氏体一定晶面析出，也能形成魏氏组织。
魏氏组织的存在如果伴随晶粒粗大，则使钢的力学性能下降，尤以冲击性能下降为甚。
首先，大家都知道：钢材进行热加工和热处理，如果加热温度控制不当，加热不均会使材料超温，导致材料机械性能恶化。
根据超温的程度和时间长短，钢材会发生脱碳，过热和过烧现象。
当高温加热后，在第一阶段加热，在此阶段加热后冷却，当冷至Ar3温度，A析出F，至Ar1，奥氏体发生共析反应转变为P。
如在Ar3至Ar1冷却较快，会析出F的魏氏体组织。
降低钢的冲击性能，会使钢的机械性能恶化。
在焊接冶金过程中，由于受热温度和很高，使奥氏体晶粒发生严重的长大现象，冷却后得到晶粒粗大的地热组织，故称为过热区。
此区的塑性差，韧性低，硬度高。
其组织为粗大的铁素体和珠光体。
在有的情况下，如气焊导热条件较差时，甚至可获得魏氏体组织。
.粗大组织的遗传：有粗大马氏体、贝氏体、魏氏体组织的钢件重新奥氏化时，以慢速加热到常规的淬火温度，甚至再低一些，其奥氏体晶粒仍然是粗大的，这种现象称为组织遗传性。
焊接技术考试试题及答案
焊接技术考试试题及答案一、填空题（本大题共20分，共10 小题，每小题2 分）1. 焊条牌号是根据焊条主要用途和性能特点来命名的，牌号前加“J”（或“结”）字，表示_结构钢焊条。
2. 焊接变形可分为局部变形和整体变形两大类。
3. 晶胞是一个立方体，原子位于立方体的八个顶角上和立方体的中心，该晶格为体心立方晶格4. 易切削钢的钢号冠以Y ，以区别于优质碳素结构钢。
5. 点缺陷其特征是三个方向的尺寸都很小，不超过几个原子间距，如空位、间隙原子和置换原子。
6. 熔焊时，被熔化的母材在焊缝金属中所占的百分比叫做熔合比。
7. 焊接时熔滴爆裂后的液体颗粒溅落到焊件表面形成的附着颗粒，较严重时成为飞溅缺陷。
8. 把各种合金元素对淬硬、冷裂的影响都折合成碳的影响，即碳当量法。
9. 焊接铁基合金时，常用锰铁、硅铁、钛铁、铝粉作为脱氧剂。
10. 氮不象氧那样可以采用脱氧的方法去除，因此首先应加强对焊接区的保护，防止空气侵入。
11. 焊接温度场是指某一瞬时焊件上各点的温度分布。
12. 焊条电焊机按电源的种类可分为交流电弧焊机和直流电弧焊机两大类。
13. 在阴极上电流集中，电流密度很高，发出烁亮光辉的点叫做阴极斑点。
14. 焊缝金属的脱氧反应分区域连续进行，按其特点可以分为：先期脱氧；置换脱氧；扩散脱氧。
15. 铁碳合金是金属铁(铁为基础组元)与非金属碳通过熔合的方法使它们结合在一起，形成一种具有金属特性的新物质。
16. 电流大小主要取决于焊条直径和焊缝空间位置，其次是工件厚度、接头形式、焊接层次等。
17. 焊接时熔滴爆裂后的液体颗粒溅落到焊件表面形成的附着颗粒，较严重时成为飞溅缺陷。
18. 焊接性是指金属材料对焊接加工的适用性。
19. 熔滴的过渡形式有粗滴短路过渡、附壁过渡、喷射过渡、爆炸过渡。
20. 整个焊件完全冷却到室温后，焊件内存在的应力即为焊接残余应力。
二、名词解释题（本大题共30分，共10 小题，每小题 3 分）1. 电弧焊利用气体介质中放电过程所产生的热能作为焊接热源,它是焊接热源中应用最为广泛的一种,如手工电弧焊,埋弧焊,惰性气体保护焊(TIG,MIG),活性气体保护焊(MAG)等。
亚共析钢的室温组织含量
亚共析钢的室温组织含量亚共析钢是一种具有特殊组织结构的钢材，在室温下具有一定的性能优势。
本文将从亚共析钢的组织含量、组织形态及其对性能的影响等方面进行详细阐述。
一、亚共析钢的组织含量亚共析钢的组织含量主要指的是其中的亚共析组织的比例。
亚共析组织是指由两种或两种以上的组织相互交替排列而形成的复合组织，其中一种组织为基体，另一种或其他几种组织为亚共析相。
亚共析组织的比例越高，亚共析钢的性能优势越明显。
二、亚共析钢的组织形态亚共析钢的组织形态主要有层状、颗粒状和纤维状三种。
层状亚共析组织是指亚共析相以层状或片状分布于基体中，这种形态的亚共析组织具有较高的强度和韧性。
颗粒状亚共析组织是指亚共析相以颗粒状或球状分布于基体中，这种形态的亚共析组织能够提高材料的硬度和耐磨性。
纤维状亚共析组织是指亚共析相以纤维状分布于基体中，这种形态的亚共析组织能够提高材料的拉伸性能和韧性。
三、亚共析钢组织含量对性能的影响亚共析钢的组织含量对其性能具有重要影响。
首先，亚共析组织的形成能够增加材料的强度和硬度，提高其耐磨性和抗拉伸性能。
其次，亚共析组织的存在还能够改善材料的韧性和冲击性能，使其具有较好的抗裂纹扩展和抗冲击能力。
此外，亚共析组织还能够提高材料的耐腐蚀性能和抗氧化性能，延长材料的使用寿命。
四、亚共析钢的应用领域由于亚共析钢具有优异的性能，广泛应用于航空航天、汽车制造、机械工程等领域。
在航空航天领域，亚共析钢常用于制造发动机零部件、涡轮叶片等高温高压工作条件下要求高强度和高温稳定性的零件。
在汽车制造领域，亚共析钢常用于制造车身结构件、发动机零部件等，以提高汽车的安全性能和燃油经济性。
在机械工程领域，亚共析钢常用于制造重载设备、轴承等需要高强度和耐磨性的零件。
亚共析钢的室温组织含量对其性能具有重要影响。
通过控制亚共析组织的形态和含量，可以使亚共析钢具有更优异的力学性能、耐磨性、韧性和耐腐蚀性能。
因此，在材料设计和制备过程中，需要根据具体应用要求，合理调控亚共析组织的形态和含量，以满足不同领域对材料性能的需求。
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亚共析钢魏氏组织的组织遗传现象研究
李智超,马栓柱,杜素梅
(.辽宁工程技术大学,辽宁阜新.天津工业大学,天津)
摘要:以三种低碳合金钢的粗大魏氏组织为原始组织,分别以慢速、中速进行奥氏体化加热。
晶粒度测试表明:慢速加热条件下出现组织遗传现象,中速加热时可细化晶粒。
慢速加热奥氏体化过程中,观察到球状奥氏体和针状奥氏体。
关键词:魏氏组织;组织遗传现象;针状奥氏体
钢的组织遗传现象是指非平衡组织在一定加热条件下,形成新奥氏体晶粒继承和恢复原始粗大晶粒的现象。
对钢非平衡组织的组织遗传现象,以往人们研究的原始组织多为马氏体和贝氏体[],而对魏氏组织()的组织遗传现象很少研究。
实际生产中,亚共析钢在铸锻焊后的砂冷和空冷中经常出现。
由于伴随粗大晶粒的对力学性能有不利影响,因此均希望通过退火或正火予以消除并细化组织。
但加热工艺控制不当时,所获组织仍然是粗大的,不能达到细化晶粒的目的,即发生了组织遗传现象。
研究的组织遗传现象,既具有相变理论研究意义,更具有生产实用价值。
实验用钢及实验方法
实验采用三种工业常用钢材、、。
三种工业用钢制备生产工艺中经历焊接工序,而低碳(合金)钢在焊接接头组织中易出现,故对三种实验用钢进行焊接热模拟实验,以便获得。
实验用钢化学成分见表。
实验采用日本产型热模拟实验机。
实样尺寸××,高频感应真空加热℃×。
冷却介质采用氩气,冷却速度控制在～℃。
将具有的试样分别以慢速(℃)、中速(℃)在箱式炉中加热到℃,保温后淬火。
采用饱和苦味酸加少量洗涤剂腐蚀试样,测定奥氏体(γ)晶粒度,分析组织遗传现象。
为观察分析以为原始组织加热时奥氏体形成特点,将部分试样分别采用慢速、中速加热到两相区、℃,保温不同时间、、、、,获得不同含量奥氏体,然后淬火,观察组织。
实验结果及分析
魏氏组织形态
实验用钢在焊接热模拟实验机上加热后,通过控制冷却速度,可获得不同组织。
的形成受含碳量、加热温度及冷却速度综合影响。
本实验条件下,实验用钢在加热条件相同时,冷却组织中形态、尺寸及相对含量则受冷却速度控制。
组织观察发现,在～℃冷却范围内,均可形成,由晶界先共析铁素体上生成大量平行排列的条状铁素体插向晶粒内部,也有少量交叉的条状铁素体(图)。
图钢的形态×
冷却速度较小时,α条多而粗大,冷却速度增大,α条趋向少而细小。
显然,由于冷却速度增大,过冷度增大,碳原子扩散能力减弱,抑制α生长,使α条少而细小。
组织遗传现象
实验用钢在焊接热模拟实验机上加热时,由于加热温度高,晶粒粗大(级),在适宜条件下冷却时获得。
以粗大为原始组织,中速加热到℃,淬火后晶粒明显细化,晶粒度～级(图)。
而慢速加热到℃,三种实验用钢淬火后晶粒依然粗大,晶粒度仍为一级。
在相变重结晶过程中晶粒没有得到细化,即发生了组织遗传现象(图)。
由此可见在慢速加热奥氏体化时,易发生组织遗传现象。
实际生产条件下,大中型铸锻焊件箱式炉加热时,其加热速度大约在慢速加热范围(～℃)。
因此,这种粗大的组织遗传现象应予以考虑。
—钢—钢
—钢
图中速加热℃×奥氏体晶粒×
—钢—
钢
—钢
图慢速加热℃×奥氏体晶粒×
两相区加热奥氏体形成特点
实验用钢以为原始组织,分别以慢速、中速加热到两相区,保温不同时间后,盐水淬火。
硝酸酒精腐蚀后,未转变的α显示灰白色。
两相区形成的γ冷却时转变为α′(或混合组织),由于采用机械磨制抛光发生回火,腐蚀后显示暗灰色,依次分析判断两相区奥氏体的形成特点。
钢慢速加热到℃时,γ在的α条之间形核,并沿着α条边界长大形成针状γ。
同时在等轴α边界处也形成少量球状γ。
慢速加热到℃时,奥氏体仍有针状和球状两种形态,以针状奥氏体为主,奥氏体形成数量明显增多。
但中速加热到℃时,针状奥氏体数量大大减少,大多为球状奥氏体。
中速加热到℃,奥氏体化速度明显高于慢速加热,奥氏体基本为球状体形态(图)。
加热初期尚可见到少量针状奥氏体,随保温时间延长针
状奥氏体逐渐减少而消失。
—慢速加热℃×—慢速加热℃×
图钢显微组织×
—慢进加热℃×—中速加热℃×
图钢显微组织×
同样、钢加热时,亦符合上述奥氏体形成规律。
慢速加热时,γ以针状、球状两种形态形成(图)。
中速加热时,γ形成速度增加,保温时间较短时,尚可见到少量针状γ(图),保温时间延长针状γ消失。
由此可见,以为原始组织进行奥氏体化时,慢速加热过程中,以针状、球状两种形态形核长大,不同于平衡组织加热时γ的形成过程,从而形成针状奥氏体才出现粗大晶粒遗传现象。
加热速度是影响钢的组织遗传现象的一个重要因素。
非平衡组织加热是其分解、回复、再结晶及γ形核长大过程。
与α′、相比的α条过饱和度小,位错密度低。
因此,加热时其再结晶驱动力小。
有人曾对的α条进行过电镜观察[],发现α条边缘存在一层珠光体膜及少量碳化物,显然这种组织特征也有利于保持α条形特征,抑制再结晶过程。
慢速加热时,过热度小,相变驱动力亦小,γ更易于在α边界处形核,并受α条边界限制而长成针状。
当然,由于原始组织中也有等轴α存在,在其边界处也有少量球状γ形核。
针状γ与母相之间有一定的位向关系。
具有相同位向关系的针状γ合并长大是组织遗传的重要原因[]。
中速加热时过冷度大,相变驱动力增加,易于形成球状γ,破坏了组织遗传现象从而使晶粒得到细化。
结论
) 亚共析钢魏氏组织在℃加热奥氏体化时,易出现组织遗传现象。
℃加热则可细化晶粒。
) 以魏氏组织为原始组织慢速加热奥氏体化过程中,可形成针状奥氏体和球状奥氏体。