钢的回火组织观察

钢的回火组织观察

一、实验目的与要求

认识和掌握回火温度对淬火钢组织和性能的影响。

二、实验设备

1. 中温箱式炉

2. 10﹪NaCl水溶液、机油、淬火槽

3. 洛氏硬度计

4. 磨样、抛光及浸蚀设备与材料

5. 金相显微镜

6. 试样材料：

钢号：20、45、T8、GCr15

尺寸：Φ10～15×20～25mm

三、实验原理

淬火钢组织不稳定，回火时释放应力、发生组织转变得到相应的性能，有其规律。

碳钢回火时装周变化过程：

1. 马氏体中碳原子偏聚

20～100℃，马氏体中碳的偏聚：碳原子向板条马氏体中的位错线附近的间隙位置偏聚，或在片状马氏体中的孪晶界面上偏聚形成许多微小的高碳区域。

2. 100℃～250℃马氏体的分解（碳含量大于0.2﹪的钢）：低碳（碳含量小于0.2﹪）马氏体中碳原子将继续偏聚，高碳马氏体中过饱和的碳原子脱溶，在孪晶面上沉淀析出与母相共格的亚稳定ε碳化物（Fe2.4C）。

3. 200℃～300℃残余奥氏体分解（碳含量大于0.4﹪的钢）：残余奥氏体转变为下贝氏体或回火马氏体。

4. 250℃～400℃，高碳M中的ε–碳化物转化为较稳定的θ–碳化物（Fe3C）,低碳马氏体中偏聚区内将直接析出θ–碳化物（Fe3C）。

5. 400℃～650℃，α一相回复再结晶，Fe3C球化和粗化：α一相随回火温度的升高，将有原针状或板条状逐渐转变为多边形的位错密度低的铁素体新晶粒，而渗碳体为降低表面能，由片状转变为球状，进而不断粗化。

生产中常常按回火组织的特征，把回火组织氛围三种：

回火马氏体：

淬火钢在250℃以下回火后，高碳钢得到回火马氏体+残余奥氏体组织，在显微镜下回火马氏体的颜色比淬火马

氏体深，但仍保持针状；

中碳钢则仍保持片状马氏体和条状马氏体的混合组织形态，其中片状马氏体的颜色较深；

低碳马氏体则仍为单相组织与淬火马氏体相比，区别不大，形状仍为板条状，在相同腐蚀条件下，颜色大致相同。

回火马氏体具有高的强度和硬度。

回火屈氏体：

经350℃～500℃中温回火后得到回火屈氏体，原马氏体形态不变，渗碳体呈极细小的颗粒状，在光学显微镜下难以看清，经腐蚀后较回火马氏体为深。

回火屈氏体具有较高的弹性和良好的塑性及韧性

3. 回火索氏体：

在500℃～650℃回火后得到回火索氏体组织。金相特征是多边形铁素体加粒状渗碳体。此时碳化物已聚集长大和球化，而α一相已发生回复和再结晶而成为等轴状。45钢就是这样的组织特征。而某些合金钢，铁素体仍会保持原针状形态，如38CrMoAl淬火后640℃回火一小时其中最中仍然有许多铁素体保持了马氏体的形态和位向。

回火索氏体具有高的综合力学性能。

四、实验步骤

1. 全班分两组，每次一组。

2. 每大组分成四小组，每小组持一种材料，每人得一块试样。

3. 按表2-1进行淬火，淬火后测定硬度，最后磨制金相样品观察组织，将结果记录于表2-1中。

4. 先按小组进行金相观察，识别不同回火工艺下的回火组织，并画出组织示意图。然后，各小组交换互相观察金相样品。