魏氏组织

魏氏组织 (Widmannstatten structure)

固溶体发生分解时第二相沿母相的一定晶面析出的常呈三角形、正方形或十字形分布的晶型。因是德国人魏德曼施泰登(A．J．Widmannstatten)首先在陨铁中发现的，故命名为组织，亦称魏氏体。此类组织在钢和有色金属材料中都有发现。它是一种先共析转变组织。钢的魏氏组织分亚共析钢中的魏氏组织和过共析钢中的魏氏组织两种；前者称铁素体魏氏组织，后者称渗碳体魏氏组织。一般认为，钢中魏氏组织的存在会降低力学性能，显著降低钢的塑性和冲击韧性。为了防止在热轧条件下的钢材形成魏氏组织，可以采用控制轧制工艺和控制冷却等措施。当形成魏氏组织后，一般采用完全退火或正火加以消除。

●铁素体魏氏组织

在亚共析钢中，当奥氏体以快冷速度通过A r3～A r1温度区时，铁素体不仅沿奥氏体晶界析出、生长，而且还形成许多铁素体片插向奥氏体晶粒内部，铁素体片之间的奥氏体最后转变为珠光体。这些分布在原奥氏体晶粒内部呈片状(显微镜下呈针状)先共析铁素体被称为铁素体魏氏组织。它属于低碳亚共析钢中无碳化物贝氏体型转变产物，具有贝氏体铁素体的一些特点，其金相形貌有与贝氏体铁素体相似之处，形成针状铁素体。

亚共析钢魏氏组织的形成有以下特点：

(1)符合形核与核长大的相变规律；

(2)铁素体魏氏组织与原始相奥氏体之间有一定取向关系，即(110)γ∥(110)α，(110)γ∥[111]α；

(3)铁素体新相沿奥氏体母相的一定惯习面{111}γ析出；

(4)魏氏组织的铁素体长大是以切变方式进行的；

(5)在高温下形成，转变时碳和合金元素均有扩散能力，扩散充分，形成不含碳的片状或针状铁素体。

●渗碳体魏氏组织在过共析钢中当碳含量、奥氏体晶粒度和冷却条件合适时会产生含有先共析渗碳体的魏氏组织。渗碳体以针状或扁片状、条状出现在奥氏体晶粒内部。渗碳体与原始奥氏体之间的取向关系是(311)γ∥(001)Fe3C，[112]γ∥(100)Fe3C，渗碳体在奥氏体中的惯习面是{227}γ。魏氏组织中渗碳体的形成机制是，沿着应变能小的结晶方向生成针状、扁片或条状晶体，在生长时狭长的两面保持共格，只能通过共格台阶的侧向移动才能使板条加宽加厚。

一、定义

组织组分之一呈片状或针状沿母相特定晶面析出的显微组织

二、常见的魏氏组织

亚共析钢为魏氏组织铁素体，过共析钢为魏氏组织渗碳体

三、形成机理

魏氏组织铁素体和渗碳体均为先析出相。当过冷奥氏体由于冷却速度较快，转变温度较低时，先析出相在晶界形核后，铁原子的扩散变得困难，非共格界面不容易迁移，共格界面的迁移成为主导。因此先析出相的晶核长大将通过共格界面向与其有位向关系的奥氏体晶粒内部长大，同时，为减少弹性能，先析出相将呈针、片状沿奥氏体某一晶面向晶粒内伸长。

四、组织特征

1、由晶界向晶内生长，呈片状或针状；

2、针片之间相互平行或互成60°、90°夹角；

3、相互平行的针片之间距离较大，针片之间的组织为珠光体类组织；

4、魏氏组织以切变共格方式形成，会在抛光表面产生浮凸。

五、影响魏氏组织形成的因素

1、冷却速度冷却速度过快和过慢都会抑制魏氏组织的形成

2、奥氏体晶粒大小粗大的奥氏体晶粒将促进魏氏组织的形成，因此，避免过热将可有效抑制制魏氏组织的形成

3、化学成分亚共析钢碳含量为0.2%~0.4%时，较易形成魏氏铁素体

六、魏氏组织对材料力学性能的影响

魏氏组织的出现将降低材料的塑性和韧性，增加材料的脆性。

在GB/T13299《钢的显微组织评定方法》中对魏氏组织的评定作了如下6个等级划分，前提条件是珠光体钢过热后出现的魏氏组织，魏氏组织级别评定原则是：根据析出的针状铁素体数量、形状以及由铁素体网确定的奥氏体晶粒的大小进行评级。

对于碳含量在0.31-0.50%之间的钢种，其各个级别的魏氏组织的特征描述如下：

0级：均匀的铁素体和珠光体组织，无魏氏组织特征；

1级：铁素体组织中有呈现不规则的块状铁素体出现；

2级：呈现个别针状组织区；

3级：由铁素体网向晶内生长，分布于晶粒内部的细针状魏氏组织；

4级：明显的魏氏组织；

5级：粗大针状及厚网状的非常明显的魏氏组织。

魏氏组织图（1）：材料：ZG230-450，铸态浸蚀剂：4%硝酸酒精溶液， 100×

魏氏组织图（2）：材料：ZG230-450，铸态浸蚀剂：4%硝酸酒精溶液，放大倍数：100