实验二碳钢非平衡显微组织观察

实验二 碳钢非平衡显微组织观察 一、实验目的 1. 观察和研究碳钢经不同形式热处理后显微组织的特点。 2. 研究和了解铁碳合金（碳钢）在非平衡状态下的显微组织形貌。 3. 了解热处理工艺对钢组织和性能的影响。 二、概述 铁碳合金经缓冷后的显微组织基本上与铁碳相图所预料的各种平衡组织相符合。但碳钢在不平衡状态，即在快冷条件下的显镜组织就不能用铁碳合金相图来加以分析，而应由过冷奥氏体等温转变曲线图—C 曲线来确定。图2-1 为共析碳钢的C 曲线图。 按照不同的冷却条件，过冷奥氏体将在不同的温度范围发生不同类型的转变。通过金相显微镜观察，可以看出过冷奥氏体各种转变产物的组织形态各不相同。共析碳钢过冷奥氏体在不同温度转变的组织特征及性能如表2-1 所示。 表2-1 共析碳钢（T 8）过冷奥氏体在不同温度转变的组织及性能 转变 类型 组织名称 形成温度范围 （℃） 金相显微组织特征 硬度（HRC） 珠 光 体 型 相 变 珠光体 （P） A1~650 在400~500 倍金相显微镜下可观察到铁素体和渗碳体的片层状组织。 5~20 索氏体 （S） 650~600 在800~1000 倍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。 20~30 托氏体 （T） 600~550 用光学显微镜观察时呈黑色团状组织，只有在电子显微镜（5000~15000×）下才能看出片层组织。 30~40 贝氏体 型相变 上贝氏体 （B上） 550~350 在金相显微镜下呈暗灰色的羽毛状。 40~48 下贝氏体 （B下） 350~220 在金相显微镜下呈黑色针叶状。 48~58 马氏体 型相变 马氏体 （M） <230 呈细针状马氏体（隐晶马氏体），或板条状马氏体 60~65 图2-1 共析碳钢的C 曲线 三、钢的退火的正火组织 亚共析成分的碳钢（如40、45 钢等）一般采用完全退火，经退火后可得到接近于平衡状态的组织，其组织特征已在实验一中加以分析和观察。过共析成分的碳素工具钢（如T10、T12 钢等）一般采用球化退火，T12 钢经球化退火后组织中的二次渗碳体及珠光体中的渗碳体都将变成颗粒状，如图2-2 所示。图中均匀而分散的细小粒状组织就是粒状渗碳体。 45 钢经正火后的组织通常要比退火的细，珠光体的相对含量也比退火组织中的多，如图2-3 所示，原因在于正火的冷却速度稍大于退火的冷却速度。 图2-2 T12 钢球化退火组织 图2-3 45 钢正火后的组织 四、钢的淬火组织 将45 钢加热到760℃（即1cA 以上，但低于3cA ），然后在水中冷却，...