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（T8）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2-2T12钢球化退火组织图2-345钢正火后的组织四、钢的淬火组织将45钢加热到760℃（即以上，但低于），然后在水中冷却，这种淬火称为亚温淬火。根据Fe-Fe3C相图可知，在这个温度加热，部分铁素体尚未溶入奥氏体中，经淬火后将得到马氏体和铁素体组织。在金相显微镜中观察到的是呈暗色针状马氏体基底上分布有白色块状铁素体，如图2-4所示。45钢经正常淬火后将获得细针状马氏体，如图2-5所示。由于马氏体针非常细小，在显微镜中不易分清。若将45钢加热到正常淬火温度，然后在油中冷却，则由于冷却速度不足（
