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1、钢铁中常见的金相组织 1.奥氏体 碳与合金元素溶解在 -fe 中的固溶体，仍保持 -fe 的面心立方晶格。晶界比较直，呈规则多边形；淬火钢中残余奥氏体分布在马氏体间的空隙处 2.铁素体碳与合金元素溶解在 a-fe 中的固溶体。亚共析钢中的慢冷铁素体呈块状，晶界比较圆滑，当碳含量接近共析成分时，铁素体沿晶粒边界析出。3.渗碳体碳与铁形成的一种化合物。在液态铁碳合金中，首先单独结晶的渗碳体（一次渗碳体）为块状，角不尖锐，共晶渗碳体呈骨骼状。过共析钢冷却时沿 acm 线析出的碳化物（二次渗碳体）呈网结状，共析渗碳体呈片状。铁碳合金冷却到 ar1 以下时，由铁素体中析出渗碳体（三次渗碳体） ，在二次渗
2、碳体上或晶界处呈不连续薄片状。4.珠光体铁碳合金中共析反应所形成的铁素体与渗碳体的机械混合物。珠光体的片间距离取决于奥氏体分解时的过冷度。过冷度越大，所形成的珠光体片间距离越小。在a1650形成的珠光体片层较厚，在金相显微镜下放大 400 倍以上可分辨出平行的宽条铁素体和细条渗碳体，称为粗珠光体、片状珠光体，简称珠光体。在650600形成的珠光体用金相显微镜放大 500 倍，从珠光体的渗碳体上仅看到一条黑线，只有放大 1000 倍才能分辨的片层，称为索氏体。在 600550形成的珠光体用金相显微镜放大 500 倍，不能分辨珠光体片层，仅看到黑色的球团状组织，只有用电子显微镜放大 10000 倍
3、才能分辨的片层称为屈氏体。5.上贝氏体过饱和针状铁素体和渗碳体的混合物，渗碳体在铁素体针间。过冷奥氏体在中温（约 350550）的相变产物，其典型形态是一束大致平行位向差为68od 铁素体板条，并在各板条间分布着沿板条长轴方向排列的碳化物短棒或小片；典型上贝氏体呈羽毛状，晶界为对称轴，由于方位不同，羽毛可对称或不对称，铁素体羽毛可呈针状、点状、块状。若是高碳高合金钢，看不清针状羽毛；中碳中合金钢，针状羽毛较清楚；低碳低合金钢，羽毛很清楚，针粗。转变时先在晶界处形成上贝氏体，往晶内长大，不穿晶。 6.下贝氏体同上，但渗碳体在铁素体针内。过冷奥氏体在 350ms 的转变产物。其典型形态是双凸透镜状
4、含过饱和碳的铁素体，并在其内分布着单方向排列的碳化物小薄片；在晶内呈针状，针叶不交叉，但可交接。与回火马氏体不同，马氏体有层次之分，下贝氏体则颜色一致，下贝氏体的碳化物质点比回火马氏体粗，易受侵蚀变黑，回火马氏体颜色较浅，不易受侵蚀。高碳高合金钢的碳化物分散度比低碳低合钢高，针叶比低碳低合金钢细。7.粒状贝氏体大块状或条状的铁素体内分布着众多小岛的复相组织。过冷奥氏体在贝氏体转变温度区的最上部的转变产物。刚形成时是由条状铁素体合并而成的块状铁素体和小岛状富碳奥氏体组成，富碳奥氏体在随后的冷却过程中，可能全部保留成为残余奥氏体；也可能部分或全部分解为铁素体和渗碳体的混合物（珠光体或贝氏体） ；最
5、可能部分转变为马氏体，部分保留下来而形成两相混合物，称为 m-a 组织。 8.无碳化物贝氏体板条状铁素体单相组成的组织，也称为铁素体贝氏体。形成温度在贝氏体转变温度区的最上部。板条铁素体之间为富碳奥氏体，富碳奥氏体在随后的冷却过程中也有类似上面的转变。无碳化物贝氏体一般出现在低碳钢中，在硅、铝含量高的钢中也容易形成。9.马氏体碳在 a-fe 中的过饱和固溶体。板条马氏体：在低、中碳钢及不锈钢中形成，由许多相互平行的板条组成一个板条束，一个奥氏体晶粒可转变成几个板条束（通常 3 到 5 个） 。片状马氏体（针状马氏体）：常见于高、中碳钢及高 ni 的 fe-ni 合金中，针叶中有一条缝线将马氏体
6、分为两半，由于方位不同可呈针状或块状，针与针呈 120o 角排列，高碳马氏体的针叶晶界清楚，细针状马氏体呈布纹状，称为隐晶马氏体。10.回火马氏体马氏体分解得到极细的过渡型碳化物与过饱和（含碳较低）的 a-相混合组织 它由马氏体在 150250时回火形成。这种组织极易受腐蚀，光学显微镜下呈暗黑色针状组织（保持淬火马氏体位向） ，与下贝氏体很相似，只有在高倍电子显微镜下才能看到极细小的碳化物质点。 11.回火屈氏体碳化物和 a-相的混合物。它由马氏体在 350500时中温回火形成。其组织特征是铁素体基体内分布着极细小的粒状碳化物，针状形态已逐渐消失，但仍隐约可见，碳化物在光学显微镜下不能分辨，仅
7、观察到暗黑的组织，在电镜下才能清晰分辨两相，可看出碳化物颗粒已明显长大。12.回火索氏体 以铁素体为基体，基体上分布着均匀碳化物颗粒。它由马氏体在 500650时高温回火形成。其组织特征是由等轴状铁素体和细粒状碳化物构成的复相组织，马氏体片的痕迹已消失，渗碳体的外形已较清晰，但在光镜下也难分辨，在电镜下可看到的渗碳体颗粒较大。13.莱氏体 奥氏体与渗碳体的共晶混合物。呈树枝状的奥氏体分布在渗碳体的基体上。14.粒状珠光体由铁素体和粒状碳化物组成。它是经球化退火或马氏体在 650a1 温度范围内回火形成。其特征是碳化物成颗粒状分布在铁素体上。15.魏氏组织 如果奥氏体晶粒比较粗大，冷却速度又比较
8、适宜，先共析相有可能呈针状（片状）形态与片状珠光体混合存在，称为魏氏组织 。亚共析钢中魏氏组织的铁素体的形态有片状、羽毛状或三角形，粗大铁素体呈平行或三角形分布。它出现在奥氏体晶界，同时向晶内生长。过共析钢中魏氏组织渗碳体的形态有针状或杆状，它出现在奥氏体晶粒的内部。 渗碳件常见缺陷与对策 缺陷名称：渗碳层出现大块状或网状碳化物缺陷产生原因：表面碳浓度过高 1 滴注式渗碳，滴量过大 2 控制气氛渗碳，富化气太多3 液体渗碳，盐浴氰根含量过高 4 渗碳层出炉空冷，冷速太慢对策：1 降低表面碳浓度，扩散期内减少滴量和适当提高扩散期湿度，也可适当减少渗碳期滴量 2 减少固体渗碳的催碳剂 3 减少液体
9、渗碳的氰根含量 4 夏天室温太高，渗后空冷件可吹风助冷 5 提高淬火加热温度 5080C 并适当延长保温时间 6 两次淬火或正火 +淬火，也可正火+高温回火，然后淬火回火缺陷名称：渗层出现大量残余奥氏体缺陷产生原因：1 奥氏体较稳定，奥氏体中碳及合金元素的含量较高 2 回火不及时，奥氏体热稳定化 3 回火后冷却太慢对策：1 表面碳浓度不宜太高 2 降低直接淬火或重新加热淬火温度，控制心部铁素体的级别3 级 3 低温回火后快冷 4 可以重新加热淬火，冷处理，也可高温回火后重新淬火缺陷名称：表面脱碳缺陷产生原因：1 气体渗碳后期，炉气碳势低 2 固体渗碳后，冷却速度过慢 3 渗碳后空冷时间过长 4
10、 在冷却井中无保护冷却 5 空气炉加热淬火无保护气体 6 盐浴炉加热淬火，盐浴脱氧不彻底对策：1 在碳势适宜的介质中补渗 2 淬火后作喷丸处理、3 磨削余量，较大件允许有一定脱碳层（0.02mm）缺陷名称：渗碳层淬火后出现屈氏体组织（黑色组织）缺陷产生原因：渗碳介质中含氧量较高：氧扩散到晶界形成 Cr、Mn、Si 的氧化物，使合金元素贫化，使淬透性降低对策：1 控制炉气介质成分，降低含氧量 2 用喷丸可以进行补救3 提高淬火介质冷却能力缺陷名称：心部铁素体过多，使硬度不足缺陷产生原因：1 淬火温度低 2 重新加热淬火保温时间不足，淬火冷速不够 3 心部有未溶铁素体 4 心部有奥氏体分解产物对策
11、：1 按正常工艺重新加热淬火 2 适当提高淬火温度延长保温时间缺陷名称：渗碳层深度不足缺陷产生原因：1 炉温低、保温时间短 2 渗剂浓度低 3 炉子漏气 4 盐浴渗碳成分不正常 5 装炉量过多 6 工件表面有氧化皮或积炭对策：1 针对原因，调整渗碳温度、时间、滴量及炉子的密封性 2 加强新盐鉴定及工作状况的检查 3 零件应该清理干净 4 渗层过薄，可以补渗，补渗的速度是正常渗碳的 1/2，约为 0.1mm/h 左右缺陷名称：渗层深度不均匀缺陷产生原因：1 炉温不均匀 2 炉内气氛循环不良 3 炭黑在表面沉积 4 固体渗碳箱内温差大及催渗剂不均匀 5 零件表面有锈斑、油污等 6 零件表面粗糙度不
12、一致 7 零件吊挂疏密不均 8 原材料有带状组织对策：1 渗碳前严格清洗零件 2 清理炉内积炭 3 零件装夹时应均匀分布间隙大小相等 4 经常检查炉温均匀性 5 原材料不得有带状组织 6 经常检查炉温、炉气及装炉情况缺陷名称：表面硬度低缺陷产生原因：1 表面碳浓度低 2 表面残余奥氏体多 3 表面形成屈氏体组织 4 淬火温度高，溶入奥氏体碳量多，淬火后形成大量残余奥氏体 5 淬火加热温度低，溶入奥氏体的碳量不够，淬火马氏体含碳低 6 回火温度过高对策：1 碳浓度低，可以补渗 2 残余奥氏体多，可高温回火后再加热淬火 3 有托氏体组织，可以重新加热淬火4 严格热处理工艺纪律缺陷名称：表面腐蚀和氧
13、化缺陷产生原因：1 渗剂不纯有水、硫和硫酸盐 2 气体渗碳炉漏气固体渗碳时催渗剂在工件表面融化，液体渗碳后，工件表面粘有残盐 3 高温出炉，空冷保护不够 4 盐炉校正不彻底，空气炉无保护气氛加热，淬火后不及时清洗 5 零件表面不清洁对策：1 严格控制渗碳剂及盐浴成分 2 经常检查设备密封情况 3 对零件表面及时清理和清洗 4 严格执行工艺纪律缺陷名称：渗碳件开裂缺陷产生原因：1 冷却速度过慢，组织转变不均匀 2 合金钢渗后空冷，在表层托氏体下面保留一层未转变奥氏体在随后冷却或室温放置时，转变成马氏体，比容加大，出现拉应力 3 第一次淬火时，冷却速度太快或工件形状复杂4 材质含提高淬透性的微量元
14、素（Mo、B ）太多等对策：1 渗后减慢冷却速度，使渗层在冷却过程中完全共析转变 2 渗后加快冷却速度，得到马氏体 +残余奥氏体。松弛内层组织转变产生的拉应力 3 淬火开裂应减慢冷却速度、含微量元素作工艺试验，或提高淬火介质温度缺陷名称：高合金钢氢脆缺陷产生原因：1 炉气中含氢太高 2 渗碳温度太高利于氢扩散 3 渗后直接淬火，氢来不及析出以过饱和状态存在于钢中对策 1 渗碳后缓慢冷却 2 直接淬火后，迅速在 250C 以上回火 3 零件出炉前停止供给渗剂，通入氮气排氢后，直接淬火缺陷名称：渗层碳浓度低缺陷产生原因：1 炉内碳势低，温度低，滴量少，炉子漏气 2 工件表面形成碳黑或被炭黑覆盖，装
15、炉量太多 3 炉子气氛不均匀，炉压太低，使炉子局部造成死角 4 工件间距离太小，炉子循环不畅5 渗后冷却时脱碳对策：1 渗碳时，经常检查炉温、渗剂滴量 2 注意炉气、炉压 3 防止炉子漏气和风扇停转、反转 4 工件之间距离大于1cn5 经常烧碳黑，清理炉内积炭，渗后入冷却井冷却，在井中倒煤油或甲醇保护缺陷名称：渗碳层过厚缺陷产生原因：1 渗碳温度太高，保温时间太长 2 滴量过大，炉内碳势高 3 试样检验不准对策：1 针对原因，采取工艺措施 2 渗层超过图样上限要求，不合格，但与图样规定相差 0.05mm 时，可以仲裁合格或申请回用缺陷名称：渗碳件畸变过量缺陷产生原因：1 渗碳时装炉方法或夹具选择不当 2 渗碳温度太高，炉气、炉压不均和不稳定 3 直接淬火温度过高 4 不适当安排两次淬火 5 加热方式不当，淬火剂及冷却方式不当 6 淬火返修次数太多 7 零件上渗碳层的浓度和深度不均匀，淬火时造成无规则翘曲 8 工件形状复杂，壁厚不均匀，有的面渗碳，有的面不渗碳或少渗碳对策：1 长杆状件应垂直吊放，平板零件要平放，零件在夹具上要平稳不能受预应力，出炉操作要平稳、炉温要适当 2 直接淬
