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1、碳钢热处理后显微组织观察,材料科学实验室,实验目的,观察和研究碳钢经不同热处理后显微组织的特点； 了解热处理工艺对钢组织和性能的影响,材料科学实验室,实验仪器与材料,仪器： -3A( 双目 ) 金相显微镜； -3C( 双目 ) 金相显微镜； 材料：金相试样一套,材料科学实验室,什么是碳钢的热处理?,热处理：将钢在固态下加热到预定的温度，保温一定的时间，然后以预定的方式冷却下来的一种热加工工艺。包含有“四火”：退火、正火、淬火和回火。,材料科学实验室,共析钢的过冷奥氏体等温转变曲线,0,材料科学实验室,过冷奥氏体等温转变产物,A过饱和F+极细小碳化物 仅C原子扩散而无Fe原子扩散,材料科学实验室
2、,马氏体的组织形态,a) 板条状马氏体 Wc1.0%亚结构：孪晶 性能：脆性较大 c) 当0.25Wc1%时，马氏的形态应二者混合物。,材料科学实验室,钢的临界温度及热处理温度范围,材料科学实验室,45 钢经不同热处理后的显微组织,回火是将碳钢加热到AC1以下某一温度，保温一定时间后在空气或油中冷却。其目的是消除或降低淬火产生的内应力，降低脆性提高韧性。回火分为低温回火、中温回火和高温回火,材料科学实验室,材 料: 45钢 处理状态： 860退火 显微组织 ：珠光体+铁素体（呈亮白色块状）,P,F,材料科学实验室,材 料: 45钢 处理状态： 860正火 显微组织 ：索氏体+铁素体（白色块状）
3、,S,F,材料科学实验室,S,F,材料科学实验室,材 料: 45钢 处理状态： 760水冷淬火 显微组织： M板状片状+部分铁素体（白色块状）,F,M,F,M,材料科学实验室,材 料: 45钢 处理状态：860水冷淬火 显微组织：M板状片状+A残余奥氏体（亮白色状）,A残,M板+针,材料科学实验室,材 料: 45钢 处理状态：860油冷淬火 显微组织：M片状+板状(白色）屈氏体（黑色块）,T,M板+针,材料科学实验室,T,M板+针,材料科学实验室,材 料: 45钢 处理状态：1000水冷淬火 显微组织：M粗板状粗片状+A残余 容易引起变形或断裂,A残,M粗板+粗针,材料科学实验室,材 料： 4
4、5钢 处理方法：860水淬+200回火 显微组织：M回（呈暗黑色细针状） 在这个过程中，马氏体开始发生部分分解，析出碳化物与过饱和度的固溶体共格。 内应力减少。,M回,A残,材料科学实验室,材 料: 45钢 处理状态： 860水淬+400回火 显微组织： T回饱和F针状不规则粒状渗碳体（白色小颗粒） 回火温度大于200后，残余奥氏体发生分解，转变为M回或B下；M快速分解，碳从过饱和固溶体中析出而转变为F，碳化物转变成颗粒状渗碳体。内应力消失，硬度有所降低，塑性韧性提高。,材料科学实验室,材 料: 45钢 处理状态：860水淬+600回火 显微组织：回火索氏体(等轴状F粒状渗碳体)当回火温度继续
5、升高，将发生基体相回复和再结晶碳化物的聚集长大 。 具有良好的综合机械性能。,材料科学实验室,与过冷奥氏体等温转变得到的屈氏体、索氏体相比，在强度、硬度相同的同时，回火屈氏体、回火索氏体的塑性和韧性更好，原因是回火屈氏体、回火索氏体的渗碳体是粒状的而后者为片状。,材料科学实验室,T12 钢经不同热处理后的显微组织,因此在工业生产中，为防止高碳M中出现裂纹，往往采用较低的淬火温度和缩短保温时间，以求获得针M和减少M的含碳量。,材料科学实验室,材 料: T12钢 处理状态：760 球化退火 显微组织：P球状 （F白粒状渗碳体）,F,粒状Fe3C,F,粒状Fe3C,材料科学实验室,材 料: T12钢
6、+200 回火 处理状态：780水淬 显微组织：细针M+粒状渗碳体（亮白色） 组织除了形成M外，保留有渗碳体组织，增加了钢的硬度和耐磨性。,M细针,粒状Fe3C,粒状Fe3C,M细针,材料科学实验室,材 料： T12钢处理状态：1000水冷淬火+200 回火显微组织：粗片马氏体+残余奥氏体（亮白色） A残达到1530%。不仅钢的硬度耐磨性、韧性下降，而且变形和开裂倾向增大， 这是由于A晶粒过大和M的含碳量过高所致 .,M粗针,M粗针,A残,A残,材料科学实验室,实验报告要求,画出今天观察的9种试样的显微组织示意图，并注明材料名称、处理方法、金相组织、放大倍数和浸腐蚀剂； 完成以下两道问答题：
7、分析比较T12钢经780 水淬和200 回火以及T12钢经1000 水淬和200 回火的组织差别及性能特点 比较等温冷却等到的M、T、S和淬回火得到的MN、TN、SN的组织形态和性能差异,材料科学实验室,分析比较T12钢经780 水淬和200 回火以及T12钢经1000 水淬和200 回火的组织差别及性能特点T12钢加热到780 生成的组织是奥氏体和粒状的渗碳体，然后再水冷后组织为马氏体和粒状的渗碳体，再回火后得到回火马氏体和粒状的渗碳体。从组织上看，由于温度低，得到的马氏体非常细小，所以其机械性能良好；而当T12钢加热到1100水冷后马氏体非常粗大，回火后其回火马氏体仍然保持粗大形貌，故其机械性能非常差。,材料科学实验室,比较等温冷却等到的M、T、S和淬回火得到的M回、T回、S回的组织形态和性能差异回火托氏体、回火索氏体是淬火时的产物它们的的渗碳体是粒状，并均匀地分布在铁素体基体上，而等温冷却得到的索氏体和托氏体，其渗碳体是呈片状，回火组织较淬火组织在相同硬度下具有较高的强度、塑性和韧性。,
