常見金相組織鑑別

2021-01-16 每天學點熱處理
魏式組織、貝氏體(其中又分為上貝氏體、下貝氏體、和粒狀貝氏體)、奧氏體、馬氏體、回火馬氏體、回火託氏體、回火索氏體。現簡單介紹一下這些組織的基本形態,以便在實踐中加以區別。

鐵素體:

屬bcc結構,呈等軸多邊形晶粒分布。鐵素體軟而韌,硬度為30~100HB。

在碳鋼中它是碳在α-Fe中的固溶體;在合金鋼中,則是碳和合金元素在

α-Fe中的固溶體。碳在α-Fe中的溶解量很低,在AC1溫度,碳的最大溶解量為0.0218%,但隨溫度下降的溶解度則降至0.0084%,因而在緩冷條件下鐵素體晶界處會出現三次滲碳體。隨鋼中碳含量增加,鐵素體量相對減少,珠光體量增加,此時鐵素體則是網絡狀和月牙狀。


鐵素體500X 軋制電工純鐵



鐵素體500X 退火態


滲碳體

是鐵和碳的化合物,Fe3C,其含碳量為6.69%,在合金中形成(Fe,M)3C,滲碳體硬而脆,硬度為800HB。在鋼中常呈網絡狀、半網狀、片狀、針片狀和粒狀分布。



網狀滲碳體200X


從左往右,依次為:

   1、針狀滲碳體200X 魏氏組織

   2、網狀、粒狀、三次滲碳體500X

   3、粒狀滲碳體500X


珠光體

珠光體是鐵素體和滲碳體的機械混合物,它是鋼的共析轉變產物,其形態是鐵素體和滲碳體彼此相間形如指紋,呈層狀排列。按碳化物分布形態又可分為片狀珠光體和球狀珠光體二種。片狀珠光體又可分為粗片狀、中片狀和細片狀三種。


片狀珠光體200X


球狀珠光體是經球化退火獲得,滲碳體成球粒狀分布在鐵素體基體上;滲碳體球粒大小,取決於球化退火工藝,特別是冷卻速度。球狀珠光體可分為粗球狀、球狀和細球狀和點狀四種珠光體



球狀珠光體500X


魏氏組織

亞共析鋼加熱時因過熱而形成粗晶,冷卻時又快,故鐵素體除沿奧氏體晶界成網狀析出外,還有一部分鐵素體從晶界向晶內按切變機制形成並排成針狀獨自析出,這種分布形態的組織稱為魏氏組織。過熱過共析鋼冷卻時滲碳體也會形

成針狀自晶界向晶內延伸而形成魏氏組織。


粗晶魏氏組織200X


粗晶魏氏組織鐵素體200X


貝氏體

是鋼的奧氏體在珠光體轉變區以下,Ms點以上的中溫區轉變的產物。它也是鐵素體與滲碳體兩相組織的機械混合物,但形態多變,不像珠光體那樣呈層狀排列。從形狀特徵來看,可將貝氏體分為羽毛狀、針狀和粒狀三類。


1、上貝氏體特徵是:條狀鐵素體大體平行排列,其間分布有與鐵素體針軸平行的細條狀(或細短杆狀)滲碳體,呈羽毛狀。




羽毛狀貝氏體500X


2、下貝氏體呈細針片狀,有一定取向,較淬火馬氏體易受侵蝕,極似回火馬氏體,在光鏡下極難區別,在電鏡下極易區分;在針狀鐵素體內沉澱有碳化物,且其排列取向與鐵素體片的長軸成55~60度,下貝氏體內不含孿晶,有較多的位錯。


下貝氏體、馬氏體、殘餘奧氏體及少量羽毛狀馬氏體200X



下貝氏體、馬氏體、殘餘奧氏體200X


3、粒狀貝氏體:外形相當於多邊形的鐵素體,內有許多不規則小島狀的組織。


當鋼的奧氏體冷至稍高於上貝氏體形成溫度時,析出鐵素體有一部分碳原子從鐵素體並通過鐵素體/奧氏體相界遷移到奧氏體內,使奧氏體不均勻富碳,從而使奧氏體向鐵素體的轉變被抑制。這些奧氏體區域一般型如孤島,呈粒狀或長條狀,分布在鐵素體基體上,在連續冷卻過程中,根據奧氏體的成分及冷卻條件,粒貝內的奧氏體可以發生如下幾種變化。

(1)可以全部或部分分解為鐵素體和碳化物。在電鏡下可見到彌散多向分

布的粒狀、杆狀或小塊狀碳化物。

(2)可能部分轉變為馬氏體,在光鏡下呈綜黃色

(3)仍保持富碳奧氏體


粒狀貝氏體200X



空冷貝氏體鋼500X(左)& 空冷貝氏體鋼200X(右)


奧氏體

在碳鋼(或合金鋼)中,奧氏體是碳(和合金元素)固溶於γ-Fe的固溶體,具有面心立方結構,它是高溫相。在碳素或合金結構鋼中奧氏體在冷卻過程中轉變為其他相。只有在高碳鋼和滲碳鋼滲碳高溫淬火後奧氏體才能殘留在馬氏體的間隙中存在,不易受侵蝕呈白色。


奧氏體200X



T12鋼淬火後殘A 500X



20CrMnTi滲碳淬火M+殘A+K 400X


馬氏體

是碳(合金元素)溶於α-Fe中的過飽和固溶體。是過冷奧氏體快速冷卻,在Ms與Mf點之間的切變方式發生轉變的產物。


這時碳(和合金元素)來不及擴散只是由γ-Fe的晶格(面心)轉變為α-Fe的晶格(體心),即碳在γ-Fe中的固溶體(奧氏體)轉變為碳在α-Fe中的固溶體,故馬氏體轉變是「無擴散」的。


根據馬氏體金相形態特徵,可分為板條狀馬氏體(低碳)和針狀馬氏體。


板條狀馬氏體,又稱低碳馬氏體。其基本特徵是:尺寸大致相同的細馬氏體條

定向平行排列,組成馬氏體束或馬氏體領域;在領域與領域之間位向差大,一顆原始奧氏體晶粒內可以形成幾個不同取向的領域。

由於板條狀馬氏體形成的溫度較高,在冷卻過程中,必然發生自回火現象,在形成的馬氏體內部析出碳化物,故它易受侵蝕發暗。

20#鋼低碳馬氏體630X


低碳馬氏體晶粒呈一定角度相交10000X


針狀馬氏體:又稱片狀馬氏體或高碳馬氏體,它的基本特徵是:在一個奧氏體晶粒內形成的第一片馬氏體片較粗大,往往貫穿整個晶粒,將奧氏體晶粒加以分割,使以後形成的馬氏體大小受到限制,因此片狀馬氏體的大小不一,分布無規則。針狀馬氏體按一定方位形成。在馬氏體針葉中有一中脊面,碳量越高,越明顯,且馬氏體也越尖,同時在馬氏體間伴有白色殘留奧氏體。


粗針狀馬氏體+殘A+顆粒狀K 500X



過熱粗馬氏體+殘留奧氏體,粗針馬氏體有中脊線和小裂紋1000X


回火馬氏體:馬氏體經低溫回火後,自馬氏體中析出ε-碳化物,是無規則分布,故仍具有馬氏體針狀特徵。僅比淬火馬氏體易受侵蝕變暗。


回火屈氏體

淬火馬氏體經中溫回火產物,其特徵是:馬氏體針狀形態將逐步消失,但仍隱約可見(含鉻合金鋼,其合金鐵素體的再結晶溫度較高,故仍保持著針狀形態),析出的碳化物細小,在光鏡下難以分辨清楚,只有電鏡下才可見到碳化物顆粒,他極易受侵蝕而使組織變黑。如果回火溫度偏上限或保留時間稍長,則使針葉呈白色;此時碳化物偏聚於針葉邊緣,這時鋼的硬度稍低,且強度下降。


回火針狀屈氏體500X



回火屈氏體,電鏡下鐵素體基體上分布有細粒狀滲碳體20000X


回火索氏體

淬火馬氏體經高溫回火後的產物。其特徵是:索氏體基體上布有細小顆粒狀碳化物,在光鏡下能分辨清楚。這種組織又稱調質組織,它具有良好的強度和韌性的配合。鐵素體上的細顆粒狀碳化物越是細小,則其硬度和強度稍高,韌性則稍差些;反之,硬度及強度較低,而韌性則高些。


保持馬氏體位向布的索氏體500X



保持馬氏體位向的回火索氏體15000x,基體鐵素體,白色顆粒為碳化物



保持馬氏體位向布的回火索氏體500X


end



來源:檢驗在線





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