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金相基础-辨识八种体

时间:1970-01-01

       

金相基础-辨识八种体

什么是铁素体?其性能有哪些?如何鉴别?

答:铁素体是碳溶解于α-Fe中形成的固溶体,是体心立方格,用符号“F”表示,虽然原子排列没有γ-Fe紧密,但是由于晶格的 空隙分散,几乎不能溶解碳,在727℃时的碳的溶解度最大,也仅仅只有0.0218%,在铁碳相图中可见,温度下降,碳的溶解度减少。室温铁素体的溶碳量为0.006%,所以可以把铁素体看成纯的α-Fe。在770℃以下具有(铁)磁性,高于这个温度磁性就消失(具有顺磁性)。以铁素体为主要基体组织的铁碳合金适用于塑性变形加工。

铁素体的鉴别:①显微硬度法鉴别,根据铁素体的硬度,在200HV以下的白色组织,可以判定为铁素体,适用于碳钢中白色网状分布的组织。

②铁素体晶粒,是呈明亮的多边形特征。

③淬火钢中的未溶铁素体,具有明显的边界,存在于马氏体的相界边缘上,与马氏体在同一焦距上。

 

什么是奥氏体?其性能有哪些? 如何鉴别?

答:奥氏体是碳溶解于γ-Fe晶格中形成的间隙固溶体,是面心立方晶格,用符号“A”表示。由于晶格中空隙较大而且集中,所以有利于碳的溶入,在1148℃时的最大溶解度为2.11%,比铁素体的溶碳能力强。由于奥氏体是高温相,最低存在温度是727℃,在这个温度下,奥氏体的溶解碳量是一个固定值0.77%。由于奥氏体的溶碳量比铁素体高,虽然是高温组织,但是它的硬度仍然比铁素体的高。奥氏体是单相组织,强度、硬度低,塑性较好,是锻造的加热温度选择区间。奥氏体是无磁性相(见图1-5)。

 

1-5奥氏体组织(Mn18固溶组织)

 

奥氏体的鉴别:

①奥氏体晶粒组织中往往出现孪晶,可以利用这个特征来判定,

②在淬硬钢中,残余奥氏体由于软的特性,和硬相马氏体组织不在同一焦距上,和马氏体边界不明显,分布在马氏体针叶的夹角处(见图1-6中白色块状组织)。

 

1-6块状白色奥氏体组织

 

什么是珠光体?

答:珠光体是铁素休与渗碳体的机械混合物,平衡组织呈层片状。它是高温奥氏体冷至Ar1550℃时发生共析反应后的产物。其含碳量为0.77%。在Ar1650℃之间形成间距较大的粗珠光体组织;在650~600℃之间形成间距较小的细粗珠光体组织;在600~550℃形成间距极细小的极细珠光体组织。

珠光体中的渗碳体以片状分布时,称为片状珠光体(见图1-8),以颗粒状分布时,称为球状珠光体(见1-9)。珠光体的机械性能与珠光体片层何距及渗碳体的分布形状有关,越细化其强度越高。球状珠光体比片状珠光体的机械性能一般说来要好。低中碳钢中的球状珠光体适合于变形加工。

碳钢在平衡状态下:共析钢的组织是珠光体,亚共析钢的组织是珠光体+铁素体,过共析钢为珠光体+渗碳体。珠光体是一个很稳定的平衡组织。

 

 

   1-8 片状珠光体组织                         图1-9球状珠光体组织

 

何谓回火索氏体?组织形态如何?

答:索氏体是固溶体中铁素体与渗碳体分解的多相组织产物,比珠光体要细。将淬火钢在450~600℃下进行回火,即可获得索氏体组织。由回火得到的索氏体,称回火索氏体。一些重耍零件在热处理操作中,要求进行调质处理,即淬火+高温回火处理,其目的就是希望得到回火索氏体(见图1-10)。

用正火的方法,将钢加热到临界温度以上,然后在空气中冷却。或者用等温的方法,即将钢加热到临界温度以上,然后投入到600~670℃的盐浴炉中,让其等温分解也可得到索氏体。

1-10 索氏体组织

何谓回火屈氏体?组织形态如何?

答:屈氏休是铁素体与渗碳体的机械混合物,它的结构更细,因而无法用光学显微镜辩认(见图1-11)。

屈氏体是一种不稳定的组织,可由奥氏体等温转变获得,也可由淬火钢经回火获得。将碳素钢加热到淬火温度,然后在600~550℃的盐浴中等温,可得到屈民体。也可由淬火后的钢再加热到300~450℃回火而获得。这种回火屈氏体其有更高的硬度和强度。

1-11 屈氏体组织

 

马氏体组织形态如何?

答:马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体。

马氏体是高温奥氏体以大于临界冷却速度而过冷到某一温度(Ms)以下时而形成的。在各种组织中,它的比容最大,组织很不稳定。将淬火马氏体在低温下进行回火,使细小的碳化物沿马氏体晶格析出,这种马氏体称为回火马氏体。

 

高碳马氏体的特点是呈针状分布(见图1-13a)),各马氏体针之间互60º或120º夹角,具有高的硬度和高的强度,但脆性较大。在热处理过程中,若淬火时采用快速加热,奥氏休

的形成速度也大,因而将得到细小晶粒的奥氏体,这时淬火所得到的马氏体也就极细小,在显微镜下看不出其马氏体针形貌,称之为隐晶马氏体。

低碳钢在较高的温度加热经强烈淬火操作后,获得一种强度和韧性都很好的马氏体结构,其形状呈细长的板条,条与条之间大致上平行排列,称之为板条状马氏体(见图1-13(b))。

低碳钢由于晶格缺陷少,马氏体形成时奥氏体与马氏体界面容易平直,呈微观台阶形成后,宏观上呈条状形态;而高碳钢晶格缺陷多,奥氏体与马氏体界面呈平直状态困难,微观呈台阶状,宏观界面就呈弧形。构,其形状呈细长的板条,条与条之间大致上平行排列,称之为板条状马氏体(见图1-13(b))。

低碳钢由于晶格缺陷少,马氏体形成时奥氏体与马氏体界面容易平直,呈微观台阶形成后,宏观上呈条状形态;而高碳钢晶格缺陷多,奥氏体与马氏体界面呈平直状态困难,微观呈台阶状,宏观界面就呈弧形。

 

什么是贝氏体?钢中常见的贝氏体有几种?各有何特点?

答:贝氏体是过冷奥氏体的中温转变产物,分上贝氏体和下贝氏体(见图1-14)。上贝氏体的组织呈羽毛状,由成束平行的条状铁素体和条间断续分布的渗碳体所组成。它是过冷奥氏体在约550~400℃范围内转变的产物,其硬度度为40~45HRC。

下贝氏体组织呈针状,是片状铁素体与在其内部沉淀的细微碳化物所组成的两相组织,形成温度约在400℃至Ms之间,其硬度为43~58HRC。

尽管贝氏体具有较高的硬度,但其延伸率和断面收缩率却相当高,因此,贝氏体的等温转变在生产上有很强实际意义。

 

什么是莱氏体?什么是低温莱氏体?它们的性能有何特点?

答:莱氏体位于铁碳平衡图的铸铁部分的4.3%C处,是双相共晶结构的组织。在727℃以上是奥氏体和渗碳体两相共晶的机械泥合物:在室混下是渗碳体和珠光体的机械混合物Fe3C+(α-Fe(C)+ Fe3C)(见图1-12)。

形成过程:合金熔液冷到C点1148℃时,在恒温下发生共晶转变L4.30→γ2.11+Fe3C,此共晶体通常称为莱氏体(L′d)(即高温莱氏体)。冷到C点以下,共晶奥氏体中不断析出二次渗碳体,它通常依附在共晶渗碳体上而不能分辨。温度降至727℃时,共晶奥氏体的含碳量降至0.77%,在恒温下转变为珠光体。最后得到的组织由珠光体分布在共晶渗碳体上所组成。室温莱氏体保留了高温下共晶转变产物的形态特征,称为低温莱氏体(Ld),但组成相奥氏体已经发生了改变。

在铸铁部分都含有莱氏体组织,莱氏体的性质硬而脆,共硬度为700HB以上,在一些高合金钢中也可看到莱氏体,这种钢称为莱氏休钢。