金相基础-辨识八种体

       

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）。

 

图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）。

 

图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Ar₁～550℃时发生共析反应后的产物。其含碳量为0.77％。在Ar₁～650℃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。

 

 

   图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。

图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。

图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1-13（a）），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。

 

 

 

 

 

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