怎么做金相组织分析
时间:2009-09-27 09:20:17点击:
743
金相组织是反映金属金相的具体形态，如马氏体，奥氏体，铁素体，珠光体等等。1.奥氏体 －碳与合金元素溶解在γ-fe中的固溶体，仍保持γ-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
金相组织是反映金属金相的具体形态，如马氏体，奥氏体，铁素体，珠光体等等。 1.奥氏体 －碳与合金元素溶解在γ-fe中的固溶体，仍保持γ-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a1~650℃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650~600℃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600~550℃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350~550℃）的相变产物，其典型形态是一束大致平行位向差为6~8od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350℃~ms的转变产物。其典型形态是双凸透镜状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金钢高，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150~250℃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350~500℃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500~650℃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650℃~a1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。
GB/T7232标准中对马氏体、索氏体、回火马氏体、回火索氏体的定义及组织特征
2007年10月16日 星期二 21:25 GB/T7232标准中对马氏体、索氏体、回火马氏体、回火索氏体的定义及组织特征
1.马氏体的定义及组织特征。马氏体，是钢铁或非铁金属中通过无扩散共格切变型转变（马氏体）形成的产物统称(GB/T7232标准)。在钢铁中，马氏体是低温转变产物，是饱和的α固溶体，为单相组织，是一种亚稳定组织。随碳含量的不同，其主要形态有板条状和片状两种。低碳马氏体是板条状，其亚结构主要是位错。
2.索氏体的定义及组织特征。索氏体，是在光学金相显微镜下放大600倍以上才能分辨片层的细珠光体(GB/T7232标准)。其实质是一种珠光体，是钢的高温转变产物，是片层的铁素体与渗碳体的双相混合组织，其层片间距较小（30～80nm），碳在铁素体中已无过饱和度，是一种平衡组织。
3.回火马氏体的定义及组织特征。回火马氏体（β－martensite）是淬火马氏体回火时，碳已经部分的从固溶体中析出并形成了过渡碳化物此时的基体组织。它是马氏体的一种回火组织，其α固溶体仍有一定的碳的过饱和度，仍是一种亚稳组织。
4.回火索氏体的定义及组织特征。回火索氏体(tempered martensite)是马氏体于回火时形成的，在在光学金相显微镜下放大500~600倍以上才能分辨出来，其为铁素体基体内分布着碳化物（包括渗碳体）球粒的复合组织。它也是马氏体的一种回火组织，是铁素体与粒状碳化物的混合物。此时的铁素体已基本无碳的过饱和度，碳化物也为稳定型碳化物。常温下是一种平衡组织。 5.低碳钢回火过程中的组织变化。由于回火马氏体和回火索氏体都是马氏体的回火组织又由于耐热钢一般都是低碳钢，故有必要介绍低碳钢回火过程中的组织变化过程。
5.1低碳碳素钢回火过程中的组织变化。由于马氏体的组织状态是不稳定的，它具有向稳定的铁素体和渗碳体的两相混合组织转变的倾向。回火时，随着温度的升高，原子活动能力增加，是组织的转变过程能较快地进行。低碳碳素钢回火过程中的组织变化大致有三个主要过程；①马氏体分解②碳化物的形成与转变③渗碳体的聚集和球化，α相的恢复，再结晶等。详见下表
回火温度℃ 组织转变类型 组 织 结 构 的 变 化 回火产物 80～250 马氏体分解 马氏体中的碳原子偏聚在位错线附近的间隙位置 回火马氏体
250～400 碳化物的形成与转变 ① 马氏体中的碳原子全部析出，在马氏体内和晶界上形成渗碳体， ② α相保持板条状态。 回火托氏体
400～700 渗碳体的聚集和球化，α相的恢复，再结晶 ① 片状渗碳体球化，
② α相的恢复，位错密度降低
③ 在600℃以下α相基本保持板条状
④ 在600℃以上丘状渗碳体聚集粗化，α相再结晶为等轴状。 回火马氏体
5.2低碳合金钢回火过程中的组织变化。低碳合金钢回火过程中的组织变化情况与低碳碳素钢相比，主要也是上述三个变化过程。由于合金元素的加入，合金元素将与碳、α相等发生交互作用，对回火过程的组织变化产生影响，在300℃以下，合金元素对低碳合金的回火过程组织变化影响不大，但由于合金元素的固溶强化作用，在相同的回火温度下合金钢比碳素钢具有较高的硬度和强度。在300℃以上，几乎所有的合金元素，特别是碳化物形成元素，由于强烈阻碍碳化物聚集、长大、以及延缓α相的回复和再结晶，因而提高钢的回火稳定性、使合金钢回火过程中组织的变化及碳化物的聚集、长大都较碳素钢滞后或已向更高的温度区间发生。
6.91级马氏体钢的高温回火组织 按法国瓦鲁瑞克公司原文意思：
6.1连续冷却图（CCT）中，因化学成分特别是Cr、Mo的含量，P91在一个较大的冷却范围内始终保持一种马氏体的结构，但是它的硬度较低HV420左右，这与C、N的化合物有关；
6.2温度－时间转变图(TTT)中，在过冷奥氏体向（F＋C）转变的平衡转变时，只有当温度在600～350℃之间才会出现，但此时的保温时间相当长，（图上看要24h以上）；
6.3最终热处理。在1040～1090℃正火＋780℃回火，组织为：软化的板条马氏体伴有大量的M23C6型碳化物沉淀微粒（V、Nb碳化物）及大量的位错密度。 6.4国内学者和专家认为P91在经正火＋高温回火热处理后其显微组织具有以下特征：
6.4.1马氏体晶粒边界存在M23C6型化合物；
6.4.2具有极细小的亚晶粒结构，亚晶粒内位错密度较高；
6.4.3马氏体晶粒内部弥散分布着细小针状的Nb/V碳氮化合物。
6.5可以看出P91在正常的处理后其回火组织为软化的回火马氏体无其他（B）组织之说，出现了(F+C)类组织说明在平衡状态下保温时间过长。
