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常见固态相变组织观察固态相变是指物质在温度、压力或组分发生改变时，从一个晶体结构转变为另一个晶体结构的过程。
对于材料科学和固态物理学而言，研究相变的机制和组织观察是非常重要的。
以下是一些常见的固态相变组织观察。
一、金属相变：1.相变组织的显微结构观察：通过显微镜观察金属相变过程中的晶粒尺寸、形状、分布以及晶界的变化情况。
2.X射线衍射：利用X射线衍射技术观察金属相变时结构的改变，如晶胞参数、晶体对称性的变化等。
3.DSC（差示扫描量热法）：通过测量金属的热容和热量的变化来分析金属相变的温度和热焓，进而观察金属相变的组织特征。
二、合金相变：1.电子显微镜观察：使用透射电子显微镜（TEM）或扫描电子显微镜（SEM）观察合金相变的微观组织变化，如晶界、孪晶、析出物等。
2.热电偶测量方法：通过测量合金相变过程中的温度变化，进而观察合金组织的变化。
3.相图分析：根据合金的相图，推测合金相变过程中的相变类型和相对应的组织。
三、聚合物相变：1.热循环测试：通过对聚合物样品进行高温和低温循环测试，观察聚合物相变的温度和形态变化。
2.压缩试验：通过对聚合物样品施加压力，观察聚合物的压缩变形和相变状态的变化。
3.差示扫描量热法（DSC）：通过测量聚合物相变过程中的热量变化来观察聚合物相变的温度和热焓。
4.傅里叶变换红外光谱（FTIR）：通过对聚合物样品进行红外光谱测试，观察聚合物相变过程中的化学键的变化情况。
四、无机化合物相变：1.X射线衍射分析：通过测量无机化合物样品的X射线衍射图谱，观察无机化合物相变前后晶体结构的变化。
2.红外光谱测试：通过对无机化合物样品进行红外光谱测试，观察无机化合物相变过程中化学键的变化。
3.热膨胀系数测试：通过测量无机化合物样品的热膨胀系数，观察无机化合物相变过程中的体积变化。
综上所述，常见的固态相变组织观察方法包括显微观察、X射线衍射、差示扫描量热法、电子显微镜观察、热电偶测量方法、相图分析、热循环测试、压缩试验、傅里叶变换红外光谱、红外光谱测试和热膨胀系数测试等。
选择题1 根据扩散观点,奥氏体晶核的形成必须依靠系统内的 BA相起伏、浓度起伏、结构起伏;B能量起伏、浓度起伏、结构起伏;C能量起伏、价键起伏、相起伏;D能量起伏、价健起伏、结构起伏2 连续冷却转变曲线CCT曲线都处于同种材料等温转变TTT曲线的 BA左上方;B右下方;C右上方;D左下方3 消除网状碳化物的方法有 AA淬火和正火;B淬火和回火;C球化退火和正火;D正火和回火4 在A1温度以下发生P转变，奥氏体与铁素体相界面上的碳浓度 A 奥氏体与渗碳体界面上碳浓度从而引起了奥氏体的碳的扩散。
A低于; B小于等于; C等于; D高于5 关于马氏体相变的特点,下列哪项的说法是错误的 AA马氏体转变有孕育期(等温马氏体除外);B马氏体可以发生可逆性转变;C表面浮突和界面共格;D马氏体转变有转变开始和终了温度6 针状马氏体的亚结构主要是 AA孪晶;B空位;C孪晶和位错;D位错7 在贝氏体形成过程中通常 B 是领先相A渗碳体;B铁素体;C奥氏体;D渗碳体和铁素体8 对于某些尺寸较大而采用表面淬火的工件,或者有特殊要求的工件如凿子、扁铲等,可以利用淬火冷却后的余热进行回火,这种方法叫做 DA局部回火;B带温回火;C电热回火;D自回火9 淬火钢在回火时的力学性能是如何变化的? CA强度硬度下降,塑性韧性也下降;B强度硬度提高,塑性韧性下降;C强度硬度下降,塑性韧性提高;D强度硬度提高,塑性韧性也提高10超过极大值后硬度下降称为 BA温时效;B过时效;C冷时效;D自然时效判断题1·一般情况下,在体积相同时,新相呈球状体积应变能最小。
（×）2·1-4级为本质细晶粒钢,5~8级为本质粗晶粒钢。
(×)3·奥氏体晶粒长大在一定条件下是一个自发过程。
(√)4·奥氏体实际晶粒度是在某一热处理加热条件下得到的晶粒尺寸。
(√) 5·在钢的各种组织中,奥氏体的比容最小。
实验一 奥氏体的组织观察及奥氏体晶粒度测定一、 实验目的1.了解显示奥氏体晶粒的腐蚀方法；2.掌握奥氏体的典型组织特征及亚结构；3.研究加热温度对奥氏体晶粒的影响；4.应用软件测定奥氏体的晶粒度。
二、 实验原理钢加热到相变温度（临界点Ac1、Ac3、Accm ）以上形成奥氏体组织。
奥氏体是碳在γ-Fe 中的间隙固溶体，具有面心立方结构。
溶Ｃ的位置主要是在八面体的晶格中心及棱边中点。
由于体积因素的限制，碳在γ-Fe 中的最大固溶度只有2.11%（重量）。
奥氏体的面心立方结构使其具有高的塑性和低得屈服强度，在相变过程中容易发生塑性变形，产生大量的位错或出现孪晶，从而造成相变硬化和随后的再结晶、高温下晶粒的反常细化以及低温下马氏体相变的一系列特点。
奥氏体的显微组织有两个特点：1）显微组织呈等轴多边形结构，且每三个晶粒的角度大致是120°，因为这样才能保证奥氏体处于能量最稳定的状态。
2）在奥氏体的组织中出现孪晶，主要是由于存在热应力导致相变过程中发生塑性变形的结果。
在铁碳合金中，奥氏体只在A 1温度以上才稳定，因此只有用高温显微镜才能观察图1 奥氏体的典型显微组织到它那等轴状的、并带有以{111}面为孪生面的孪晶晶粒组织。
但如果加入足够的合金元素，如锰、镍、钴等元素，会大大的扩大γ相区，可以使奥氏体在室温下稳定，因此对于某些合金钢，在常温下就可以直接观察到奥氏体的组织结构。
奥氏体的成分和晶粒大小对于它向其它组织转变得动力学影响很大，从而对钢的性能也有很大的影响。
奥氏体是在加热过程中形成的，因此钢的成分、加热温度和保温时间不同，从而会造成加热转变后的奥氏体晶粒大小有所差别，从而对材料的性能产生重要的影响。
因此了解奥氏体晶粒大小的控制是一个非常重要的内容。
三、实验内容及步骤本次实验旨在观察奥氏体组织的典型结构特征，了解奥氏体晶粒大小对于材料性能的影响。
1）制备试样根据实验条件和实验要求，选用1~2种钢材按标准制备和腐蚀试样。
材料科学基础实验报告材料基礎科学実験レポート学院：材料科学与工程学院专业：金属材料工程（日语强化）班级：0707班姓名：赵宇学号：200766502大连理工大学实验报告学院（系）：材料科学与工程学院专业：金属材料工程（日语强化）班级：0707班姓名：赵宇学号： 200766502 组： ___ 实验时间：2010-10-9——2010-12-18实验室：材料馆111，123，117，113实验台：指导教师签字：成绩：材料科学基础实验报告材料基礎科学実験レポート一、实验目的和要求（目標と要求）：(一)实验目的（目標）：1.掌握金相试样的制备过程，并对其中出现的问题进行分析和解决。
2.了解金属材料的热处理工艺，针对其应用特点进行热处理工艺设计，并进行热处理操作。
分析碳钢在热处理时，温度、冷却速度对其组织与硬度的影响。
3.掌握在金相显微镜下观察和分析材料的金相组织，掌握不同的热处理工艺中组织结构的转变。
4.了解各种硬度计的特点、原理、使用范围以及测定方法。
5.掌握定量金相的原理和测定方法。
6.了解几种常用工程材料的成分——组织结构——机械性能之间关系的一般规律。
7.了解光学金相显微镜的构造和工作原理。
(二)实验要求（要求）：完成该设计性开放实验课程，要求同学独立的进行查阅资料、制定并实施实验方案、整理和分析实验结果等各个实践环节，在实验观察和操作的基础上，以基本实验方法为主题，贯穿专业理论知识学习，培养独立思考问题，分析问题和自己动手解决问题的能力。
使学生在实验操作的实践中学习金属学等相关的基本知识，初步具备独立设计实验方案和分析实验结果的能力。
二、主要仪器设备（機械と設備）砂轮机、轮盘、砂纸（200#、400#、600#、800#、1000#）、抛光机、抛光布、抛光液、腐蚀液（4%硝酸酒精）、棉球、吹风机、光学金相显微镜、数码相机、布氏硬度计HB-300、洛氏硬度计HR-150、箱式电阻炉、读数显微镜JC-10三、实验原理及步骤（原理と段取り）(一)原材料处理（元の材料の処理）：1.切样（切り）2.倒角（丸め）防止在打磨过程中由于试样边缘锋利划伤手指或划破砂纸。
物质的三态与相变的应用实验物质的三态，即固态、液态和气态，是物质存在的基本状态。
相变是物质在特定条件下，由一种态向另一种态转变的过程。
相变在生活中有着广泛的应用，例如在烹饪、制冷、能源等方面。
本文将介绍物质的三态以及相变的应用，并探讨相关实验。
一、固态在固态中，物质的粒子之间存在着相对固定的排列和振动。
固态物质的形状和体积一般是固定的，分子间间距较小，分子之间有一定的吸引力。
经典的固态实验是冰的制备。
实验步骤：1. 取一冰盒，注入适量的水。
2. 将冰盒放入冰箱，调节温度使其低于0℃。
3. 在冰箱中等待数小时，观察冰盒中的水是否变为固态。
通过这个实验，我们可以直观地观察到水在低温下由液态转变为固态，即冰的形成过程。
二、液态在液态中，物质的粒子之间有一定的自由度，可以进行自由的移动。
液态物质的形状是不固定的，而体积一般是固定的。
饮料的制作过程是一个常见的液态实验。
实验步骤：1. 取适量的水和果汁，混合搅拌均匀。
2. 将混合液体倒入杯中，观察液体的流动状态。
通过这个实验，我们可以观察到液态物质的流动性质。
液体的流动使得我们可以方便地制作各种饮品，满足我们的口感需求。
三、气态在气态中，物质的粒子之间距离较大，具有较高的运动能量。
气态物质没有固定的形状和体积，可以自由地扩散和充满容器。
水的汽化是一个常见的气态实验。
实验步骤：1. 取一水壶，加热水壶中的水。
2. 观察水壶中的水是否逐渐变为水蒸气，水壶盖上是否有水珠形成。
通过这个实验，我们可以观察到水在受热后由液态转变为气态的过程，即水的汽化过程。
四、相变的应用实验相变在生活中有着广泛的应用，以下为几个常见的应用实验。
1. 冰块消融实验实验步骤：1. 取一块冰块放置在室温下。
2. 观察冰块随着温度的升高是否逐渐消融成水。
通过这个实验，我们可以观察到冰块由固态向液态转变的过程，了解到冰块的融化特性。
2. 高温下物质状态转变实验实验步骤：1. 取一铅笔，将其加热至高温状态。
常见固态相变组织观察实验(doc 9页)
实验七常见固态相变组织观察
（Phase Transformation of Solids）
实验学时：2 实验类型：综合
前修课程名称：《材料科学导论》
适用专业：材料科学与工程
一、实验目的
⒈正确识别不同固态相变产生的组织的形
貌，掌握其特点。
⒉了解马氏体相变的可逆性。
二、概述
固态物质内部发生的组织结构变化称为固态相变。
固态相变包括材料中相成分的变化、结构的变化和有序度的变化，固态相变是材料热处理的基础。
热处理是利用材料在加热和冷却过程中发生的相变，改变内部的组织与结构，改善材料的性能，充分发挥材料的潜力。
共析转变、贝氏体转变、马氏体转变的组织形貌可以在光学显微镜下获得。
到目前为止，钢仍然是应用最多的工程材料。
为了使钢获得所需要的组织性能，充分发挥钢材的潜力，必须经过热处理。
而大多数热处理工艺都要首先将钢加热到临界点温度以上形成奥氏体，然后再以一定的方式进行冷却。
冷却的过程中，过冷奥氏体在不同的温度区间会发生不同的转变。
对于共析钢，在A1~500℃区间发生珠光体转变（共析转变）；在550℃~Ms点区间发生贝氏体转变；在Ms点以下将发生马氏体转变。
本次实验，以碳钢、低合金钢为例，介绍一些常见的固态相变的组织形貌。
珠光体是铁素体（α）和渗碳体（Fe3C）的两相混合物。
常见的珠光体形貌有两种：片状和粒状。
图（7-1）是亚共析钢45钢的室温退火组织，由珠光体+先共析铁素体组成。
图片中颜色暗黑的是珠光体区域。
图（7-3）是过共析钢T12的球化处理组织，由粒状珠光体+颗粒状二次渗碳体组成，可以对应比较图（7-4）T12钢的室温退火组织，是由层片状珠光体+网状二次渗碳体组成。
（7-1）45钢830度退火（7-2）65钢退火
（7-3）T12钢球化
（7-4）T12钢退火
非共析钢过冷奥氏体转变时，由于存在先共析转变，根据实际条件的影响，在组织形态上会获得魏氏组织。
图（7-6）、（7-7）分别是20Cr、45钢的过热空冷后的室温组织，先共析铁素体呈现平行排列的“梳状”形貌，称为魏氏组织。
图（7-7）是T12钢的过热空冷组织，退火态下呈现网状的二次渗碳体现在呈现细长针状，成一定角度交错分布。
（7-5）20Cr钢1100度空冷
（7-6）45钢1100度空冷
（7-7）T12钢-970℃风冷
（7-8）65钢-860℃空冷（放置于铁板上）
由于冷却条件的改变，一些转变被抑制。
图（7-8）中的图片，是65钢的空冷组织，其先共析铁素体几乎消失迨尽，基本上是珠光体组织组成。
这是发生了伪共析转变的结果。
此时的珠光体的成分已经不再是0.77%C，而是低于0.77%C。
可以对比图（7-2），65钢室温退火组织分析。
实际上，在图（7-5）、（7-6）中的珠光体，由于先共析组织的数量被抑制，伪共析转变的发生，其成分也低于0.77%C。
而图（7-7）中珠光体的情况恰好相反。
贝氏体是由过饱和铁素体和渗碳体两相组成的混合物，钢中贝氏体组织最常见的基本形态是上贝氏体和下贝氏体。
在光学显微镜下，上贝氏体呈羽毛状，对于共析钢其形成温度约在550℃~350℃之间；下贝氏体呈黑针状，对于共析钢，其形成温度在350~240℃之间。
根据奥氏体的成分和转变温度的不同，还可以见到粒状贝氏体、无碳贝氏体、柱状贝氏体和反常贝氏体等形貌的贝氏体组织。
下面的图（7-9）至（7-12），以65Mn 为例介绍下贝氏体、上贝氏体的形貌及出现转变的温度情况。
图（7-13）表明，45钢在进行淬火
冷却过程中，当冷却速度不足时，在组织中也会出现上贝氏体组织形貌。
（7-9）65Mn 840度300度等温400秒
（7-10）65Mn 840度350度等温160秒
（7-11）65Mn 840度400度等温25秒
（7-12）65Mn 840度500度等温14秒
（7-13）45钢830度油淬
钢中马氏体的组织形态主要有两种类型，一种是板条状马氏体，一种是片状马氏体。
板条状马氏体主要出现在低碳钢淬火的组织中，所以又称低碳马氏体；如图（7-14）。
片状马氏体主要出现在高碳钢淬火组织中，又称高碳马氏体，如图（7-15）。
典型的板条状马氏体的是由许多成群的平行马氏体板条组成的。
由于板条马氏体中有
高密度的位错，所以板条马氏体又称为位错马氏体。
片状马氏体的形貌呈针片状或竹叶状。
故又称针状马氏体或竹叶状马氏体。
其立体形态是凸透镜片状，所以又称透镜马氏体。
在一个原奥氏体晶粒中，首先形成一片贯穿整个晶粒的马氏体片，以后形成的马氏体片尺寸受到了限制，越是后形成的马氏体片越小。
马氏体片之间互不平行。
粗片状马氏体中常能见到有明显的中脊，由于片状马氏体中存在孪晶亚结构，所以又称片状马氏体位孪晶马氏体。
（7-14）20钢980度盐水淬火
（7-15）T13钢1100度水淬
高碳钢淬火时，容易在马氏体组织中形成显微裂纹。
这是由于马氏体的比体积大于奥氏体，并且含碳量越高差别越大；马氏体片形成的速度又很大，在马氏体形成时，马氏体片互相撞击或冲击奥氏体晶界而引起相当大的应力造成显微裂纹。
为了避免粗大马氏体的出现，要严格控制高碳钢的淬火加热温度，避免出现粗大的奥氏体组织。
对于某些可以随温度的升降而消长的马氏体称为热弹性马氏体。
其基本理论、概念以课堂教师讲述为基础；结合课外阅读加深了解。
其记忆效应通过实际样品的演示可以直观地了解。
多型性转变即同素异构转变的金相组织，我们用工业纯铁来说明。
工业纯铁在912℃以上时是面心立方结构，金相组织中可以见到含有孪晶结构的等轴晶粒，如图（7-16）；在912℃发生同素异构转变，912℃以下后，组织为体心立方结构，等轴晶粒中见不到孪晶形貌，如图（7-17）。
在
转变前后没有成分变化，是所有相变中最简单的一种。
（7-16）工业纯铁高温金相（970℃）
（7-17）工业纯铁室温退火组织
最后，需要说明的一点是：上述许多组织形貌中的部分晶粒粗大的显微组织，仅仅是为了理论研究才会出现，在实际生产过程中属于疵病组织，应当采取相应的工艺技术避免出现。
切记！
三、实验材料和设备
金相显微镜，相应的典型金相样品，记忆合金演示样品。
四、实验内容和步骤
⒈观察马氏体、贝氏体的典型样品。
使用显微镜观察下列样品：
序
号
材料热处理组织
1. 65Mn 840℃加热500度
等温14秒
马氏体+屈氏体
（网状分
布，黑色，条、块状）
2. 65Mn 840℃加热400度
等温25秒
马氏体+屈氏体+上
贝氏体
（黑色羽毛状）
3. 65Mn 840℃加热350度
等温160秒
马氏体+上贝氏体+
下贝氏体
（黑色针状）
4. 65Mn 840℃加热300度
等温400秒
马氏体+下贝氏体
（黑
色针状）
5. 45钢840℃加热，油冷马氏体+屈氏体+贝
氏体
6. 45钢退火处理珠光体+铁素体
7. 45钢风冷，或放置于金
属板上空冷
魏氏组织
8. 20钢风冷，或放置于金魏氏组织
属板上空冷
9.20Cr （1100℃）过热淬
火
板条马氏体
10.T12 （1100℃）过热淬
火
片状马氏体+奥氏
体
（残余）
11. 65钢退火处理珠光体+铁素体
12. 65钢840℃加热，放置于
铁板上空冷
珠光体+铁素体
（网状分
布，极少量）
13.T12钢970℃加热，出炉风
冷
珠光体+二次渗碳
体
（针状交错分布）
14.T12钢
退火处理
珠光体+二次渗碳
体
（网状分布）
15.T12钢
球化处理
珠光体
（粒状）
+二次渗
碳体
（颗粒状）
16.工业纯
铁
高温金相（970℃）奥氏体晶粒
（有孪晶）
17.工业纯
铁
室温退火组织铁素体晶粒
⒉观看形状记忆合金样品的记忆效应演示（根据情况增减部分）
五、本次实验的总结记录
⒈记录、分析典型固态相变的组织形貌
魏氏组织（）片状马氏体上贝氏体下贝氏体
工业纯铁的高温奥氏体金相组织工业纯铁的室温铁素体金相组织T12钢的球化组织
⒉回答下列问题：
⑴下贝氏体和片状马氏体的光学形貌有什么特点？如何区分它们？
⑵结合课外阅读分析：什么成分的合金可能作为形状记忆合金？
⑶T8（共析钢）中会有魏氏组织出现吗？
⑷65钢通过空冷可以获得几乎全部的珠光体组织，此时的珠光体成分是多少？退火状态下的珠光体中的铁素体约占88.7%，那么，65钢空冷获得的全部珠光体中的铁素体大约占多少比例？。
