碳钢热处理后的组织金相分析

碳钢热处理后的组织和性能变化的分析实验一、实验目的1、观察和研究碳钢经不同形式热处理后其显微组织的特点。

2、了解热处理工艺对钢组织和性能的影响。

3、了解硬度测定的基本原理及应用范围。

4、了解洛氏硬度试验机的主要结构及操作方法。

5、掌握金属显微试样的制作过程，正确地制作所要观察的试件。

二、实验内容1、制作经热处理后的试样，完成打磨、刨光、浸蚀的所有制作步骤。

2、热处理后的试件进行硬度测试。

3、热处理后的试样进行组织观察分析和比较。

三、实验设备的使用和注意事项（一）硬度计的原理、使用和注意事项金属的硬度可以认为是金属材料表面在接触应力作用下的抵抗塑性变形的一种能力。

硬度测量能够验出金属材料软硬程度的数量概念。

由于在金属表面以下不同深处材料所承受的应力和所发生的变形程度不同，因而硬度值可以综合地反映压痕附近局部体积内金属的弹性、微量塑变抗力、塑变强化能力以及大量形变抗力。

硬度值越高，表明金属抵抗塑性变形能力越大，材料产生塑性变形就越困难。

另外，硬度与其它机械性能（如强度指标σb及塑性指标ψ和δ）之间有着一定的内在联系，所以从某种意义上说硬度的大小对于机械零件或工具的使用性能及寿命具有决定性意义。

硬度的试验方法很多，在机械工业中广泛采用压入法来测定硬度。

压入法硬度试验的主要特点是：（1）试验时应力状态最软（即最大切应力远远大于最大正应力），因而不论是塑性材料还是脆性材料均能发生塑性变形。

（2）金属的硬度与强度指标之间存在如下近似关系：σb=K·HB式中：σb——材料的抗拉强度值HB——布氏硬度值K——系数退火状态的碳钢K=0.34~0.36合金调质钢K=0.33~0.35有色金属合金K=0.33~0.53（3）硬度值对材料的耐磨性、疲劳强度等性能也有定性的参考价值，通常硬度高，这些性能也就好。

在机械零件设计图纸上对机械性能的技术要求，往往只标注硬度值，其原因就在于此。

（4）硬度测定后由于仅在金属表面局部体积内产生很小压痕，并不损坏零件，因而适合于成品检验。

碳钢的热处理的实验报告碳钢的热处理实验报告引言碳钢是一种重要的结构材料，在工业领域中广泛应用。

热处理是改变碳钢组织和性能的有效方法之一。

本实验旨在通过热处理过程，了解碳钢的相变规律和性能变化，并探讨不同热处理工艺对碳钢性能的影响。

实验方法1. 实验材料：选取C45碳钢作为实验材料，其化学成分为0.45%碳、0.7%锰、0.4%硅、0.02%硫、0.035%磷、残余铁。

初始状态为退火状态。

2. 实验设备：炉子、测温仪、冷却介质等。

3. 实验步骤：a. 预热：将碳钢试样放入炉中，进行均匀加热，使试样达到所需温度。

b. 保温：将试样保持在所需温度下一定时间，使其达到热平衡。

c. 冷却：将试样迅速冷却至室温，可采用水淬、油淬等不同冷却介质。

d. 测量：对不同处理后的试样进行金相显微镜观察和硬度测试。

实验结果与讨论1. 相变规律观察：经过不同热处理工艺后，通过金相显微镜观察发现，碳钢的组织发生了明显变化。

在退火状态下，试样的组织为珠光体和铁素体的混合组织。

经过淬火处理后，试样的组织转变为马氏体。

而经过回火处理后，试样的组织由马氏体转变为珠光体和少量的渗碳体。

这些变化表明热处理工艺对碳钢的组织结构具有显著影响。

2. 硬度测试结果：通过硬度测试，可以评估不同热处理工艺对碳钢硬度的影响。

结果显示，经过淬火处理后，试样的硬度明显提高，达到最大值。

而经过回火处理后，试样的硬度有所降低，但仍高于退火状态。

这说明淬火处理可以显著提高碳钢的硬度，而回火处理则可使其硬度适度下降，同时提高韧性。

3. 性能变化分析：通过对实验结果的分析，可以得出以下结论：a. 淬火处理可以显著提高碳钢的硬度，但会降低其韧性。

适当的回火处理可以在保持一定硬度的同时，提高碳钢的韧性。

b. 不同热处理工艺对碳钢的组织结构有着明显的影响。

珠光体、铁素体、马氏体和渗碳体的相变规律决定了碳钢的性能特点。

c. 热处理工艺的选择应根据具体应用需求，平衡碳钢的硬度和韧性，以满足不同工程要求。

热处理金相组织判定标准
热处理金相组织的判定标准包括以下几个方面：
1. 碳化物的颗粒大小：理想的退火组织中，碳化物颗粒应细小，呈点状或细粒状。

2. 碳化物的分布均匀性：碳化物应均匀分布在铁素体基体上，不应出现局部的密集或稀少。

3. 碳化物的球化程度或形态：碳化物应呈球状或粒状，球化完全，且分布较均匀。

根据这些标准，可以将退火金相组织分为不同的等级。

具体如下：
1. 1级：细点状+细粒状珠光体+局部细片状珠光体。

这是不合格的组织，形成原因是加热不足，部分锻造组织被保留下来。

2. 2级：点状珠光体+细粒状珠光体。

这是优良的合格组织，碳化物颗粒细小呈点状和细粒状，圆度好，分布较均匀。

3. 3级：球状珠光体。

这是良好的合格组织，碳化物颗粒大于2级，球化完全，分布较均匀。

4. 4级：球状珠光体。

这是合格组织，碳化物颗粒较粗，均匀性较差，碳化物分布不均，有的区域密集，有的区域稀少。

在实际应用中，可以根据具体标准和需求对热处理金相组织进行判定。

如有需要，建议咨询专业人士获取准确的信息。

注意：实验报告必须用实验报告专用本写，且必须在实验报告封面写上自己的学号其中绿底的数据为B组数据，仅供参考！实验一碳钢的平衡组织分析及热处理后的组织识别一、实验目的①了解金相试样的制备过程及金相显微镜的使用。

②识别碳钢平衡组织的显微特征并分析成份对组织的影响。

C相图的理解③明确化学成分与组织变化间的关系，加深对Fe－Fe3④识别碳钢热处理后的显微组织特征及其相与组织组成物的分布规律。

二，实验原理认识铁碳合金的平衡组织是分析鉴别钢铁材料质量及性能的基础，所谓平衡组织是指铁碳合金以极为缓慢的冷却速度冷至室温所得到的组织，在一般工业生产及实验条件下，经退火的碳钢组织可以看成是平衡组织。

由Fe－Fe3C相图可以看出，铁碳合金的室温平衡组织组成物有铁素体、渗碳体、珠光体、莱氏体而组成相主要是铁素体，渗碳体（含Fe3CI、Fe3CⅡ、Fe3CⅢ、Fe3C共晶、Fe3C共析等五种）两个基本相。

对于含碳量不同的铁碳合金，由于铁素体和渗碳体的析出条件、质量分数、形态与分布都不同，从而使其经WHNO3＝4％的硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下表现出不同的显微形貌。

三，实验设备及材料设备：金相显微镜材料：待观察的金相试样14个四，实验内容1、碳素钢室温下平衡组织及分析①、材料：20钢状态：退火②、材料：45钢状态：退火③、材料：T8钢状态：退火④、材料：T12 状态：退火2、碳钢热处理组织①、材料：45钢状态：调质（淬火＋高温回火）②、材料：T12钢状态：淬火后低温回火③、材料：20钢状态：渗碳3、合金钢W18Cr4V及铸铁组织观察①、材料：灰口铸铁（HT）状态：铸态②、材料：球墨铸铁（QT）状态：铸态4、其它材料组织说明①、材料：亚共晶白口铸铁状态：铸态②、材料：共晶白口铸铁状态：铸态③、材料：过共晶白口铸铁状态：铸态④、材料：W18Cr4V 状态：淬火后低温回火⑤、材料：H62黄铜状态：退火五，注意事项1、金相试样要干净，不得残留有酒精和浸蚀剂。

金相综合实验报告实验名称: 碳钢成分-工艺-组织-性能综合分析实验专业: 材料科学与工程班级: 材料11（1）指导老师：席生岐高圆小组组长: 仇程希小组成员：齐慧媛李敏朱婧王艳姿闫士琪陈长龙黄忠鹤郭晓波丁江蒋经国庞小通林乐二〇一四年四月三日一、实验目的1.了解碳钢热处理工艺操作；2.学会使用洛氏硬度计测量材料的硬度性能值；3.利用数码显微镜获取金相组织图像，掌握热处理后钢的金相组织分析方法；4.探讨淬火温度、淬火冷却速度、回火温度对45和T12钢的组织和性能（硬度）的影响；5.巩固课堂教学所学相关专业知识，体会材料的成分—工艺—组织—性能之间关系。

二、实验内容1.进行45和T12钢试样退火、正火、淬火、回火热处理，工艺规范参考相关资料；2.用洛氏硬度计测定试样热处理试样前后的硬度；3.制备所给表中样品的金相试样，观察并获取其显微组织图像；4.对照金相图谱，分析探讨本次实验可能得到的典型组织：片状珠光体、片状马氏体、板条状马氏体、回火马氏体、回火托氏体、回火索氏体等的金相特征。

三、实验原理热处理是一种很重要的金属加工工艺方法。

热处理的主要目的是改变钢的性能，热处理工艺的特点是将钢加热到一定温度，经一定时间保温，然后以某种速度冷却下来，从而达到改变钢的性能的目的。

研究非平衡热处理组织，主要是根据过冷奥氏体等温转变曲线来确定。

热处理之所以能使钢的性能发生显著变化，主要是由于钢的内部组织结构发生了的一系列的变化。

采用不同的热处理工艺，将会使钢得到不同的组织结构，从而获得所需要的性能。

钢的热处理基本工艺方法可分为退火、正火、淬火和回火等。

(一)碳钢热处理工艺1.加热温度亚共析钢加热温度一般为Ac3+30-50℃，过共析钢加热温度一般为Ac 1＋30-50℃（淬火）或Acm+50-100℃（正火）。

淬火后回火温度有三种，即：低温回火（150-250℃）、中温回火（350-500℃）、高温回火（500-650℃）。

钢铁中常见的金相组织区别简析一．钢铁中常见的金相组织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6～8o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。

实验三碳钢的热处理工艺对组织与性能的影响一、实验目的1.了解碳钢热处理工艺操作。

2.学会使用洛氏硬度计测量材料的硬度性能值。

3.掌握热处理后钢的金相组织分析。

4.For personal use only in study and research; not for commercial use5.6.探讨淬火温度、淬火冷却速度、回火温度对45和T12钢的组织和性能（硬度）的影响。

7.巩固课堂教学所学相关知识，体会材料的成分-工艺-组织-性能之间关系。

二、实验内容1.45和T12钢试样淬火、回火操作，用洛氏硬度计测定试样热处理前后的硬度。

工艺规范见表6—1。

2.制备并观察标6—2所列样品的显微组织。

3.观察幻灯片或金相图册，熟悉钢热处理后的典型组织：上贝氏体、下贝氏体、片状马氏体、条状马氏体、回火马氏体等的金相特征。

三、概述1．淬火、回火工艺参数的确定。

Fe—Fe3C状态图和C—曲线是制定碳钢热处理工艺的重要依据。

热处理工艺参数主要包括加热温度，保温时间和冷却速度。

（1）加热温度的确定淬火加热温度决定钢的临界点，亚共析钢，适宜的淬火温度为A c3以上30~50℃，淬火后的组织为均匀而细小的马氏体。

如果加热温度不足（<A c3），淬火组织中仍保留一部分原始组织的铁素体，造成淬火硬度不足。

过共析钢，适宜的淬火温度为A c1以上30~50℃，淬火后的组织为马氏体十二次渗碳体（分布在马氏体基体内成颗粒状）。

二次渗碳体的颗粒存在，会明显增高钢的耐磨性。

而且加热温度较A cm低，这样可以保证马氏体针叶较细，从而减低脆性。

回火温度，均在A c1以下，其具体温度根据最终要求的性能（通常根据硬度要求）而定。

（2）加热，保温时间的确定加热、保温的目的是为了使零件内外达到所要求的加热温度，完成应有的组织转变。

加热、保温时间主要决定于零件的尺寸、形状、钢的成分、原始组织状态、加热介质、零件的装炉方式和装炉量以及加热温度等。

实验三碳钢的非平衡组织及常用金属材料显微组织观察实验目的概述实验内容实验方法实验报告思考题一、实验目的1. 观察碳钢经不同热处理后的显微组织。

2. 熟悉碳钢几种典型热处理组织——M、T、S、M回火、T回火、S回火等组织的形态及特征。

3. 熟悉铸铁和几种常用合金钢、有色金属的显微组织。

4. 了解上述材料的组织特征、性能特点及其主要应用。

TOP二、概述1. 碳钢热处理后的显微组织碳钢经退火、正火可得到平衡或接近平衡组织，经淬火得到的是不平衡组织。

因此，研究热处理后的组织时，不仅要参考铁碳相图，而且更主要的是参考钢的等温转变曲线(C曲线)。

为了简便起见，用C曲线来分析共析钢过冷奥氏体在不同温度等温转变的组织及性能（见表3-1）。

在缓慢冷时(相当于炉冷，见图2-3中的V1)应得到100%的珠光体；当冷却速度增大到V2。

时(相当于空冷)，得到的是较细的珠光体，即索氏体或屈氏体；当冷却速度增大到V3时(相当于油冷)，得到的为屈氏体和马氏体；当冷却速度增大至V4、V5，(相当于水冷)，很大的过冷度使奥氏体骤冷到马氏体转变开始点(Ms)后，瞬时转变成马氏体。

其中与C曲线鼻尖相切的冷却速度(V4)称为淬火的临界冷却速度。

转变类型组织名称形成温度范围／℃显微组织特征硬度(HRC)珠光体型相变珠光体(P)>650在400～500X金相显微镜下可以观察到铁索体和渗碳体的片层状组织～20(HBl80～200)索氏体(S)600～650在800一]000X以上的显微镜下才能分清片层状特征，在低倍下片层模糊不清25～35屈氏体(T)550～600用光学显微镜观察时呈黑色团状组织，只有在电子显徽镜(5000～15000X)下才能看出片层状35—40贝氏体型相变上贝氏体(B上)350～550在金相显微镜下呈暗灰色的羽毛状特征40—48下贝氏体(BT)230～350在金相显微镜下呈黑色针叶状特征48～58马氏体型相变马氏体(M)<230在正常淬火温度下呈细针状马氏体(隐晶马氏体)，过热淬火时则呈粗大片状马氏体60～65亚共析钢的C曲线与共析钢相比，只是在其上部多了一条铁素体先析出线，当奥氏体缓慢冷却时(相当于炉冷，如图2-3中V1：)，转变产物接近平衡组织，即珠光体和铁素体。

碳钢材料金相碳钢是一种由铁和碳组成的合金材料，其金相结构对于材料的性能和用途具有重要影响。

金相分析是研究材料金相结构的方法之一，通过显微镜观察和分析材料的金相组织特征，可以了解材料的晶体结构、相含量、相分布等信息，从而评估材料的性能和质量。

碳钢的金相组织主要由铁和碳组成，其中碳的含量在0.02%-2.11%之间。

根据碳钢中碳的含量不同，可以将碳钢分为低碳钢、中碳钢和高碳钢三类。

低碳钢的碳含量较低，具有良好的可焊性和可塑性，适用于制造冷冲压件、焊接结构件等；中碳钢的碳含量适中，具有较高的强度和硬度，适用于制造机械零件和工具；高碳钢的碳含量较高，具有较高的硬度和耐磨性，适用于制造刀具和弹簧等。

金相分析中常用的方法包括光学显微镜观察、腐蚀显微镜观察和电子显微镜观察等。

光学显微镜是最常用的金相观察工具，通过放大样品的金相组织，可以清晰地观察到晶粒的形状、大小和分布情况，进而判断材料的组织类型和相含量。

腐蚀显微镜是一种特殊的显微镜，可以通过对样品进行腐蚀处理，使不同组织的相在显微镜下呈现不同的颜色，从而更清晰地观察到材料的金相结构。

电子显微镜则可以进一步放大样品的金相组织，观察到更细微的细节。

在观察碳钢的金相组织时，可以发现晶粒的形状和大小是一个重要的特征。

碳钢的晶粒主要有铁素体和珠光体两种组织。

铁素体是一种由纯铁组成的组织，具有良好的可塑性和韧性，而珠光体则是由铁和碳组成的固溶体，具有较高的硬度和强度。

碳钢中的晶粒大小与材料的热处理工艺和碳含量有关，通常情况下，经过淬火处理的碳钢晶粒较小，而经过退火处理的碳钢晶粒较大。

除了晶粒的形状和大小，碳钢的金相组织还包括非金属夹杂物和相分布情况。

夹杂物是指存在于金属中的非金属颗粒，如氧化物、硫化物等。

夹杂物会对碳钢的性能产生负面影响，降低其强度和韧性。

相分布是指不同相在材料中的分布情况，对于碳钢而言，相分布的均匀性决定了材料的均匀性和稳定性。

金相分析在材料科学和工程领域具有广泛的应用。

碳钢热处理后的组织（金相分析）发布时间：2009-5-30 13:46:34 关闭该页一、概述碳钢经退火、正火可得到平衡或接近平衡组织，经淬火得到的是非平衡组织。

因此，研究热处理后的组织时，不仅要参考铁碳相图，而且更主要的是参考钢的等温转变曲线（C曲线）。

铁碳相图能说明慢冷时合金的结晶过程和室温下的组织以及相的相对量，C曲线则能说明一定成分的钢在不同冷却条件下所得到的组织。

C曲线适用于等温冷却条件；而CCT曲线（奥氏体连续冷却曲线）适用于连续冷却条件。

在一定的程度上可用C曲线，也能够估计连续冷却时的组织变化。

1、共析钢等温冷却时的显微组织共析钢过冷奥氏体在不同温度等温转变的组织及性能列于表1中。

2、共析钢连续冷却时的显微组织为了简便起见，不用CCT曲线，而用C曲线（图1）来分析。

例如共析钢奥氏体，在慢冷时（相当于炉冷，见图1中的υ1）应得到100%的珠光体；当冷却速度增大到υ2时（相当于空冷），得到的是较细的珠光体，即索氏体或屈氏体；当冷却速度增大到υ3时（相当于油冷），得到的为屈氏体和马氏体；当冷却速度增大至υ4、υ5（相当于水冷），很大的过冷度使奥氏体骤冷到马氏体转变开始点（Ms）后，瞬时转变成马氏体，其中与C曲线鼻尖相切的冷却速度（υ4）称为淬火的临界冷却速度。

图1 图23、亚共析钢和过共析钢连续冷却时的显微组织亚共析钢的C曲线与共析钢相比，只是在其上部多了一条铁素体先析出线，如图2所示。

当奥氏体缓慢冷却时（相当于炉冷，如图2中υ1），转变产物接近平衡组织，即珠光体和铁素体。

随着冷却速度的增大，即υ3>υ2>υ1时，奥氏体的过冷度逐渐增大，析出的铁素体越来越少，而珠光体的量逐渐增加，组织变得更细，此时析出的少量铁素体多分布在晶粒的边界上。

因此，v1的组织为铁素体+珠光体；v2的组织为铁素体+索氏体；v3的组织为铁素体+屈氏体。

当冷却速度为v4时，析出很少量的网状铁素体和屈氏体（有时可见到少量贝氏体），奥氏体则主要转变为马氏体和屈氏体（如图3）；当冷却速度v5超过临界冷却速度时，钢全部转变为马氏体组织（如图6，图7）。