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淬火钢回火时组织转变介绍淬火钢回火是一种常见的热处理工艺，通过控制加热和冷却过程中的温度和时间，可以改善淬火后的钢材组织和性能。
淬火后的钢材通常具有硬度高、脆性大等特点，回火处理可以使其获得一定的韧性和塑性，提高其综合性能。
淬火钢回火的基本原理是通过加热淬火后的钢材到一定温度，然后进行恒温保温一段时间，最后再进行冷却。
在这个过程中，钢材的组织会发生转变，主要表现为马氏体分解、析出出现和晶粒长大。
以下将详细介绍这些组织转变的过程。
淬火后的钢材主要为马氏体，而马氏体是一种脆性组织，回火时需要改变其组织形态。
在回火过程中，钢材受热到一定温度，马氏体开始分解成为一种较为稳定的组织形态，称为回火组织。
回火组织主要由贝氏体、残余奥氏体和回火渗碳体组成。
其中，贝氏体是一种具有韧性和塑性的组织，可以提高钢材的韧性。
残余奥氏体主要是未完全转变的马氏体，其含有适量的碳和合金元素，也具有一定的韧性和塑性。
回火渗碳体是在回火温度下，一部分由马氏体转变而来，富含碳元素，具有一定的韧性。
在回火过程中，马氏体析出出现也是重要的组织转变现象。
大部分马氏体靠较高的回火温度和长时间的回火使其尽量析出出现，以增加钢材的韧性。
马氏体析出的主要方式有两种：一种是基于长时间回火，由于较高温度使马氏体逐渐转变为贝氏体和残余奥氏体，从而使马氏体开始析出出现；另一种是基于高回火温度和短时间回火，使马氏体内部的残余奥氏体转变为贝氏体，从而使马氏体开始析出出现。
无论是哪种方式，都可以通过在适当的时间和温度下进行回火处理来增加马氏体的析出出现，提高钢材的韧性。
晶粒长大是淬火钢回火过程中的另一种组织转变。
在淬火过程中，钢材的晶粒会因快速冷却而变小，而小晶粒往往与碳化物结合更紧密，导致材料更加脆性。
回火时，由于较高的温度和较长的时间，晶粒开始重新长大，形成较大的晶粒。
较大的晶粒可以形成多个晶界，使得材料更加具有韧性。
总结起来，淬火钢回火时组织转变主要包括马氏体分解、马氏体析出出现和晶粒长大。
45钢回火后的组织
45钢回火后的组织应该是晶粒细小均匀的马氏体，其组织断面根
据回火温度而不同。
当45钢在250℃~400℃条件下回火时，回火后的
组织样子很多，但常见的有晶粒宏观观察中几乎可以看不到的极细马
氏体，这样的组织叫做真空退火(VACRON)状态。
当45钢在400℃~500℃条件下回火时，回火后的组织将会有一定程度的细化和析出，组织中
会出现明显的小晶粒，叫做室温退火(NORON)状态。
此外，45钢在500℃~600℃条件下回火的时候，马氏体的细化析
出会进一步加强，晶粒的大小有较大的差异，宏观观察下可以看到较
大的晶粒，叫做淬火退火(FILLON)状态。
当45钢在600℃~700℃条件
下回火时，由于淬火温度太高，回火组织会出现较多的马氏体细化和
析出，组织中出现大量的大晶粒，宏观观察下可以看到较大的晶粒，
叫做淬火析出状态。
综上所述，45钢回火后的组织由于回火温度不同而有很大差别，
其大致可以分为真空退火(VACRON)状态、室温退火(NORON)状态、淬火
退火(FILLON)状态和淬火析出状态。
晶粒细小均匀的马氏体是45钢回
火后的最理想的组织状态，这样的组织具有比较好的性能和抗拉强度。
45钢回火后的组织
抛光回火是指将金属材料暴露在220℃到310℃之间的临界温度范围，然后迅速冷却，以形成硬化膜并把它准备好去除抛光和回火作用。
45钢通常在此类回火下表现出出色的性能和坚硬的外观，特别是其耐
磨性和强度。
由于45钢的合金结构中含有大量的马氏体，因此抛光回火后，它
的马氏体会变得稳定，而且马氏体的分布和大小也会发生变化。
随着
回火处理的深入，马氏体的尺寸可能会随之减小，导致45钢变得更加
坚硬。
此外，在45钢抛光回火后，它的组织发生了一些改变，从组织上看，45钢具有均匀的马氏体结构，由于抛光回火后的45钢组织中产生
了大量的析出物，因此45钢组织中含有较多的析出物，这些析出物是
由于回火处理后45钢中形成的少量铁素体析出而成的。
总之，45钢抛光回火后，它的组织结构是均匀的，由大量的马氏
体组成，其中还有一少量的析出物，这些析出物是回火处理后形成的，因此45钢经过抛光回火后会变得更加坚硬，并在实际应用中表现出优
异的性能和坚硬的外观。
实验（实习）报告
实验名称钢的热处理及热处理后显微组织的观察班级姓名
组别学号
五、实验报告要求
1.按实验结果完成下表
45 T12 测
试记录
加热温度保温
时间
冷却
时间
回火
温度
硬度
HRC
加热
温度
保温
时间
冷却
时间
回火
温度
硬度
HRC
860℃10min
空冷
5min
无
780℃10min
水冷
0.5min
无油冷
2min
无
水冷
0.5min
无
水冷
0.5min
200℃
10min
水冷
0.5min
400℃
10min
水冷
0.5min
600℃
10min
2.在显微镜下观察45 钢的退火、正火、淬火、回火处理后的组织，并在下图中绘出组织特征，标明热处理状态。
3.在显微镜下观察T12 的淬火、回火后组织，并在下图中绘出组织特征，标明热处理状态。
碳钢热处理后的显微组织观察与分析实验目的实验说明实验内容实验方法指导实验报告要求思考题一：实验目的(1)观察和研究碳钢经不同形式热处理后显微组织的特点。
(2)了解热处理工艺对碳钢硬度的影响。
二：实验说明碳钢经热处理后的组织可以是接近平衡状态(如退火、正火)的组织，也可以是不平衡组织(如淬火组织)。
因此在研究热处理后的组织时，不但要用铁碳相图，还要用钢的C曲线来分析。
图1为共析碳钢的C曲线，图2为45钢连续冷却的CCT曲线。
图1 共析碳钢的c曲线图2 45钢的CCT曲线C曲线能说明在不同冷却条件下过冷奥氏体在不同温度范围内发生不同类型的转变过程及能得到哪些组织。
1．碳钢的退火和正火组织亚共析碳钢(如40、45钢等)一般采用完全退火，经退火后可得接近于平衡状态的组织，其组织形态特征已在实验l中加以分析和观察(图3)过共析碳素工具钢(如T10、T12钢等)则采用球化退火，T12钢经球化退火后，组织中的二次渗碳体和珠光体中的渗碳体都呈球状(或粒状)，图中均匀分散的细小粒状组织就是粒状渗碳体。
2．钢的淬火组织含碳质量分数相当于亚共析成分的奥氏体淬火后得到马氏体。
马氏体组织为板条状或针状，20钢经淬火后将得到板条状马氏体。
在光学显微镜下，其形态呈现为一束束相互平行的细条状马氏体群。
在一个奥氏体晶粒内可有几束不同取向的马氏体群，每束条与条之间以小角度晶界分开，束与束之间具有较大的位向差，如图4所示。
图3 T12 钢球化退火组织图4 低碳马氏体组织45钢经正常淬火后将得到细针状马氏体和板条状马氏体的混合组织，如图5所示。
由于马氏体针非常细小，故在显微镜下不易分清。
45钢加热至860℃后油淬，得到的组织将是马氏体和部分托氏体(或混有少量的上贝氏体)，如图6所示。
碳质量分数相当于共析成分的奥氏体等温淬火后得到贝氏体，如T8钢在550~350℃及350℃~ Ms温度范围内等温淬火，过冷奥氏体将分别转变为上贝氏体和下贝氏体。
钢的热处理及热处理后的显微组织观察实验报告罗毅晗2014011673一、实验目的（1）熟悉钢的几种基本热处理操作：退火、正火、淬火、回火。
（2）了解加热温度、冷却速度、回火温度等主要因素对45钢热处理后性能（硬度）的影响。
（3）观察碳钢热处理后的显微组织。
二、概述钢的热处理就是利用钢在固态范围内的加热、保温和冷却，以改变其内部组织，从而获得所需要的物理、化学、机械和工艺性能的一种操作。
热处理的基本操作有退火、正火、淬火、回火等。
进行热处理时，加热温度、保温时间和冷却方式是最重要的三个基本工艺因素。
三、实验内容加热温度冷却方法回火温度洛氏硬度洛氏硬度洛氏硬度平均值860℃水冷﹨52.0 52.1 52.6 52.2 860℃油冷﹨20.2 23.4 19.1 20.9 860℃空冷﹨94.1 94.6 94.2 94.3 860℃炉冷﹨86.0 85.2 85.7 85.6 860℃水冷200℃51.9 52.0 52.1 52.0 860℃水冷400℃34.8 35.3 35.7 35.3 860℃水冷600℃20.3 21.5 19.6 20.5显微组织观察45钢860℃气冷索氏体+铁素体45钢860℃油冷马氏体+屈氏体45钢860℃水冷马氏体45钢 860℃水冷+600℃回火回火索氏体T12钢 760℃球化退火球化体T12钢 780℃水冷+200℃回火回火马氏体+二次渗碳体+残余奥氏体T12钢 1100℃水冷粗大马氏体+残余奥氏体四、实验分析1.火温度而言，淬火温度越高，硬度越高。
但是一旦达到过高温度会导致形成的马氏体，使得力学性能恶化。
2.火介质而言，硬度大小：空冷>炉冷>水冷>油冷。
3.火温度而言，回火温度越高，硬度越低。
图像：分析原因：①据铁碳相图，淬火温度升高，45钢（亚共析钢）中铁素体含量减少，珠光体含量提高，而珠光体硬度很高，铁素体硬度低，导致硬度提高。
②根据C曲线，对亚共析钢的连续冷却，空冷生成F+S，炉冷生成F+P，水冷产生M，油冷产生T+M。
碳钢的热处理后组织观察碳钢是一种含碳量较高的合金钢，主要成分是铁和碳。
它具有优良的可加工性、强度和耐磨性。
碳钢经过热处理后，能够改变其组织和性能，使其满足不同应用的要求。
热处理是通过加热和冷却的方式，改变钢材的组织和性能。
碳钢的热处理包括退火、正火、淬火和回火等过程。
首先是碳钢的退火处理。
退火是将钢材加热到一定温度，然后在适当的条件下进行冷却，以达到使钢材组织中的晶粒细化和均匀化的目的。
退火后的碳钢，晶粒尺寸减小，晶界的清晰度增加，硬度下降，韧性提高。
退火处理可以消除应力、改变钢材的硬度和强度，提高其加工性能。
其次是碳钢的正火处理。
正火是将钢材加热到一定温度，然后冷却到室温。
正火处理可以提高碳钢的硬度和强度，改善其耐磨性和切削性能。
通过正火处理，碳钢的晶粒尺寸更加均匀，组织更加紧密，硬度更高。
接下来是碳钢的淬火处理。
淬火是将钢材加热到高温后迅速冷却至室温。
淬火处理使得碳钢组织变为马氏体组织，表面硬度极高，内部组织变脆，但具有较好的耐磨性。
淬火处理后的碳钢通常具有高硬度、高强度和较低的韧性，常用于制作刀具、弹簧和齿轮等。
最后是碳钢的回火处理。
回火是将经过淬火处理的钢材再次加热到一定温度，然后进行冷却。
回火处理可以改变淬火处理后的组织，消除淬火时引入的内应力，并提高碳钢的韧性和可靠性。
回火处理后的碳钢具有较好的韧性、耐磨性和抗冲击性，适用于制作机械零件和工具。
总之，碳钢经过热处理后，其组织和性能得到改善，能够满足不同应用的要求。
不同的热处理方法和工艺参数会导致不同的组织结构和性能。
因此，在实际应用中，根据具体要求选择适当的热处理方法，可以使碳钢发挥最佳性能。
45钢回火后的组织
45钢是一种经过特定热处理过程（即为回火处理）得到的普通碳
素结构钢，其热处理过程又叫做“重火”，目的就是为了使钢中的晶
格结构在经受力学调整后能够获得某种期望的力学性能。
45钢的回火
处理温度一般在800-850摄氏度之间，回火时间约为2小时，回火完
成后，钢材表面经过水浴冷却以及油淬火处理，最终形成一种新的组
织形态。
45钢回火后的组织主要是回火后完成析出变化，包括表面析出体、表面多层析出体以及内部析出体等。
该钢回火后，表面析出体主要是
淡钢灰、贝氏体、珠光体、低碳量型白口灰、脱氮灰特性部分组织，
而在内部则形成了马氏体、贝氏体、珠光体、素铁等组织。
这也意味
着45钢的热处理完成后可以得到高强度、高延伸率、易焊性强和较高
的耐磨性能。
45钢回火后的组织还具有高热导率、良好的韧性和不锈性的特点，因此它也用于制造各种器械元件，如铰链、拉链、彩色螺丝以及扭刀等。
由于45钢适于淬火处理，通常用于精密和工程机械加工以及制造
飞机叶片、汽车零部件、工程机械零部件、大型压缩机和各类精密工
具等。
此外，45钢回火后的组织还具有良好的机械性能和可塑性，因此
也可以用于制造汽车零部件、电子元件等内紧容器钢件和模具材料。
由于其具有良好的抗冲击性能、耐磨性能和高回火性能，因此广泛用
于汽车、机床、航空航天、船舶、石油化工等行业中制造零部件。
钢的热处理组织分析判断方法访问次数：102 发布日期：[2008/08/13]金属的热处理是否合格,重要的判断是金相组织,下面将简要介绍热处理的分析判断方法.一、观察方法：1、观察组织成物和种类钢热处理后，根据热处理种类和材料的不一样，组织成物可能是一种或多种。
如马氏体，马氏体+残余奥氏体，单一珠光体，单一奥氏体，铁素体+珠光体，铁素体+马氏体+碳化物等等。
金相观察时，首先要判断被观察组织中有几种组织组成物，是单一组成物，还是两种或多种组成物。
在组织组成物中，某一组成物可以是单一相，如铁素体或奥氏体等单相；也可以是两相或多相混合组成或化合物，如珠光体是铁素体与渗碳体的机械混合物，各种碳化物等。
不同的组成物有不同的形态特征，利用这些特征可以快速的识别：不同的组成物受溶液浸蚀的程度不同，使得其在金相显微镜下具有不同的明暗程度或不同的色彩差；不同组成物形成的先后顺序不一样，其形态也不一样，最先形成的总是从奥氏体晶界开始形核；各组成物形成的原理不一样，形态也有差异。
通过这些就可以判别被观察物的组成种类。
大多数情况下，能够观察到几种不同明暗程度或几种形态不同的部份，就可以判定有几种组成物。
2、观察形态组织组成物的形态是我们判别组成物的极其重要的依据之一。
一些特定组织具有极显著的特征，如典型的珠光体具有层片状（或称指纹状）特征，一看就知道是珠光体；羽毛状物是上贝氏体。
白色的块状物不是铁素体就是奥氏体或碳化物，黑色针状物不是马氏体就是下贝氏体，沿晶分布的白色块状或针状肯定是铁素体或碳化物（渗碳体）两者之一等等。
要观察组织物是片状、针状、块状、颗粒状、条状、网状或者是其它什么形状。
有时，还要精细观察是单一相还是复合相。
在观察中要注意试样的浸蚀程度，只有合理的浸蚀，各种组织才会正确的显现出来，同时，制样也很关键，错误的制样可能导致对组成物的错误判断。
由于制样和浸蚀问题，导致的判断错误在新手中屡见不鲜。
在观察中还要注意，对于观察到的白色或黑色物，不要轻易就认为是一种组成物。
实验三 碳钢热处理后的显微组织观察一、实验目的1、观察碳钢热处理后的显微组织。
2、了解热处理工艺对钢组织和性能的影响。
二、概述碳钢经热处理后的组织，可以是平衡或接近平衡状态(如退火、正火)的组织，也可是不平衡组织(如淬火组织)。
因此在研究热处理后的组织时，不但要参考铁碳相图，还要利用C 曲线。
铁碳相图能说明慢冷时不同碳含量的铁碳合金的结晶过程和室温下的组织，及相的相对量。
C 曲线则能说明一定成分的铁碳合金在不同冷却条件下的转变过程，及能得到哪些组织。
1、钢冷却时的转变1)共析钢过冷奥氏体连续冷却后的显微组织 为了简便起见，不用C(丁曲线而是用C 曲线来分析。
共析钢在慢冷时(见图16—24中的V 1)，将全部得到珠光体。
冷速增大到V 2时，得到片层更细的珠光体，即索氏体或屈氏体。
冷速再增大到V 3时，得到屈氏体和部分马氏体。
而冷却速度增大到V 4，V 5时，奥氏体一下被过冷到马氏体转变始点(Ms)以下，转变成马氏体。
由于共析钢的马氏体转变终点在室温以下(－50℃)，所以在生成马氏体的同时保留有部分残余奥氏体。
与C 曲线鼻尖相切的冷速(V 4)称为淬火的临界冷却速度。
2)亚共析钢过冷奥氏体连续冷却后的显微组织 亚共析钢的C 曲线与共析钢的相比，上部多了一条铁素体析出线，如图16—25所示。
当奥氏体缓慢冷却时，(见图16—25中的V 1)，转变产物接近于平衡状态，显微组织是珠光体和铁素体。
随着冷却速度的增大，例如由V 1→V 2→V 3时，奥氏体的过冷度越大，析出的铁素体越少，而共析组织(珠光体)的量增加，碳含量减少，共析组织变得更细。
这时的共析组织实际上为伪共析组织。
析出的少量铁素体多分布在晶粒的边界上。
因此，由V 1→V 2→V 3时，显微组织的变化是：铁素体+珠光体→铁素体+索氏体→铁素体+屈氏体。
当冷却速度为V 4时，析出的铁素体极少，最后主要得到屈氏体和马氏体。
当冷却速度超过临界冷却速度后奥氏体全部转变为马氏体。
高速钢回火后的组织高速钢是一种具有优异切削性能和热稳定性的工具钢，其组织状态对其性能起着重要影响。
回火是高速钢热处理过程中的一道关键工序，通过回火可以调整高速钢的硬度、韧性和耐磨性，从而满足不同工况下的使用要求。
高速钢回火后的组织主要包括马氏体、残余奥氏体、碳化物和铁素体等相组成。
回火温度和时间对高速钢组织的影响非常显著，不同的回火工艺可以得到不同的组织结构和性能。
在高温回火过程中，高速钢中的马氏体开始分解，生成残余奥氏体和铁素体。
马氏体是高速钢的硬化组织，具有较高的硬度和脆性，而残余奥氏体和铁素体则是高速钢的韧性组织，能够提高高速钢的韧性和抗冲击性。
回火过程中，马氏体的分解速度和形成的残余奥氏体的量取决于回火温度和时间的选择。
回火温度过高或回火时间过长会导致高速钢的硬度和强度降低，从而降低其切削性能和耐磨性。
过低的回火温度或过短的回火时间则无法充分分解马氏体，高速钢的硬度和强度仍然较高，容易发生断裂和磨损。
在回火过程中，高速钢中的碳化物也会发生变化。
碳化物是高速钢中的主要强化相，它能够提高高速钢的硬度和耐磨性。
回火过程中，碳化物会发生溶解和再析出的过程，从而影响高速钢的硬度和耐磨性。
适当的回火工艺可以使碳化物均匀分布在高速钢基体中，提高高速钢的耐磨性和切削性能。
除了回火温度和时间外，高速钢的初始组织状态也对回火后的组织和性能有一定影响。
高速钢的初始组织通常包括淬火组织、淬火回火组织和退火组织。
不同的初始组织状态会影响高速钢回火后的相变和组织结构，进而影响高速钢的性能。
高速钢回火后的组织是由马氏体、残余奥氏体、碳化物和铁素体等相组成的。
回火温度和时间的选择、初始组织状态的影响以及碳化物的变化都会对高速钢的性能产生重要影响。
因此，在高速钢热处理过程中，合理选择回火工艺是保证高速钢性能优异的关键步骤。
只有在理解高速钢回火后的组织特点的基础上，才能制定出适合不同应用场景的高速钢热处理工艺，从而提高高速钢的使用寿命和性能稳定性。
实验2 钢的普通热处理及组织观察一、实验目的1．掌握退火、正火、淬火热处理工艺的操作方法，掌握根据零件硬度要求来选择回火温度的原则。
2. 熟悉连续冷却转变速度对钢的组织和硬度的影响规律；熟悉回火温度对淬火马氏体分解产物及硬度的影响。
3. 了解淬火钢回火脆性发生的温度范围，理解回火后采用不同冷却方式的涵义。
4.对钢热处理后的组织进行金相观察。
二、实验原理钢的热处理是指将钢在固态下加热、保温和冷却，以改变钢的组织结构，获得所需要性能的一种工艺。
最基本的热处理工艺包括退火、正火、淬火及回火。
热处理后组织的分析，要借助于等温转变曲线。
以图1-1共析碳钢的等温转变曲线为例，图中的V1连续冷却速度相当于炉冷，叫作退火。
获得粗片状的珠光体。
V2相当于空冷，为正火。
获得较细片状的索氏体。
V3相当于油冷，为淬火。
获得了托氏体加马氏体的混合组织。
V4相当于水冷，为淬火。
其冷却速度大于马氏体临界冷速，获得马氏体。
图1-1 共析钢等温冷却曲线由获得的组织可分析判断硬度的大小。
显而易见，炉冷后的硬度小于空冷后的硬度，油冷后的硬度小于水冷后的硬度。
1. 退火将钢加热至适当温度保温，然后缓慢冷却（炉冷）的热处理工艺叫做退火。
退火的种类很多，常用的有完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火、去应力退火、再结晶退火。
一般情况下，亚共析钢加热至A c3+（30～50）℃（完全退火）；共析钢和过共析钢加热至A c1+（10～20）℃（球化退火）；2. 正火其方法是将钢加热到相变点以上完全奥氏体化后，在空气中冷却。
正火的加热温度比退火高，一般为Ac3或Ac cm以上（30～50）℃。
保温时间主要取决于工件有效厚度和加热炉的型式，如在箱式炉中加热时，可以每毫米有效厚度保温一分钟计算。
保温后一般可在空气中冷却。
3. 淬火将钢加热到相变点以上，使钢发生奥氏体化，然后保温一定时间，以大于马氏体临界冷却速度Vc的速度进行快冷，使过冷奥氏体发生马氏体转变的热处理工艺，称为淬火。
65mn钢400度回火组织65Mn钢是一种常用的弹簧钢，其主要成分为碳、硅、锰、磷、硫等元素。
回火是65Mn钢热处理的一种方法，通过加热和冷却过程，调整钢材的组织结构和性能。
本文将着重介绍400度回火后的65Mn钢的组织特点和性能变化。
一、400度回火对65Mn钢的组织影响回火是通过加热钢材至一定温度，然后冷却至室温的过程。
在400度回火过程中，65Mn钢的组织发生了一系列变化。
首先，回火温度的选择对钢材的硬度和韧性有着重要影响。
400度回火温度较高，可以有效降低钢材的硬度，提高其韧性。
其次，回火过程中，钢材的马氏体开始转变为较为稳定的回火组织。
回火组织的特点是细小的珠光体和残余奥氏体的混合体，具有较好的韧性和可塑性。
最后，400度回火还可以消除钢材的应力，提高其抗变形能力。
二、400度回火后的65Mn钢的性能变化1.硬度：400度回火能够显著降低65Mn钢的硬度。
回火后的65Mn 钢硬度适中，既具备一定的刚性，又有较好的韧性，适合用于制作弹簧和其他需要弯曲变形的零件。
2.韧性：400度回火使65Mn钢的韧性得到提高。
回火后的钢材具有较好的延展性和抗冲击性，能够承受较大的变形和冲击负荷，不易断裂。
3.耐磨性：400度回火后的65Mn钢表面形成了一层坚硬的氧化皮，提高了钢材的耐磨性。
因此，回火后的65Mn钢常用于制作需要耐磨性能的机械零件，如刀具、弹簧等。
4.塑性：400度回火后，65Mn钢的塑性有所提高。
回火后的钢材具有较好的可塑性，易于加工成型，适用于各种复杂形状的零件加工。
5.热处理稳定性：400度回火可以提高65Mn钢的热处理稳定性。
回火后的钢材具有较低的应力和变形倾向，能够保持较好的尺寸稳定性，不易产生变形和开裂等问题。
三、400度回火的适用范围400度回火适用于65Mn钢的淬火后处理，可以调整钢材的性能以满足不同的使用要求。
回火后的65Mn钢广泛应用于机械制造、汽车制造、电子设备等领域。
碳钢的热处理及非平衡组织观察碳钢是指含有0.02%至2.11%碳的铁碳合金，是最常见的钢材之一、热处理是通过加热和冷却等工艺来改变材料的物理和力学性能的过程。
在碳钢的热处理中，常见的工艺包括退火、正火、淬火和回火等，各个工艺对应的非平衡组织观察也有所不同。
首先是退火工艺。
退火是将钢材加热到一定温度，然后缓慢冷却的过程。
通过退火处理，碳钢中的过饱和固溶体会形成晶粒，同时还能消除应力和负的显微组织。
在退火过程中，可以观察到一些非平衡组织。
例如，在较高温度下（通常在固溶体区域内），钢材中的过饱和固溶体形成的亚结构可以通过电子显微镜进行观察。
此外，通过退火处理，钢材中的非均匀位错分布和析出相等也可以被观察到。
其次是正火工艺。
正火是将钢材加热到一定温度，然后用适当速度冷却的过程。
正火处理在提高材料硬度和强度方面非常有效。
在正火过程中，可以观察到非平衡组织的形成。
例如，在冷却速率较高的情况下，钢材中会形成马氏体，在金相显微镜下可以观察到马氏体的形貌和分布。
此外，正火处理还可以导致一些晶体缺陷的形成，如晶界偏析、位错堆积等，这些缺陷可以通过电子显微镜和X射线衍射来观察。
然后是淬火工艺。
淬火是将钢材加热至临界温度以上，然后迅速冷却的过程。
淬火处理可以获得高硬度和高强度的钢材。
在淬火过程中，可以观察到许多非平衡组织。
例如，在冷却速率非常快的情况下，钢材中的奥氏体会发生相变，形成马氏体。
在金相显微镜下，可以观察到马氏体的形貌和分布，并通过衍射技术来分析其结构。
最后是回火工艺。
回火是将淬火后的钢材再次加热至较低温度，然后适当冷却的过程。
回火处理可以改善淬火后的钢材的韧性和稳定性。
在回火过程中，可以观察到一些非平衡组织的形成和变化。
例如，在回火温度较高的情况下，马氏体会开始分解，形成回火马氏体和残留奥氏体。
通过金相显微镜和衍射技术，可以观察到这些非平衡组织的形貌和分布，并进一步分析其对材料性能的影响。
综上所述，碳钢的热处理对材料的物理和力学性能具有显著的影响。
45钢回火后的组织
45钢是一种常见的碳素结构钢，经过回火处理后，其组织表现出
一定的特征。
回火是一种热处理过程，通过控制温度和时间，调整金
属的机械性能和组织结构。
在45钢回火后，其组织会经历一系列变化，这对于钢材的性能和用途具有重要影响。
首先，在45钢回火后，晶粒的结构得到优化。
回火过程中，高温
时的大晶粒逐渐细化，形成均匀的晶粒结构。
这有助于提高钢材的强
度和韧性，使其在实际应用中更为可靠。
此外，细小的晶粒结构还有
助于提高45钢的加工性能，使其更易于切削和成形。
其次，在回火过程中，45钢的硬度会得到适度的降低。
原始的淬
火状态下，钢材可能会过硬，使其脆性增加。
而通过回火，可以使钢
的硬度在合适范围内，既保持一定的强度，又降低了脆性，提高了钢
材的韧性。
这使得45钢在受到冲击或挤压等外力作用时，具备更好的
抗变形能力。
此外，45钢回火后的组织还表现出一定的残余应力状态。
在回火
过程中，由于温度的变化，钢材内部可能形成一些残余应力。
这些应
力虽然在一定程度上影响了材料的综合性能，但通过适当的回火工艺
控制，可以减小残余应力的影响，使钢材更加稳定。
总体而言，45钢回火后的组织经过精心调控，既保持了一定的硬
度和强度，又提高了韧性和加工性能。
这使得该钢材在机械制造、建
筑结构等领域得到广泛应用。
需要注意的是，在具体的生产过程中，
回火工艺的参数和控制是关键因素，对于获得理想的组织和性能十分
重要。
钢的回火组织观察
一、实验目的与要求
认识和掌握回火温度对淬火钢组织和性能的影响。
二、实验设备
1. 中温箱式炉
2. 10﹪NaCl水溶液、机油、淬火槽
3. 洛氏硬度计
4. 磨样、抛光及浸蚀设备与材料
5. 金相显微镜
6. 试样材料：
钢号：20、45、T8、GCr15
尺寸：Φ10～15×20～25mm
三、实验原理
淬火钢组织不稳定，回火时释放应力、发生组织转变得到相应的性能，有其规律。
碳钢回火时装周变化过程：
1. 马氏体中碳原子偏聚
20～100℃，马氏体中碳的偏聚：碳原子向板条马氏体中的位错线附近的间隙位置偏聚，或在片状马氏体中的孪晶界面上偏聚形成许多微小的高碳区域。
2. 100℃～250℃马氏体的分解（碳含量大于0.2﹪的钢）：低碳（碳含量小于0.2﹪）马氏体中碳原子将继续偏聚，高碳马氏体中过饱和的碳原子脱溶，在孪晶面上沉淀析出与母相共格的亚稳定ε碳化物（Fe2.4C）。
3. 200℃～300℃残余奥氏体分解（碳含量大于0.4﹪的钢）：残余奥氏体转变为下贝氏体或回火马氏体。
4. 250℃～400℃，高碳M中的ε–碳化物转化为较稳定的θ–碳化物（Fe3C）,低碳马氏体中偏聚区内将直接析出θ–碳化物（Fe3C）。
5. 400℃～650℃，α一相回复再结晶，Fe3C球化和粗化：α一相随回火温度的升高，将有原针状或板条状逐渐转变为多边形的位错密度低的铁素体新晶粒，而渗碳体为降低表面能，由片状转变为球状，进而不断粗化。
生产中常常按回火组织的特征，把回火组织氛围三种：
回火马氏体：
淬火钢在250℃以下回火后，高碳钢得到回火马氏体+残余奥氏体组织，在显微镜下回火马氏体的颜色比淬火马
氏体深，但仍保持针状；
中碳钢则仍保持片状马氏体和条状马氏体的混合组织形态，其中片状马氏体的颜色较深；
低碳马氏体则仍为单相组织与淬火马氏体相比，区别不大，形状仍为板条状，在相同腐蚀条件下，颜色大致相同。
回火马氏体具有高的强度和硬度。
回火屈氏体：
经350℃～500℃中温回火后得到回火屈氏体，原马氏体形态不变，渗碳体呈极细小的颗粒状，在光学显微镜下难以看清，经腐蚀后较回火马氏体为深。
回火屈氏体具有较高的弹性和良好的塑性及韧性
3. 回火索氏体：
在500℃～650℃回火后得到回火索氏体组织。
金相特征是多边形铁素体加粒状渗碳体。
此时碳化物已聚集长大和球化，而α一相已发生回复和再结晶而成为等轴状。
45钢就是这样的组织特征。
而某些合金钢，铁素体仍会保持原针状形态，如38CrMoAl淬火后640℃回火一小时其中最中仍然有许多铁素体保持了马氏体的形态和位向。
回火索氏体具有高的综合力学性能。
四、实验步骤
1. 全班分两组，每次一组。
2. 每大组分成四小组，每小组持一种材料，每人得一块试样。
3. 按表2-1进行淬火，淬火后测定硬度，最后磨制金相样品观察组织，将结果记录于表2-1中。
4. 先按小组进行金相观察，识别不同回火工艺下的回火组织，并画出组织示意图。
然后，各小组交换互相观察金相样品。
