第六节金属铸锭的工宏观组织与缺陷
金属的铸态组织包括：
铸态组织包括晶粒的大小、形状和取向，合金元素和杂质的分布以及铸锭中的缺陷如缩孔、气孔等等。
因此应该了解铸锭或铸件的组织及其形成规律,并设法改善铸锭或铸件的组织
对铸件来说，铸态组织直接影响到它的机械性能和使用寿命；对铸锭来说，铸态组织不但影响到它的压力加工性能，而且还影响到压力加工后的金属制品的组织及性能。
一，铸锭三晶区的形成
纯金属铸锭的宏观组织通常由三个晶区所组成
即外表层的细品区，中间的柱状晶区和心部的等轴晶区，如图2-33所示。
根据浇注条件的不同铸锭中晶区的数目及其相对厚度可以改变
()一表层细晶区
表层细晶区或激冷层的形成：
当高温的金属液体倒入铸型后，结晶首先从型壁处开始。这是由于温度较低的模壁有强烈地吸热和散热作用，使靠近型壁的一薄层液体产生极大地过冷，加上模壁可以作为非均匀形核的基底，因此在此一薄层液体中立即产生大量的晶核，并同时向各个方向生长。由于晶核数目很多，故邻近的晶粒很快彼此相遇，不能继续生长，这样便在靠近模壁处形成一很细的薄层等轴晶粒区。又称为激冷区
表层细晶区的形核率和厚度决定于下列因素：
1.模壁的形核能力以及模壁处所能达到的过冷度大小，后者主要依赖于铸型的表面温
度、铸型的热传导能力和浇注温度等因素。
2.如果铸型的表面温度低，热传导能力好，以及浇注温度较低的话，便可以获得较大
的过冷度，从而使形核率增加，细晶区的厚度即可増大。
3.相反，如果浇注温度髙，铸锭模的散热能力小而使其温度很快升高的活，就可大大
降低晶核数目，细品区的厚度也要减小。
表层细晶区性能厚度及其他：
1.细晶区的晶粒十分细小，组织致密，力学性能很好。
2.但由于细晶区的厚度一般都很薄，有的只有几个毫米厚，因此没有多大的实际意义。()二柱状晶区：
柱状晶区由垂直于模壁的粗大的柱状晶所构成
上述种种原因均使液态金属冷却减慢温度梯度变得平缓：
在表层细晶区形成的同时，一方面模壁的温度由于被液态金属加热而迅速升高，另一方面由于金属凝固后的收缩，使细晶区和型壁脱离，形成一空气层，给液态金属的继续散热造成困难。此外，细品区的形成还释放出了大量的结晶潜热，也使型壁的温度升离，上述种种原因均使液态金属冷却减慢，温度梯度变得平缓，这时开始形成柱状晶区。
这时开始形成柱状晶区这是因为：
●尽管在结晶前沿液体中有适当的过冷度,这一过冷度很小，使之不能生成新的晶核，
但它有利于细晶区靠近液相的某些小晶粒的继续长大，而离柱状品前沿稍远处的液态金属尚处于过热之中，无法另行生核，因此结晶主要靠晶粒的继续长大来进行。
●垂直于型壁方向散热最快，因而晶体沿其相反方向择优生长成柱状晶。晶体的长大
速度是各向异性的，一次轴方向长大速度最大,但是由于散热条件的影响，因此只有那些一次晶轴垂直于型壁的晶粒长大速度最快，迅速地优先长入液体中，如图2-35所示。
由于这些优先成长的晶粒并排向液体中生长，侧面受到彼此的限制而不能侧向生长，只能沿散热方向生长，结果便形成了柱状晶区。
铸造织构或结晶织构：
各柱状晶的位向都是一次晶轴方向，例如立方晶系各个柱状晶的一次晶轴都是001方向,结果柱状晶区在性能上就显示出了各向异性，这种晶体学位向一致的铸态组织称为铸造织构或结晶织构
柱状晶区形成的内因和外因：
由此可见，柱状品区形成的外因是散热的方向性，内因是晶体生长的各向异性。
柱状晶的长大速度：
柱状品的长大速度与已凝固固相的浓度梯度和液相的温度梯度有关。固相的温度梯度越大，或液相的温度梯度越小时，则柱状晶的长大速度便越大。
穿晶组织以及穿晶组织的4个形成条件：
1.如果已结晶的固相的导热性好
2.散热速度很快
3.始终能保待定向散热
4.并且在柱状晶前沿的液体中没有新形成的晶粒阻挡
5.那么柱状晶就可以一直长大到铸锭中心，直到与其它柱状晶相遇而止，这种铸锭组
织称为穿晶组织,如图2.36所示
柱状晶区组织性能特点：
1.组织致密：在柱状晶区中，晶粒彼此间的界面比较平直，气泡缩孔很小，所以组织
比较致密。
2.柱间晶界或弱面：
a)但当沿不同方向生长的两组柱状晶相遇吋，会形成柱晶间界。
b)柱晶间界是杂质、气泡、缩孔比较富集的地区，因而是铸锭的脆弱结合面，简
称弱面。
c)例如在方形铸锭中的对角线处就很容易形成弱面，当压力加工时，易于沿着这
些弱面形成裂纹或开裂。
3.此外，柱状晶区的性能有方向性
a)对塑性好的金属与合金，即使全部为柱状晶组织，也能顺利通过热轧而不致开
裂。
b)而对塑性差的金属或合金，如钢铁和镍合金等，则应力求避免形成发达的柱状
晶区，否则往往导致热轧开裂而产生废品
()三中心等轴晶区
中心等轴晶区的形成：
●随存柱状晶的发展，经过散热，铸锭中心部分的液态金厲全部降至熔点以下，再加
上液态金属中杂质等因素的作用，满足了形核对过冷度的要求，于是在整个剩余液体中同时形核。
●由于此时的散热已经失去了方向性，晶核在液体中可以自由生长，在各个方向上的
长大速度差不多相等，因此即长成了等轴晶。
●当它们长到与柱状品相遇，全部液体凝固完毕后，即形成明显的中心等轴晶区
与柱状晶区相比
1.等轴晶区的各个晶粒在长大时彼此交叉，枝杈间的搭接牢固，裂纹不易扩展
2.不存在明显的弱面；
3.各晶粒的取向各不相同，其性能也没有方向性。
4.这是等轴晶区的优点。
5.但其缺点是等轴晶的树枝状晶体比较发达，分枝较多，因此显微缩孔较多，组织不
够致密。但显微缩孔一般均未氧化，因此铸锭经过热压力加工之后，一般均可焊合，对性能影响不大。
由此可见一般的铸锭尤其是铸件都要求得到发达的等轴晶组织
定义：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 特征：奥氏体是一般钢在高温下的组织，其存在有一定的温度和成分范围。有些淬火钢能使部分奥氏体保留到室温，这种奥氏体称残留奥氏体。奥氏体一般由等轴状的多边形晶粒组成，晶粒内有孪晶。在加热转变刚刚结束时的奥氏体晶粒比较细小，晶粒边界呈不规则的弧形。经过一段时间加热或保温，晶粒将长大，晶粒边界可趋向平直化。铁碳相图中奥氏体是高温相，存在于临界点A1温度以上，是珠光体逆共析转变而成。当钢中加入足够多的扩大奥氏体相区的化学元素时，Ni,Mn等，则可使奥氏体稳定在室温，如奥氏体钢。
定义：碳与合金元素溶解在a-Fe中的固溶体 特征：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。
定义：碳与铁形成的一种化合物 特征：渗碳体不易受硝酸酒精溶液的腐蚀，在显微镜下呈白亮色，但受碱性苦味酸钠的腐蚀，在显微镜下呈黑色。渗碳体的显微组织形态很多，在钢和铸铁中与其他相共存时呈片状、粒状、网状或板状。 ?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
定义：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 特征：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
钢铁中常见的金相组织区别简析 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6~8od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，
金属材料常见金相组织的名称和特征 名称定义特征 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 体分布在马氏体针间的空隙处 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 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 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 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 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
常见金相组织名词解释——全面的特征描述，想不明白都难。 奥氏体 定义：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 特征：奥氏体是一般钢在高温下的组织，其存在有一定的温度和成分范围。有些淬火钢能使部分奥氏体保留到室温，这种奥氏体称残留奥氏体。奥氏体一般由等轴状的多边形晶粒组成，晶粒内有孪晶。在加热转变刚刚结束时的奥氏体晶粒比较细小，晶粒边界呈不规则的弧形。经过一段时间加热或保温，晶粒将长大，晶粒边界可趋向平直化。铁碳相图中奥氏体是高温相，存在于临界点A1温度以上，是珠光体逆共析转变而成。当钢中加入足够多的扩大奥氏体相区的化学元素时，Ni,Mn等，则可使奥氏体稳定在室温，如奥氏体钢。 铁素体
定义：碳与合金元素溶解在a-Fe中的固溶体 特征：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。 渗碳体
定义：碳与铁形成的一种化合物 特征：渗碳体不易受硝酸酒精溶液的腐蚀，在显微镜下呈白亮色，但受碱性苦味酸钠的腐蚀，在显微镜下呈黑色。渗碳体的显微组织形态很多，在钢和铸铁中与其他相共存时呈片状、粒状、网状或板状。 ?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 珠光体
定义：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 特征：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 上贝氏体
三、结构游戏的组织与指导 结构游戏又称“建筑游戏”，使用各种结构材料（如积木、积塑，沙石、泥，雪、金属材料等），通过想象和手的造型活动构造建筑工程物体的形象，实现对周围现实生活的反映。幼儿在堆砌、排列和组合的活动中，认识各种材料的性能，区别形体，学习空间关系知识和整体，部分的概念，发展感知觉，目测力、操作能力及创造性，可以自然地获得分解与合成各种形体的经验，并在使用材料中获得数量、高度、长度、上下、左右、宽窄、厚薄、对称等概念，取得组合、堆积、排列各种形体的经验，从而磨练幼儿的意志，培养做事认真，克服坚持到底的品质。因此结构游戏被称为是“塑造工程师的游戏”。此外，一些利用自然材料进行的活动，如玩沙、玩水、玩雪等也属于此类游戏。 （一）结构游戏环境的创设 1、平等、宽松、自主的心理环境 老师应以一颗童心来接纳每一个孩子，以与孩子平等的心态和孩子沟通，尊重幼儿的年龄特点和个性特点。孩子们能做的、能想的，让他们自己去做，去想；孩子们能探索，发现；孩子们能计划、安排的，让他们自己去计划安排；孩子们能选择判断的让他们自己去选择判断；孩子们能获取的，让他们自己去获取，成为游戏的主人。在宽松的环境中，幼儿顾忌少，可以充分地想象、交流，表现，有利于幼儿创新能力，自主性的培养。 某幼儿园提出的五个自主原则； 自主选择结构材料 自主选择操作方式 自主选择场地 自主选择玩伴 自主选择游戏主题 2、开放、丰富的物质环境 （1）拓展幼儿的活动空间。室内、（活动室、寝室）室外，走廊都可以成为幼儿游戏的空间。 （2）保证充足的游戏时间 （3）提供符合幼儿年龄特点的丰富的结构材料
小班：色彩鲜艳、大小适中、并便于操作的材料， 中班：种类各异的有一定难度需一定力度操作的材料 大班：精细的有难度的，创作余地更大的结合结构的材料 （4）广泛搜集废旧物品作为辅助材料 自然物和无毒无害的废旧物品是一种未定型的建构材料，能够一物多用，它与定型的材料相比，不仅经济实惠，价廉物美，而且还更有利于幼儿新思维和能力的培养。 纸箱，纸盒，挂历纸，冰糕盒，贝壳，鹅卵石、可乐瓶，吸管等等。 （5）及时更换，补充结构材料 随着幼儿的发展和幼儿多次摆弄同样的材料，幼儿也会玩腻，如果很少有幼儿去玩或很少幼儿专注地去玩这些结构材料，老师就要及时地更换这些材料，但是更换的频率也不能太快，以免幼儿的注意力过多地被材料的色彩和外形所吸引。 （二）结构游戏的指导 1. 游戏前 （1）知识准备: ①丰富并且加深幼儿对物体和建筑物的印象，这是开展建构游戏首先要做的。你让幼儿建构一些事物，如果幼儿不接触生活，不观察生活，对它们没有一点印象，你让孩子们如何去建构？所以只有让幼儿对生活中经常接触到的物体进行细致地观察，深入地了解，并形成丰富深刻的印象，这样孩子们才会有建构物体的愿望，有放手建构的能力。 引导幼儿观察日常生活中经常接触的、熟悉的物品，如幼儿的坐椅、吃饭的桌子、睡觉的小床、活动场地上的跷跷板、滑滑梯、独木桥等，教会幼儿观察的方法，养成幼儿细心观察的品质；接着创造条件制造机会让幼儿观察生活中常见或少见的物品（体），如电视机、电风扇、各类家具、小动物、汽车、飞机、轮船等，逐渐让幼儿养成对生活中碰到的事物都仔细观察的习惯，为下一步的建构活动打下了坚实的基础。 ②帮助幼儿认识结构材料，掌握结构活动的基本知识和技能。是开展好结构游戏的必要条件。识别材料（大小、形状、凹凸、颜色等特征），结构操作技
一汽车钢板弹簧金相组织分级图（×500） 图1 回火屈氏体 (1级) 图 2 回火屈氏体+少量贝氏体（2级） 图3 回火屈氏体+少量铁素体 (3级) 图4 回火屈氏体+少量贝氏体+少量铁素体（4级） 图5 回火屈氏体+铁素体+屈氏体（5级） 二马氏体组织 a板条状马氏体 B针状马氏体 c片状马氏体加残余奥氏体
三莱氏体 四粒状贝氏体 五索氏体
汽车钢板弹簧金相组织及缺陷组织——黎方英 1、原材料金相组织及缺陷组织分析 材料:60Si2Mn 钢.处理情况:热轧状原材料. 组织分析:图1 a) ,金相组织为铁素体和片层珠光体.正常原材料组织. 图1 b) ,弹簧扁钢表面的脱碳. 图1 c) ,d) ,金相组织为带状铁素体和珠光体. 严重带状组织一般热处理工艺难以消除. 图1 e) ,弹簧扁钢表面的划痕,原材料表面缺陷. 图1 f) ,弹簧扁钢表面的碎裂,原材料表面缺陷的废品. a)500× b)100× c)100× d)100× e)100× f)100× 图1 原材料金相组织及缺陷组织分析
2、60Si2Mn 钢板弹簧正常淬火和回火组织分析： 处理情况:图2 a) ,860 ℃加热保温后油冷淬火. 图2b) ,860 ℃加热保温后油冷淬 火,460 ℃回火. 组织分析：图2 a) ,金相组织为中等针状淬火马氏体.淬火获得马氏体,是达到强韧化的重要基础. 图2 b) ,金相组织为中等回火屈氏体. a)500× b)500× 图2 汽车钢板弹簧正常淬火组织和回火组织分析 3、淬火加热温度低形成的缺陷组织如图3 材料:50CrVA 钢. 侵蚀剂:4 %硝酸酒精溶液. 处理情况:加热保温后油冷淬火,460 ℃回火. 组织分析:图3 a) ,金相组织为回火屈氏体,未溶解的铁素体和未溶解的碳化物. 图3 b) ,金相组织为回火屈氏体,未溶解的铁素体和片状珠光体. a)500× b)500× 图3 淬火加热温度低形成的缺陷组织 4、淬火加热温度高形成的缺陷组织如图4. 材料:图4 a) 、图4 c) ,60Si2Mn 钢;图4 b) ,50CrVA 钢. 处理情况:图4 b) ,加热保温后油冷淬火;图4 a) 、图4c) ,加热保温后油冷淬火,460 ℃回火. 组织分析:图4 a) ,金相组织为回火屈氏体和上贝氏体,最大晶粒度超过1 级. 图4 b) ,金相组织为淬火马氏体和残余奥氏体. 图4 c) ,金相组织为回火屈氏体,表层有一层全脱碳铁素
常用金属材料的组织与性能分析 一、实验目的： 1、观察和研究各种不同类型常用金属材料的显微组织特征。 2、掌握成分、显微组织对性能的影响关系。 二、实验设备与材料： 金相显微镜（MC006 4XI ）视频图像处理金相显微镜（4XC-ST）计算机（成像、分析软件）常用金属材料的标准金相试样 三、实验前思考问题： 1、铁碳合金相图，不同碳钢的组织变化及其显微组织特征 2、实验五钢的热处理，同一种钢材，不同的热处理下为什么性能出现较大 的变化。 3、常用的金属材料有哪些。 四、实验内容： 1、铁碳合金的平衡组织观察铁碳合金的平衡组织是指铁碳合金在极为缓慢的冷却条件下（如退火）得到的组织。可以根据Fe—Fe3C 相图来分析其在平衡状态下的显微组织。铁碳合金主要包括碳钢和白口铸铁，其室温组成相由铁素体和渗 碳体这两个基本相所组成。由于含碳量不同，铁素体和渗碳体的相对数量、析 出条件及分布状况均有所不同，因而呈现不同的组织形态。
各种铁碳合金在室温下的显微组织 铁碳合金在金相显微镜下具有下面四种基本组织： 铁素体（F）是碳溶解于α-Fe中的间隙固溶体。工业纯铁用4%硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下呈现明亮的等轴晶粒；亚共析钢中铁素体呈白色块状分布；当含碳量接近共析成分时，铁素体则呈现断续的网状分布于珠光体周围。 渗碳体（Fe3C）是铁与碳形成的金属间化合物，其含碳量为6.69%，质硬而脆，耐蚀性强，经4%硝酸酒精浸蚀后，渗碳体任呈亮白色，而铁素体浸蚀后呈灰白色，由此可区别铁素体和渗碳体。渗碳体可以呈现不同的形态：一次渗碳体直接由液体中结晶出，呈粗大的片状；二次渗碳体由奥氏体中析出，常呈网状分布于奥氏体的晶面；三次渗碳体由铁素体中析出，呈不连续片状分布于铁素体晶界处，数量极微，可忽略不计。 珠光体（P）是铁素体和渗碳体呈层片状交替排列的机械混合物。经4％硝酸酒精浸蚀后，在不同放大倍数的显微镜下可以看到具有不同特征的珠光体组织。当放大倍数较低时，珠光体中的渗碳体看到的只是一条黑线，甚至珠光体片层因不能分辨而呈黑色。 莱氏体（Ld′）在室温时是珠光体和渗碳体组成的机械混合物。其组织特征是在亮白色渗碳体基底上相间地分布着暗黑色斑点及细条状珠光体。 根据含碳量及组织特点的不同，铁碳合金可分为工业纯铁、钢和铸铁三大类。其中钢又可分为亚共析钢、共析钢和过共析钢三种，亚共析钢随着含碳量的增加，铁素体的数量逐渐减少而珠光体的数量则相应的增加；铸铁又可分为亚共晶白口铁、共晶白口铁和过共晶白口铁三种。各类铁碳合金的平衡组织如图所示。
汽车钢板弹簧金相组织分级图 （X 500） 图5回火屈氏体+铁素体 + 屈氏体（5级） 二马氏体组织 图4回火屈氏体+少量贝氏体+少量铁素体（4级）图1 回火屈氏体（1级） 图3 回火屈氏体+少量铁素体（3级） 图2 回火屈氏体+少量贝氏体（2级）
三莱氏体 四粒状贝氏体 五索氏体
汽车钢板弹簧金相组织及缺陷组织一一黎方英 1原材料金相组织及缺陷组织分析材料:60Si2Mn钢.处理情况：热轧状原材料? 组织分析：图1 a),金相组织为铁素体和片层珠光体?正常原材料组织?图1 b),弹簧扁钢表 面的脱碳?图1 c) ,d),金相组织为带状铁素体和珠光体?严重带状组织一般热处理工艺难 以消除?图1 e),弹簧扁钢表面的划痕，原材料表面缺陷?图1 f),弹簧扁钢表面的碎裂，原材料表面缺陷的废品? a)500 x b)100 x c)100 x d)100 x e)100 x f)100 x 图1 原材料金相组织及缺陷组织分析
2、60Si2Mn钢板弹簧正常淬火和回火组织分析： 处理情况：图2 a) ,860 C加热保温后油冷淬火.图2b) ,860 C加热保温后油冷淬 火,460 C回火. 组织分析：图2 a),金相组织为中等针状淬火马氏体?淬火获得马氏体，是达到强韧化的重要基础?图2 b),金相组织为中等回火屈氏体? a) 500 x b)500 x 图2 汽车钢板弹簧正常淬火组织和回火组织分析 3、淬火加热温度低形成的缺陷组织如图3 材料：50CrVA钢?侵蚀剂:4 %硝酸酒精溶液. 处理情况：加热保温后油冷淬火,460 C回火? 组织分析：图3 a),金相组织为回火屈氏体，未溶解的铁素体和未溶解的碳化物?图3 b),金相组织为回火屈氏体，未溶解的铁素体和片状珠光体? 4、淬火加热温度高形成的缺陷组织如图 4. 材料:图 4 a)、图4 c) ,60Si2Mn 钢；图 4 b) ,50CrVA 钢? 处理情况：图4 b),加热保温后油冷淬火；图4 a)、图4c),加热保温后油冷淬火,460 C回火. 组织分析：图4 a),金相组织为回火屈氏体和上贝氏体，最大晶粒度超过1级?图4 b),金相组织为淬火马氏体和残余奥氏体?图4 c),金相组织为回火屈氏体，表层有一层全脱碳铁素 a)500 x b)500 x 图3 淬火加热温度低形成的缺陷组织
1 工业纯铁退火铁素体白色等轴多边形晶粒为铁素体，深色线为晶界。 2 20钢退火低碳钢平衡组织白色晶粒为铁素体，深色块状为珠光体，高倍可 见珠光体中的层状结构。 3 45钢退火中碳钢平衡组织同上，但珠光体增多。 4 65钢退火高碳钢平衡组织占大部分的深色组织为珠光体，白色为铁素体。 5 T8钢退火共析钢平衡组织组织全部为层状珠光体，它是铁素体和渗碳体的 共析组织。 6 T12钢退火过共析钢平衡组织基体为层状珠光体，晶界上的白色为二次渗碳 体。 7 亚共晶白口铁铸态变态莱氏体+珠光体基体为黑白相间分布的变态莱氏 体，黑色树枝状为初晶奥氏体转变成的珠光体。 8 共晶白口铁铸态变态莱氏体白色为渗碳体（包括共晶渗碳体和二次渗碳 体），黑色圆粒及条状为珠光体。 9 过共晶白口铁铸态变态莱氏体+渗碳体基体为黑白相间分布的变态莱氏 体，白色板条状为一渗碳体 10 T8钢正火索氏体索氏体是细珠光体，片层间距小 11 T8钢快冷正火屈氏体屈氏体为极细珠光体，光学显微镜下难以分辨其层状 结构，灰白色块状、针状为淬火马氏体。 12 65Mn 等温淬火上贝氏体羽毛球为上贝氏体，基体为索氏体或淬火马氏体 和残余奥氏体。 13 65Mn 等温淬火下贝氏体黑色针状为下贝氏体，白色基体为淬火马氏体和 残余奥氏体。 14 20钢淬火低碳马氏体成束的板条状为低碳马氏体 15 T12 淬火高碳马氏体深色针片状组织为马氏体，白色为残余奥氏体 16 45钢淬火中碳马氏体黑色针叶状互成120度夹角的针状马氏体，其余为板 条状马氏体 17 T10钢球化退火球化体基体为铁素体，白色颗粒状为渗碳体。 18 T12 正火正火组织白色呈针状、细网络状分布的为渗碳体，其余为片层状 珠光体。 19 15钢渗碳后退火渗碳组织表层为过共析组织（网状渗碳体+珠光体），由表 向内含碳量逐渐减少，铁素体增多。 20 45钢渗硼渗硼组织表层为硼化物层（呈锯齿状）和过渡层，心部为45钢基 体组织。 21 40Cr 软氮化软氮化组织表层为白亮色的氮化合物和含氮的扩散层，心部为 40Cr基体组织 22 高速钢铸态共晶莱氏体+屈氏体+马氏体骨骼状组织为共晶莱氏体，基体
常见金相组织名词解释 常见金相组织名词解释——全面的特征描述，想不明白都难。 奥氏体 定义:碳与合金元素溶解在γ-Fe中的固溶体，仍保持γ-Fe的面心立方晶格特征:奥氏体是一般钢在高温下的组织，其存在有一定的温度和成分范围。有些淬火钢能使部分奥氏体保留到室温，这种奥氏体称残留奥氏体。奥氏体一般由等轴状的多边形晶粒组成，晶粒内有孪晶。在加热转变刚刚结束时的奥氏体晶粒比较细小，晶粒边界呈不规则的弧形。经过一段时间加热或保温，晶粒将长大，晶粒边界可趋向平直化。铁碳相图中奥氏体是高温相，存在于临界点A1温度以上，是珠光体逆共析转变而成。当钢中加入足够多的扩大奥氏体相区的化学元素时，Ni,Mn 等，则可使奥氏体稳定在室温，如奥氏体钢。 铁素体
定义:碳与合金元素溶解在a-Fe中的固溶体 特征: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。 渗碳体 定义:碳与铁形成的一种化合物
特征:渗碳体不易受硝酸酒精溶液的腐蚀，在显微镜下呈白亮色，但受碱性苦味酸钠的腐蚀，在显微镜下呈黑色。渗碳体的显微组织形态很多，在钢和铸铁中与其他相共存时呈片状、粒状、网状或板状。 , 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 珠光体 定义: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特征: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
如何从金相图片来判断不同的金相组织 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A cm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。 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（形态和亚结构与板条马氏体相似）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6~8°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。
第二章金属的组织结构 为什么不同材料具有不同性能，而且同一金属也有可能具有不同性能呢？大量研究证明：金属的性能除与金属的原子结构以及原子间的结合键有关外，还与金属原子的排列方式即组织结构有关。为此，本章将阐述金属组织结构的相关知识。 第一节金属的结晶 一、金属结晶的有关概念 金属能够以气态、液态和固态形式存在，并且在一定条件下这三种状态能够互相转变。金属由液态转变变为固态的过程叫凝固，又由于固态金属都是晶体，所以这一过程也称为结晶。 (一)晶体的概念 晶体是指原子（离子﹑分子）在三维空间呈有规则的周期性重复排列的物质。在自然界中，除了少数物质（如普通玻璃、松香等）以外，包括金属在内的绝大多数固体都是晶体。晶体的各项性能指标在不同方向上具有不同的数值，即各向异性，而非晶体则是各向同性的。自然界有些晶体的还具有规则的外形。晶体都具有固定的熔点，而非晶体则没有固定的熔点，凝固总是在某一温度范围逐渐完成。 (二)金属结晶时的过冷现象 1. 理论结晶温度 从热力学角度来看，物质状态的稳定性是由该状态的自由能高低来决定的，总是自发地从自由能较高的不稳定状态向自由能较低的稳定状态转变。那么，物质中能够自动向外界释放出其多余的或能够对外界做功的这一部分能量就叫做“自由能（F）”。 图2-1所示的是同一金属在液态和固态时自由能随温度变化的曲线。由图可见，液态自由能F L和固态自由能F S都随温度升高而降低，但是结构不同，自由能随温度的变化是不同的，液态自由能降低得更快些，因此两条曲线交于T0温度。在T0温度，液态和固态的自由能恰好相等，两种状态具有同样的稳定性，固相和液相处于动态平衡，既不熔化，也不结晶。液态和固态自由能相等时所对应的温度T0，就是理论结晶温度或理论熔点。 2. 过冷现象 如果将液态纯金属缓慢冷却，每隔一定时间测量一次温度，最后把实验数据绘在“温度－时间”坐标中，便可得到图2-2所示的冷却曲线，图中T0表示理论结晶温度。由图可见，在结晶之前，冷却曲线连续下降。当液态金属冷却到结晶温度T0时，并不开始结晶。一直冷却到T0以下的某个温度T n时，液态金属才开始结晶，这种实际结晶过程只有在理论结晶温度以下才能进行的现象叫过冷现象。这是因为，要使液态金属进行结晶，就要使温度低于理论结晶温度，造成液相与固相间的自由能差（△F=F L-F S），即具有一定的结晶驱动力才可以。结晶发生时，由于“结晶潜热”（结晶时释放的能量）释放，补偿了冷却散失的热量，所以冷却曲线上出现“平台”，对应的温度T n称为实际结晶温度，平
钢铁材料常见金相组织简介 在Fe-Fe3C系中，可配制多种成分不同的铁碳合金，他们在不同温度下的平衡组织各不相同，但由几个基本相（铁素体F、奥氏体A和渗碳体Fe3C）组成。这些基本相以机械混合物的形式结合，形成了钢铁中丰富多彩的金相组织结构。常见的金相组织有下列八种： 一、铁素体 铁素体（ferrite，缩写FN，用F表示），纯铁在912℃以下为具有体心立方晶格。碳溶于α-Fe中的间隙固溶体称为铁素体，以符号F表示。这部分铁素体称为先共析铁素体或组织上自由的铁素体。随形成条件不同，先共析铁素体具有不同形态，如等轴形、沿晶形、纺锤形、锯齿形和针状等。铁素体还是珠光体组织的基体。在碳钢和低合金钢的热轧（正火）和退火组织中，铁素体是主要组成相；铁素体的成分和组织对钢的工艺性能有重要影响，在某些场合下对钢的使用性能也有影响。 碳溶入δ-Fe中形成间隙固溶体，呈体心立方晶格结构，因存在的温度较高，故称高温铁素体或δ固溶体，用δ表示，在1394℃以上存在，在1495℃时溶碳量最大。碳的质量分数为0.09%。图1：铁素体 二、奥氏体
碳溶于γ-Fe晶格间隙中形成的间隙固溶体称为奥氏体，具有面心立方结构，为高温相，用符号A表示。奥氏体在1148℃有最大溶解度2.11%C，727℃时可固溶0.77%C；强度和硬度比铁素体高，塑性和韧性良好，并且无磁性，具体力学性能与含碳量和晶粒大小有关，一般为170~220 HBS、=40~50%。TRIP钢（变塑钢）即是基于奥氏体塑性、柔韧性良好的基础开发的钢材，利用残余奥氏体的应变诱发相变及相变诱发塑性提高了钢板的塑性，并改善了钢板的成形性能。碳素或合金结构钢中的奥氏体在冷却过程中转变为其他相，只有在高碳钢和渗碳钢渗碳高温淬火后，奥氏体才能残留在马氏体的间隙中存在，其金相组织由于不易受侵蚀而呈白色。 三、渗碳体 渗碳体（cementite），指铁碳合金按亚稳定平衡系统凝固和冷却转变时析出的Fe3C型碳化物。渗碳体的分子式为Fe3C ，它是一种具有复杂晶格结构的间隙化合物。分为一次渗碳体（从液体相中析出）、二次渗碳体（从奥氏体中析出）和三次渗碳体（从铁素体中析出）。 图2：渗碳体 四、珠光体 珠光体是由铁素体和渗碳体组成的机械混合物，用符号P表示。其力学性能介于铁素体和渗碳体之间，强度较高，硬度适中，有一定的塑性。珠光体是钢的共析转变产物，其形态是铁素体和渗碳体彼此相间形如指纹，呈层状排列。按碳化物分布形态又可分为片状珠光体和粒状珠光体二种。 （1）片状珠光体：又可分为粗片状、中片状和细片状三种。
金属材料组织和性能的关系 力学性能是金属材料在承受外来载荷时所体现出来的性能，下 面是搜集的一篇探究金属材料组织和性能关系的论文范文，欢迎阅读查看。 摘要：“组织决定性能，性能决定用途”，用这句话来形容金 属材料再贴切不过了，由此也可以得出研究金属材料组织、性能及两者之间关系对我国工业化生产过程中选择合适的原材料和加工工艺 的重要性。金属材料的性能包括使用性能和工艺性能两个方面，无论是使用性能所包括的力学性能、物理性能和化学性能还是工艺性能所包括的铸造、锻压、焊接、热处理和切削加工性能都与金属原料组织有密切的联系，为此文章重点以铁碳合金和一些代表金属为例研究金属原料组织和性能之间的关系，论述不同金属材料组织及改变金属材料组织对其相关性能的影响。 关键词：金属材料组织;使用性能;工艺性能;关系 金属材料一般是指纯金属和具有金属特征的合金材料。金属材 料大致可以分为黑色金属和有色金属，黑色金属主要就是指钢铁产品，众所周知这也是目前我国工业化生产过程中最普遍和重要的金属材料。相比黑色金属，有色金属在我国因其含量较少且加工难度相对而言比较大，使用范围就有所局限，所以它只会用于特殊零件的生产。金属材料种类众多，性能各异，由此看来，在机械加工的过程中要根据实际需要选择合适的金属材料和加工工艺，就需要我们尽可能多地掌握金属材料的组织和性能及两者之间的关系。
1金属材料组织与使用性能之间的关系 使用性能，顾名思义就是金属材料在应用过程中所展现出来的性能，主要包含力学性能、物理性能和化学性能，使用性能直接决定了金属材料的应用环境和使用寿命。 1.1金属材料组织与力学性能之间的关系 力学性能是金属材料在承受外来载荷时所体现出来的性能。就拿最常接触的铁碳合金来说它有5种基本组织，分别为铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体。铁素体强度和硬度低，塑性和韧性好;奥氏体塑性好，适合压力加工，强度和硬度比较高;渗碳体是铁和碳所组成的金属化合物，硬度高、脆性大;珠光体是铁素体和渗碳体组成的其力学性能介于两者之间;莱氏体是奥氏体和渗碳体组成的，其硬度高、塑性差。可见不同的材料组织在性能上会有明显差异，碳含量低，它的强度和硬度就低，可是其塑性和韧性却相反。随着碳含量的增加，材料组织中珠光体的量变多，也就使得钢的强度和硬度增加，当然塑性和韧性就会有所降低。总的来说，不论是通过上述方法还是采用冷拉拔或热处理等方法改变金属材料的组织，都会使得原材料展现出与之前完全不同的性能。 1.2金属材料组织与物理性能之间的关系 不同的金属材料是有其使用范围的，它会在不同的条件下表现出不同的物理性能，比如钢在1538。C时会由固体状态向液体状态转变。导热性是金属材料重要的物理性能，金属材料导热性比非金属好，金属中导热性最好的莫过于银，但在实际生产中我们会选择性价比更
常见金相组织名词解释一一全面的特征描述，想不明白都难 奥氏体 奥氏体200X T12钢淬火后残A 500 X 20Mh订i滂篠淬火\1+残A+K 400x 定义：碳与合金元素溶解在丫-Fe中的固溶体，仍保持丫-Fe的面心立方晶格 特征：奥氏体是一般钢在高温下的组织，其存在有一定的温度和成分范围。有些淬火钢 能使部分奥氏体保留到室温，这种奥氏体称残留奥氏体。奥氏体一般由等轴状的多边形晶粒组成，晶粒内有孪晶。在加热转变刚刚结束时的奥氏体晶粒比较细小，晶粒边界呈不规则的 弧形。经过一段时间加热或保温，晶粒将长大，晶粒边界可趋向平直化。铁碳相图中奥氏体是高温相，存在于临界点A1温度以上，是珠光体逆共析转变而成。当钢中加入足够多的扩大奥氏体相区的化学元素时， Ni,Mn等，则可使奥氏体稳定在室温，如奥氏体钢。 铁素体
铁素体200X 铁緊体500X 轧制电工纯铁铁素体500X退火态定义：碳与合金元素溶解在a-Fe中的固溶体 特征：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。 渗碳体
定义：碳与铁形成的一种化合物 特征：渗碳体不易受硝酸酒精溶液的腐蚀， 在显微镜下呈白亮色， 但受碱性苦味酸钠的 腐蚀，在显微镜下呈黑色。 渗碳体的显微组织形态很多， 在钢和铸铁中与其他相共存时呈片 状、粒状、网状或板状。 ?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 Acm 线析出的碳化物（二次渗碳体）呈网结状，共析渗碳体呈片 *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 珠光体 *过共析钢冷却时沿 网状渗碳体200X 粒恥碳体500 X 针状渗碳体（魏氏组织）200X 网状、粒状、三次渗碳体500X
一汽车钢板弹簧金相组织分级图（X500） 图3回火屈氏体+少量铁素体（3级）图4回火屈氏体+少量贝氏体+少量铁素体（4级） 图5回火屈氏体+铁素体+屈氏体（5级） 二马氏体组织 a板条状马氏体B针状马氏体c片状马氏体加残余奥氏体
三莱氏体 四粒状贝氏体 五索氏体
汽车钢板弹簧金相组织及缺陷组织——黎方英 1、原材料金相组织及缺陷组织分析 材料:60Si2Mn钢.处理情况:热轧状原材料. 组织分析：图1 a），金相组织为铁素体和片层珠光体?正常原材料组织.图1 b），弹簧扁钢表而的脱碳.图lc）,d）,金相组织为带状铁素体和珠光体?严重带状组织一般热处理工艺难 以消除?图1 e），弹簧扁钢表而的划痕，原材料表面缺陷?图1 f），禅簧扁钢表而的碎裂, 原材料表而缺陷的废品. a)500X b)100X c)100X d)100X e)100X f)100X 图1 原材料金相组织及缺陷组织分析
2、60Si2Mn钢板弹簧正常淬火和回火组织分析： 处理情况：图2 a) ,860 °C加热保温后油冷淬火.图2b) ,860 °C加热保温后油冷淬火,460 °C回火. 组织分析：图2 a),金相组织为中等针状淬火马氏体.淬火获得马氏体,是达到强韧化的重要基础.图2 b)，金相组织为中等回火屈氏体. a)500X b)500X 图2 汽车钢板弹簧正常淬火组织和回火组织分析 3、淬火加热温度低形成的缺陷组织如图3 材料:50CrVA钢.侵蚀剂:4 %硝酸洒精溶液. 处理情况:加热保温后油冷淬火,460 °C回火. 组织分析：图3 a)，金相组织为回火屈氏体，未溶解的铁素体和未溶解的碳化物.图3 b), 金相组织为回火屈氏体，未溶解的铁素体和片状珠光体. a) 500 X b)500X 图3 淬火加热温度低形成的缺陷组织 緘淬火加热温度高形成的缺陷组织如图4. 材料：图4 a)、图4 c) , 60Si2Mn 钢;图4 b) , 50CrVA 钢. 处理情况：图4 b)，加热保温后油冷淬火；图4 a)、图4c)，加热保温后油冷淬火,460 °C回火. 组织分析：图4 a)，金相组织为回火屈氏体和上贝氏体，最大晶粒度超过1级.图4 b)，金相组织为淬火马氏体和残余奥氏体.图4 c)，金相组织为回火屈氏体，表层有一层全脱碳铁素
金相组织必懂几个定义学习资料 金相/金相组织 晶体 单晶体 多晶体 晶粒 晶胞 晶面 晶界 晶向 金属键 金相及金相组织定义 所谓“相”就是合金中具有同一化学成分、同一结构和同一原子聚集状态的均匀部分。不同相之间有明显的界面分开。合金的性能一般都是由组成合金的各相本身的结构性能和各相的组合情况决定的。合金中的相结构大致可分为固溶体和化合物两大基本类型。 所谓“金相”就是金属或合金的相结构。 金相是指金属或合金的内部结构，即金属或合金的化学成分以及各种成分在合金内部的物理状态和化学状态。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。广义的金相组织是指两种或两种以上的物质在微观状态下的混合状态以及相互作用状况。 金属材料的显微组织直接影响到机械零件的性能和使用寿命，金相分析是控制机械零件内在质量的重要手段。在新材料，新工艺，新产品的研究开发中，在提高金属制品内在质量的科研中，都离不开金相技术分析。 金相检验（或者说金相分析）是应用金相学方法检查金属材料的宏观和显微组织的工作。 金相学：狭义的金属学，也就是研究合金相图，用肉眼观察，在放大镜和显微镜的帮助下，研究金属和合金的组织和相变的学科。 金属学研究成分、组织结构及其变化，以及加工和热处理工艺等对金属、合金性能的
影响和它们之间相互关系的学科。 狭义的金相图片是将金属试样进行切割、镶嵌、磨光、抛光、腐蚀处理后,使金属显露出它的晶粒、晶界、缺陷、夹杂等微观晶体结构，并在OM（光学显微镜）下进行显微摄像得到的图片。它的放大倍数一般最高达到2000倍。 现在的很多金相也通过SEM（扫描电子显微镜）、TEM（透射电子显微镜）来直接获得。他们主要用来观察材料的位错（能看到清晰的位错线），放大倍数一般为5000到30000倍。更精密的仪器是STM（扫描隧道显微镜），它的放大倍数可以达到原子级别，也就是纳米级，主要用来计算材料的晶粒度。（晶粒度即晶粒的平均尺寸。） 晶体 晶体即是内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体。 晶体有三个特征 (1)晶体有整齐规则的几何外形； (2)晶体有固定的熔点，在熔化过程中，温度始终保持不变； 晶体 (3)晶体有各向异性的特点。 固态物质有晶体与非晶态物质(无定形固体)之分，而无定形固体不具有上述特点。 晶体是内部质点在三维空间成周期性重复排列的固体，具有长程有序，并成周期性重复排列。 非晶体是内部质点在三维空间不成周期性重复排列的固体，具有近程有序，但不具有长程有序。如玻璃。外形为无规则形状的固体。
钢中典型金相组织 1、铁素体： 成分：C 0.03%, Si 0.33%, Mn 0.22%, P 0.014%, S 0.012% 热处理：950℃退火 2、珠光体+铁素体 成分：C 0.44%, Si 0.19%, Mn 0.73%, P 0.022%, S 0.011% 热处理：930℃退火 3、珠光体 成分：C 0.86%, Si 0.17%, Mn 0.22%, P 0.011%, S 0.004% 热处理：950℃退火
4、珠光体+网状渗碳体 成分：C 1.13%, Si 0.17%, Mn 0.45%, P 0.022%, S 0.009% 热处理：900℃退火 5、球状渗碳体 成分：C 1.13 %, Si 0.17%, Mn 0.45%, P 0.022%, S 0.009% 热处理：780℃退火1小时后徐冷 6、马氏体 成分：C 0.81%, Si 0.25%, Mn 0.36%, P 0.014%, S 0.009% 热处理：850℃水淬
7、屈氏体 成分：C 0.81%, Si 0.25%, Mn 0.36%, P 0.014%, S 0.009% 热处理：850℃水淬后，350℃回火 8、索氏体 成分：C 0.81%, Si 0.18%, Mn 0.33%, P 0.022%, S 0.014% 热处理：820℃水淬；580℃回火 9、上贝氏体 成分：C 0.84%, Si 0.29%, Mn 0.40%, P 0.012%, S 0.008% 热处理：930℃奥氏体化后放入400℃盐浴炉中等温处理10s后水冷
10、下贝氏体 成分：C 0.74%, Si 0.44%, Mn 0.76%, P 0.021%, S 0.058% 热处理：880-890℃奥氏体化后放入290-300℃盐浴炉中等温处理15分钟后水冷 11、残留奥氏体 成分：C 1.13%, Si 0.17%, Mn 0.45%, P 0.022%, S 0.009% 热处理：1030℃油冷 12、马氏体＋球状渗碳体 成分：C 1.13 %, Si 0.17%, Mn 0.45%, P 0.022%, S 0.009% 热处理：球化珠光体组织加热到800℃水冷，100℃回火