文档介绍：实验五 碳钢、合金钢、铸铁、有色金属典型组织观察
一、实验目的
1、观察和研究各种不同类型合金材料的显微组织特征;
2、了解这些合金材料的成分、显微组织对性能的影响。
、概述
（一）碳钢的显微组织
铁碳合金缓冷后的金相显微组织基以下三
种：
(1)回火马氏体
淬火钢经低温回火(150-250C),马氏体内的过饱和碳原子脱溶沉淀，析出 与母相保持着共格联系的e碳化物，这种组织称为回火马氏体。回火马氏体仍保 持针片状特征，但容易受浸蚀，故颜色要比淬火马氏体深些，是暗黑色的针状组 织，如图10所示
图10 45钢正常淬火200c回火后的显微组织(500 X)
(2)回火屈氏体
淬火钢经中温回火(350-500C),得到在铁素体基体中弥散分布着微小粒状 渗碳体的组织，称为回火屈氏体。回火屈氏体中的铁素体仍然基本保持原来针状
马氏体的形态，渗碳体则呈细小的颗粒状，在光学显微镜下不易分辨清楚， 故呈
暗黑色，如图11（a）所示。用电子显微镜可以看到这些渗碳体质点，并可以看出 回火屈氏体仍保持有针状马氏体的位向，如图11（b）所示。
8 金相蛆织（回火屈氏体，50。X）8）电镜图象（7000 X）
图11 45钢860c淬火400c回火后的显微组织（500 X）
（3）回火索氏体
淬火钢高温回火（500—650C）得到的组织称为回火索氏体，其特征是已经聚
集长大了的渗碳体颗粒均匀分布在铁素体基体上，如图12（a）所示。用电子显微
镜可以看出回火索氏体中的铁素体己不呈针状形态而成等轴状，如图12（b）所示。
金相蛆织（回火索氏体，500X）
电镜图象
(7000 X)
图12 45钢860c淬火400c回火后的显微组织（500 X）
（二）合金钢的显微组织
合金钢依合金元素含量的不同， 可分为三种：合金元素总量＜5%的称为低合 金钢；合金元素为5%〜10%的称为中合金钢；合金元素＞10%的称为高合金钢。
一般合金结构钢、合金工具钢都是低合金钢。由于合金元素的加入，使铁碳 相图发生一些变化，但其平衡状态的显微组织与碳钢没有本质的区别。
低合金钢 热处理后的显微组织与碳钢没有根本不同，差别只在于合金元素加入后，使
曲线右移（除Co以外），即使以较低的冷却速度也可以获得马氏体组织。例如， 40Cr钢经调质处理后的显微组织和 40钢调质后的显微组织基本相同， 都为回火
索氏体。GCU5钢840c油淬、低温回火后的显微组织，与 T12钢780c水淬、 低温回火后的显微组织也一样，皆为回火马氏体和碳化物。
合金钢种类繁多，本实验只选择高速钢进行观察和分析。
高速钢是一种常用的高合金工具钢，例如 W18Cr4V0因为它含有大量合金 元素，使铁碳相图中的E点大大左移，%〜%的碳，仍可获得 莱氏体组织，所以又称为莱氏体钢。
1、高速钢在铸造状态下与亚共晶白口铸铁的组织相似。在一般铸造条件下
存在以具有由鱼骨状合金碳化物为特征的共晶莱氏体组织。如图13所示为
W18Cr4V钢的铸态组织。在金相显微镜下观察时，除共晶莱氏体外还有部分呈 暗黑色的6共析体组织和少量马氏体（呈亮白色部分）。虽然高速钢在铸态下的 组织存在严重的成分和组织不均匀性， 从而影响其性能，为此随后必须经过锻造 和轧制，破碎莱氏体网络，促使其碳化物均匀分布。
2、高速钢锻造退火组织：高速钢铸态组织极不均匀，特别是共品组织中粗 大碳化物的存在，使钢的性能显著降低，因此，高速钢铸造后必须经过锻造，退 火，以改善碳化物的分布状况。在金相显微镜下观察其组织为索氏体+碳化物。
图14所示为W18Cr4V钢经锻造及退火后的显微组织，其中粗大的亮色晶粒为 初生共晶碳化物，较细小的为次生碳化物以及索氏体基体中的极细共晶碳化物， 退火后的的硬度为HB207〜255。
图13 W18Cr4V钢铸造状态的显微组织（800X） 图14 W18Cr4V钢锻造及退火后的显微组织（500 X ）
3、高速钢淬火组织：淬火加热温度一般为 1260〜1280C,高温加热的目 的是使较多的碳化物溶解于奥氏体中，淬火后马氏体中合金元素含量高，回火后
钢的红硬性高且耐磨性好。淬火采用油冷或空冷，其显微组织为马氏体+未溶碳
化物+残余奥氏体（尚有20%〜30%）。马氏体呈隐针状，其针形很难显示出来， 但可看出明显的奥氏体晶界及分布于晶粒内的未溶碳化物，淬火后的硬度约为 HRC61〜62,如图15所示。
4、高速钢淬火后需经三次回火，具组织为回火马氏体，碳化物和少量残余 奥氏体（约2%〜3%）。回火后硬度为HRC63〜65,如图16所示。
图15 W18Cr4V钢1280c淬火后的显微组织（500 X