金相基礎-辨識八種體

       

金相基礎-辨識八種體

什么是鐵素體?其性能有哪些?如何鑒別？

答：鐵素體是碳溶解于α-Fe中形成的固溶體，是體心立方格，用符號“F”表示，雖然原子排列沒有γ-Fe緊密，但是由于晶格的 空隙分散，幾乎不能溶解碳，在727℃時的碳的溶解度最大，也僅僅只有0.0218%，在鐵碳相圖中可見，溫度下降，碳的溶解度減少。室溫鐵素體的溶碳量為0.006%，所以可以把鐵素體看成純的α-Fe。在770℃以下具有（鐵）磁性，高于這個溫度磁性就消失（具有順磁性）。以鐵素體為主要基體組織的鐵碳合金適用于塑性變形加工。

鐵素體的鑒別：①顯微硬度法鑒別，根據鐵素體的硬度，在200HV以下的白色組織，可以判定為鐵素體，適用于碳鋼中白色網狀分布的組織。

②鐵素體晶粒，是呈明亮的多邊形特征。

③淬火鋼中的未溶鐵素體，具有明顯的邊界，存在于馬氏體的相界邊緣上，與馬氏體在同一焦距上。

 

什么是奧氏體？其性能有哪些? 如何鑒別？

答：奧氏體是碳溶解于γ-Fe晶格中形成的間隙固溶體，是面心立方晶格，用符號“A”表示。由于晶格中空隙較大而且集中，所以有利于碳的溶入，在1148℃時的最大溶解度為2.11%,比鐵素體的溶碳能力強。由于奧氏體是高溫相，最低存在溫度是727℃，在這個溫度下，奧氏體的溶解碳量是一個固定值0.77%。由于奧氏體的溶碳量比鐵素體高，雖然是高溫組織，但是它的硬度仍然比鐵素體的高。奧氏體是單相組織，強度、硬度低，塑性較好，是鍛造的加熱溫度選擇區間。奧氏體是無磁性相（見圖1-5）。

 

圖1-5奧氏體組織（Mn18固溶組織）

 

奧氏體的鑒別：

①奧氏體晶粒組織中往往出現孿晶，可以利用這個特征來判定，

②在淬硬鋼中，殘余奧氏體由于軟的特性，和硬相馬氏體組織不在同一焦距上，和馬氏體邊界不明顯，分布在馬氏體針葉的夾角處（見圖1-6中白色塊狀組織）。

 

圖1-6塊狀白色奧氏體組織

 

什么是珠光體？

答：珠光體是鐵素休與滲碳體的機械混合物，平衡組織呈層片狀。它是高溫奧氏體冷至Ar₁～550℃時發生共析反應后的產物。其含碳量為0.77％。在Ar₁～650℃之間形成間距較大的粗珠光體組織；在650～600℃之間形成間距較小的細粗珠光體組織；在600～550℃形成間距極細小的極細珠光體組織。

珠光體中的滲碳體以片狀分布時，稱為片狀珠光體（見圖1-8），以顆粒狀分布時，稱為球狀珠光體（見1-9）。珠光體的機械性能與珠光體片層何距及滲碳體的分布形狀有關，越細化其強度越高。球狀珠光體比片狀珠光體的機械性能一般說來要好。低中碳鋼中的球狀珠光體適合于變形加工。

碳鋼在平衡狀態下：共析鋼的組織是珠光體，亞共析鋼的組織是珠光體＋鐵素體，過共析鋼為珠光體＋滲碳體。珠光體是一個很穩定的平衡組織。

 

 

   圖1-8 片狀珠光體組織                         圖1-9球狀珠光體組織

 

何謂回火索氏體？組織形態如何？

答：索氏體是固溶體中鐵素體與滲碳體分解的多相組織產物，比珠光體要細。將淬火鋼在450～600℃下進行回火，即可獲得索氏體組織。由回火得到的索氏體，稱回火索氏體。一些重耍零件在熱處理操作中，要求進行調質處理，即淬火＋高溫回火處理，其目的就是希望得到回火索氏體（見圖1-10）。

用正火的方法，將鋼加熱到臨界溫度以上，然后在空氣中冷卻。或者用等溫的方法，即將鋼加熱到臨界溫度以上，然后投入到600～670℃的鹽浴爐中，讓其等溫分解也可得到索氏體。

圖1-10 索氏體組織

何謂回火屈氏體？組織形態如何？

答：屈氏休是鐵素體與滲碳體的機械混合物，它的結構更細，因而無法用光學顯微鏡辯認（見圖1-11）。

屈氏體是一種不穩定的組織，可由奧氏體等溫轉變獲得，也可由淬火鋼經回火獲得。將碳素鋼加熱到淬火溫度，然后在600～550℃的鹽浴中等溫，可得到屈民體。也可由淬火后的鋼再加熱到300～450℃回火而獲得。這種回火屈氏體其有更高的硬度和強度。

圖1-11 屈氏體組織

 

馬氏體組織形態如何？

答：馬氏體是碳在α-Fe中的過飽和固溶體。

馬氏體是高溫奧氏體以大于臨界冷卻速度而過冷到某一溫度（Ms）以下時而形成的。在各種組織中，它的比容最大，組織很不穩定。將淬火馬氏體在低溫下進行回火，使細小的碳化物沿馬氏體晶格析出，這種馬氏體稱為回火馬氏體。

 

高碳馬氏體的特點是呈針狀分布（見圖1-13（a）），各馬氏體針之間互60o或120o夾角，具有高的硬度和高的強度，但脆性較大。在熱處理過程中，若淬火時采用快速加熱，奧氏休

的形成速度也大，因而將得到細小晶粒的奧氏體，這時淬火所得到的馬氏體也就極細小，在顯微鏡下看不出其馬氏體針形貌，稱之為隱晶馬氏體。

低碳鋼在較高的溫度加熱經強烈淬火操作后，獲得一種強度和韌性都很好的馬氏體結構，其形狀呈細長的板條，條與條之間大致上平行排列，稱之為板條狀馬氏體（見圖1-13（b））。

低碳鋼由于晶格缺陷少，馬氏體形成時奧氏體與馬氏體界面容易平直，呈微觀臺階形成后，宏觀上呈條狀形態；而高碳鋼晶格缺陷多，奧氏體與馬氏體界面呈平直狀態困難，微觀呈臺階狀，宏觀界面就呈弧形。構，其形狀呈細長的板條，條與條之間大致上平行排列，稱之為板條狀馬氏體（見圖1-13（b））。

低碳鋼由于晶格缺陷少，馬氏體形成時奧氏體與馬氏體界面容易平直，呈微觀臺階形成后，宏觀上呈條狀形態；而高碳鋼晶格缺陷多，奧氏體與馬氏體界面呈平直狀態困難，微觀呈臺階狀，宏觀界面就呈弧形。

 

什么是貝氏體？鋼中常見的貝氏體有幾種？各有何特點？

答：貝氏體是過冷奧氏體的中溫轉變產物，分上貝氏體和下貝氏體（見圖1-14）。上貝氏體的組織呈羽毛狀，由成束平行的條狀鐵素體和條間斷續分布的滲碳體所組成。它是過冷奧氏體在約550～400℃范圍內轉變的產物，其硬度度為40～45HRC。

下貝氏體組織呈針狀，是片狀鐵素體與在其內部沉淀的細微碳化物所組成的兩相組織，形成溫度約在400℃至Ms之間，其硬度為43～58HRC。

盡管貝氏體具有較高的硬度，但其延伸率和斷面收縮率卻相當高，因此，貝氏體的等溫轉變在生產上有很強實際意義。

 

什么是萊氏體?什么是低溫萊氏體?它們的性能有何特點?

答：萊氏體位于鐵碳平衡圖的鑄鐵部分的4.3%C處，是雙相共晶結構的組織。在727℃以上是奧氏體和滲碳體兩相共晶的機械泥合物：在室混下是滲碳體和珠光體的機械混合物Fe3C+（α-Fe（C）+ Fe3C）（見圖1-12）。

形成過程：合金熔液冷到C點1148℃時，在恒溫下發生共晶轉變L4.30→γ2.11+Fe3C，此共晶體通常稱為萊氏體（L′d）（即高溫萊氏體）。冷到C點以下，共晶奧氏體中不斷析出二次滲碳體，它通常依附在共晶滲碳體上而不能分辨。溫度降至727℃時，共晶奧氏體的含碳量降至0.77%，在恒溫下轉變為珠光體。最后得到的組織由珠光體分布在共晶滲碳體上所組成。室溫萊氏體保留了高溫下共晶轉變產物的形態特征，稱為低溫萊氏體（Ld），但組成相奧氏體已經發生了改變。

在鑄鐵部分都含有萊氏體組織，萊氏體的性質硬而脆，共硬度為700HB以上，在一些高合金鋼中也可看到萊氏體，這種鋼稱為萊氏休鋼。

 

 

 

 

 

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