热处理组织及缺陷形态观察.pptVIP

金属热处理原理、工艺及设备 ——热处理组织与缺陷形态观察 一、实验目的 1、了解热处理过程中，过热和过烧、脱碳、魏氏组织、带状组织、网状碳化物等缺陷组织的形貌； 2、了解这些缺陷组织产生的原因及危害，以及预防和消除这些缺陷组织的方法和措施。 1、过热现象（W18Cr4V） 过热：加热温度过高或在高温下保温时间过长，引起奥氏体晶粒粗化。 粗大的奥氏体晶粒会导致钢的强韧性降低，脆性转变温度升高，增加淬火时的变形开裂倾向。 过热组织可经退火、正火或多次高温回火后，在正常情况下重新奥氏化使晶粒细化。 2、过烧现象（W18Cr4V） 过烧：加热温度过高，不仅引起奥氏体晶粒粗大，而且晶界局部出现氧化或熔化，导致晶界弱化。 钢过烧后性能严重恶化，淬火时形成龟裂。过烧组织无法恢复，只能报废。因此在工作中要避免过烧的发生。 二、实验内容 3、粗大马氏体（T14） 在低碳马氏体的表现为板条束群粗大（指同一方向上的板条束）。 在高碳马氏体的表现为马氏体针粗大，特别对于高合金钢，往往还伴随大量残余奥氏体。 粗大马氏体降低钢件的冲击韧性及塑性，由于残余奥氏体较多，其硬度及耐磨性下降。 4、脱碳 钢在加热时，表层的碳与介质（或气氛）中的氧、氢、二氧化碳及水蒸气等发生反应，降低了表层碳浓度称为脱碳。 脱碳钢淬火后表面硬度、疲劳强度及耐磨性降低，而且表面形成残余拉应力易形成表面网状裂纹。脱碳工件还易形成淬火裂纹。 45调质 4%硝酸酒精腐蚀 ×200 表面脱碳现象 表面组织：铁素体（白）+珠光体（黑） 心部：回火索氏体 防止脱碳的对策主要有以下几方面： 　1）工件加热时，尽可能地降低加热温度及在高温下的停留时间；合理地选择加热速度以缩短加热的总时间； 　 2）造成及控制适当的加热气氛，使呈现中性或采用保护性气体加热； 3）高温加热时，钢的表面利用覆盖物及涂料保护以防止氧化和脱碳； 4）正确的操作及增大工件的加工余量，以使脱碳层在加工时能完全去掉。 5、魏氏组织（30钢） 由于加热温度过高或保温时间过长，奥氏体晶粒粗大，在较快的冷却速度下形成的过热缺陷组织。其组织特征为在粗大的奥氏体晶粒内会形成许多平行的铁素体(渗碳体)针片，在铁素体针片之间的剩余奥氏体最后转变为珠光体。 45钢 950℃正火 针状铁素体（白）+珠光体（黑） 4%硝酸酒精腐蚀 ×500 魏氏组织 性能影响：魏氏组织不仅晶粒粗大，而且由于大量铁素体针片形成的脆弱面，使金属的冲击韧性与塑性急速下降，同时使脆性转折温度升高。 消除的措施要从产生的原因上着手，一是控制热处理加热温度，二是控制冷速。 魏氏组织一般可以通过细化晶粒的正火、退火以及锻造等方法加以消除，程度严重的可采用二次正火方法加以消除。 6、带状组织（40钢） 带状组织一般出现在热轧低碳结构钢显微组织中，沿轧制方向平行排列、成层状分布。 这是由于钢材在热轧后的冷却过程中发生相变时，铁素体优先在由枝晶偏析和非金属夹杂延伸而成的条带中形成，导致铁素体形成条带，铁素体条带之间为珠光体，两者相间成层分布。 带状组织危害：使钢的组织不均匀，并影响钢材性能，形成各向异性，沿带状组织的方向明显优于其垂直方向。降低钢的塑性、冲击韧性和断面收缩率，造成冷弯不合、冲压废品率高、热处理时钢材容易变形等不良后果。 带状组织一般通过正火或扩散退火得以消除和改善。 7、网状碳化物（T12） 过共析碳素钢、合金钢等钢材在轧后冷却过程中，在Acm～Ar1温度范围内，浓度过高的碳以碳化物形式沿奥氏体晶粒边界析出，包围着奥氏体晶粒，在显微镜下呈现网状，叫网状碳化物。 网状碳化物将增大钢中化学成分的不均匀性，在热处理淬火时容易造成很大的组织应力，导致零件的变形及开裂。而且使钢材的机械性能降低，尤其是冲击性能的降低。 网状碳化物出现后，一般采用退火后提高淬火温度重新处理。 三、实验方法 （1）仔细观察所列试样，研究每个样品组织特征； （2）描绘试样显微组织的示意图； 四、实验报告 （1）描绘样品的热处理缺陷组织形貌； （2）试详细分析各个热处理缺陷组织的形成原因及消除的方法。