金相试样的制备.doc.docVIP

金 相 分 析 基 础 金相分析是根据有关标准和规定来评定金属材料质量的一种常规检验方法；并可用来判断零件生产工艺是否完善，有助于寻求零件产生缺陷的原因。因此，它也是生产和科研中必不可少的一种手段。 进行金相分析，首先应根据各种检验标准和规定进行试样制备。若试样制备不当，则可能出现假象，从而得出错误的结论，因此，金相试样的制备是金相分析的关键，在金相分析中占据十分重要的地位。 其次，从事金相分析的人员，必须具备一定的热处理基础知识，了解和熟悉常用金属材料在不同热处理制度下的相组成和组织组成。 1．基本概念 1）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。 2）金相检验 应用金相学方法检查金属材料的宏观和显微组织的工作。 3）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。 4）相 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。 5）组织 泛指用金相观察方法看到的，由形态，尺寸不同、分布方式不同的一种或多种相构成的总体，以及各种材料缺陷和损伤。 2．碳素钢、低合金钢常见金相组织形态及硬度 1）．铁素体（F）—原系外来语（Ferrite）译名，台湾文献译为肥粒铁。 铁素体系碳溶于体心立方晶格的α-Fe中所形成的间隙固溶体［α-Fe（C）］。以4％硝酸酒精溶液腐蚀，在光学显微镜下观察，铁素体呈明亮的等轴多边形。由于各晶粒位向不同，受腐蚀程度略有差别，故稍显明暗不同。铁素体在不同处理状态亦可呈块状、月牙状、网络状等形态，硬度在100HB左右。 2）．渗碳体（θ相）—原系外来语（Cementite）译名，台湾文献译为雪明碳铁。渗碳体系铁和碳的化合物，含碳量为6.69％，分子式为Fe3C，在合金钢中，渗碳体中的Fe原子可以为其他合金元素原子所置换，形成合金渗碳体［（Fe，Me）3 3）．珠光体（P）—原系外来语（Pearlite）译名，台湾文献译为波莱铁。珠光体是铁碳合金相图中的共析转变产物（F+Fe3C），是铁素体和渗碳体的机械混合物，因具有这种组织的样品抛光蚀刻后有珠母贝的光泽而得名。有片（层）状和球（粒）状等不同形态和分布方式。珠光体用4％硝酸酒精溶液腐蚀，F和Fe3 4）．奥氏体（A）—因这种组织的发现人Austen而得名，台湾文献译为沃斯田铁。奥氏体系碳溶于面心立方晶格γ-Fe中所形成的固溶体［γ-Fe（c）］，常以符号A表示。奥氏体中的碳也是存在于γ-Fe晶体的间隙固溶体。奥氏体存在于727~1495℃ 5）．魏氏组织（W）—原系外来语（Widmanstatten）译名，台湾文献译为费德曼。亚（过）共析钢在锻造、轧制、热处理时，如果加热温度过高，形成了粗晶A，同时冷却速度又较快，这时除了使F（Fe3C）沿晶界呈网状析出外，还有一部分按切变机制从晶界并排向晶粒内部生长，或在晶粒内部独自析出，呈针片状，针片状铁素体（F）或渗碳体（Fe3 魏氏组织是沿原奥氏体特定晶面而形成的具有几何学特征的冷却转变组织，经抛光和硝酸酒精溶液腐蚀后，可在显微组织中看到白色的铁素体和黑色的珠光体，铁素体呈针状，具有该组织的钢材性脆而韧性极低。魏氏组织与母相之间保持严格的晶体学关系，并在试样磨面上呈现浮凸。 6）．贝氏体（B）—原系外来语（Bainite）译名，因这种组织的发现人E．C．Pain而得名，台湾文献译为变韧铁。贝氏体乃是铁素体（F）和渗碳体（Fe3C）或过饱和的α固溶体与碳化物（Cm）的机械混合物，其组织形态，性能和形成过程均不同于珠光体，它的Fe3C分布在呈羽毛状或呈针状的铁素体（F）中。贝氏体由于形成条件不同而具有多种形态：如上贝氏体（B上）为过冷奥氏体（A）在550~400℃温度区间等温所形成，在光学显微镜下观察，呈羽毛状。上贝氏体（B上）常沿奥氏体（A）晶界形核，向晶内发展。从电子显微照片上可以看到：在平行的铁素体（F）条间有短棒状或串珠状渗碳体（Fe3C）断续分布，其硬度为35~45HRC；下贝氏体（B下）是过冷奥氏体（A）于400~200℃ 7）．马氏体（M）—原系外来语（Martensite）译名，台湾文献译为麻田三铁。马氏体是碳在α-Fe晶格中的过饱和固溶体，马氏体组织是奥氏体（溶有充足的碳原子）过冷到低温区（如240℃ 8）．回火马氏体—钢经淬火后在250℃以下进行低温回火时，所形成的组织叫回火马氏体，其织织中马氏体针状晶的特征依旧保存。析出的碳化物具有Fe2~2.5C成分，叫ε碳化物。在150~200℃回火时