鋼的熱處理金相組織分析

鋼的熱處理金相組織分析

一、觀察方法：

1.觀察組織組成物和種類

    鋼熱處理后，根據(jù)熱處理種類和材料的不一樣，組織組成物可能是一種或多種。如馬氏體，馬氏體+殘余奧氏體，單一珠光體，單一奧氏體，鐵素體+珠光體，鐵素體+馬氏體+碳化物等等。

    金相顯微鏡觀察時，首先要判斷被觀察組織中有幾種組織組成物，是單一組成物，還是兩種或多種組成物。

    在組織組成物中，某一組成物可以是單一相，如鐵素體或奧氏體等單相；也可以是兩相或多相混合組成或化合物，如珠光體是鐵素體與滲碳體的機械混合物，各種碳化物等。

    不同的組成物有不同的形態(tài)特征，利用這些特征可以快速的識別：不同的組成物受溶液浸蝕的程度不同，使得其在金相顯微鏡下具有不同的明暗程度或不同的色彩差；不同組成物形成的先后順序不一樣，其形態(tài)也不一樣，最先形成的總是從奧氏體晶界開始形核；各組成物形成的原理不一樣，形態(tài)也有差異。通過這些就可以判別被觀察物的組成種類。大多數(shù)情況下，能夠觀察到幾種不同明暗程度或幾種形態(tài)不同的部份，就可以判定有幾種組成物。

2.觀察形態(tài)

    組織組成物的形態(tài)是我們判別組成物的極其重要的依據(jù)之一。一些特定組織具有極顯著的特征，如典型的珠光體具有層片狀（或稱指紋狀）特征，一看就知道是珠光體；羽毛狀物是上貝氏體。白色的塊狀物不是鐵素體就是奧氏體，針狀物不是馬氏體就是下貝氏體等等。

    要觀察組織物是片狀、針狀、塊狀、顆粒狀、條狀、網(wǎng)狀或者是其它什么形狀。還要精細觀察是單一相還是復(fù)合相。

    在觀察中要注意試樣的浸蝕程度，只有合理的浸蝕，各種組織才會正確的顯現(xiàn)出來，同時，制樣也很關(guān)鍵，錯誤的制樣可能導(dǎo)致對組成物的錯誤判斷。由于制樣和浸蝕問題，導(dǎo)致的判斷錯誤在新手中屢見不鮮。

在觀察中還要注意，對于觀察到的白色或黑色物，不要輕易就認為是一種組成物。對于白色的可能是奧氏體或鐵素體，更有可能是碳化物；對于黑色物，可能由于其極其細密，在常規(guī)倍數(shù)下觀察根本無法分開。

3.組成物的分布

    組成物的分布特點是識別組成物的重要根據(jù)，不同的組成物具有不同的分布特點，一般是指其分布于母相的晶界或晶內(nèi)。

    在觀察到的組織中，凡是呈網(wǎng)絡(luò)狀分布（不管是封閉網(wǎng)狀或是斷續(xù)網(wǎng)狀或略有呈網(wǎng)狀的趨勢）的都是沿晶界分布，其余的都是分布于晶內(nèi)。要注意的是，有時沿晶析出物很少時，不易看出是沿晶分布，此時可以縮小放大倍數(shù)，觀察其分布趨勢，從而作出正確判斷。當(dāng)組成物很多時，也不易識別，此時只能根據(jù)組織組成物的特征，并輔以其它方法加以識別。

二、理論分析

    理論分析在分析熱處理組織時，是不可缺少的。很多組織不利用理論分析就容易得出不正確的結(jié)論。理論分析的裨是利用過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變原理，結(jié)合具體的熱處理工藝，對可能出現(xiàn)的組織加以分析判斷。

1.分析可能出現(xiàn)的組織組成物

        加熱溫度在Ac3或Accm以上時，鋼完全變成單一奧氏體，若低于上述溫度，將出現(xiàn)未溶鐵素體或未溶碳化物（平常所說的加熱不足）。此兩種單相組織在室溫下屬于穩(wěn)定組織，因此，冷卻時該類組織得以保留而不發(fā)生轉(zhuǎn)變，即高溫下是什么形態(tài)，冷卻下來時也是什么形態(tài)。

        從鋼的C曲線可以看出：鋼在冷卻時，先發(fā)生先共析轉(zhuǎn)變（析出先共析相），再發(fā)生共析轉(zhuǎn)變（析出珠光體），接著發(fā)生貝氏體和馬氏體轉(zhuǎn)變。

        具體發(fā)生什么組織轉(zhuǎn)變，以鋼的實際冷卻速度是如何穿過C曲線的來確定。若冷卻時穿過先共析轉(zhuǎn)變區(qū)，即發(fā)生先共析轉(zhuǎn)變；若同時越過先共析區(qū)和共析轉(zhuǎn)變區(qū)，就發(fā)生先共析轉(zhuǎn)變和共析轉(zhuǎn)變，得到珠光體或珠光體加鐵素體或滲碳體組織，就是通常所說的正火、退火工藝；若大于臨界冷卻速度，得到的就是馬氏體和（或）貝氏體組織，這就是通常所說的淬火所期望得到有組織?？傊?，冷卻時越過幾個轉(zhuǎn)變區(qū)，就得到相應(yīng)的組織，區(qū)別在于在該區(qū)的停留時間，決定在該區(qū)域組織轉(zhuǎn)變量的多少。但是，無論在先共析區(qū)停留多長時間，都不可能全部轉(zhuǎn)變?yōu)橄裙参霎a(chǎn)物；同樣，對于大多數(shù)鋼來說，無論怎樣快速的穿過馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，都不可能全部獲得馬氏體。因此，結(jié)合具體的熱處理工藝，可以判定組織組成物；同時，根據(jù)組織組成物，可以判定熱處理冷卻工藝過程。

        因此，金相分析必須要對過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變條件以及具體條件下轉(zhuǎn)變產(chǎn)物有清醒的認識。

2.注意成份偏析所導(dǎo)致的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的差異

       鋼中的成份偏析是不可避免的，特別是鑄件。局部區(qū)域的碳含量偏高或偏低、部份合金元素的聚集，都有可能出現(xiàn)反常組織，甚至于出現(xiàn)意想不到的組織。如本版“追求卓越”關(guān)于《鑄鋼熱處理后的金相組織》一貼中ZG310-570出現(xiàn)貝氏體類組織就是由于成份偏析所致，因為從理論上說，ZG310-570是不可能發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變的。此時就要會識別貝氏體，同時對貝氏體產(chǎn)生的原因加以分析，否則就會出現(xiàn)不正確的判斷。軋制鋼中出現(xiàn)的帶狀組織也是成份偏析的結(jié)果。

3.同一形態(tài)的組織組成物的識別

        同一形態(tài)的組織組成物，由于其得到的方式不一樣，其組織是不一樣的。

1）白色的小塊狀物

        在淬火組織中，出現(xiàn)白色的小塊狀物，有可能是鐵素體，也有可能是碳化物，還有可能是殘余奧氏體，甚至幾者都有。

        在亞共析碳鋼中，出現(xiàn)白色塊狀物，只能是鐵素體或（和）殘余奧氏體（若碳含量低于0.4%，只能是鐵素體）。但殘余奧氏體是過冷奧氏體轉(zhuǎn)變后的剩余產(chǎn)物，因此其只能分布于馬氏體針的間隙。鐵素體由于形成條件不同而具有不同的分布形態(tài)：加熱不足形成的未溶鐵素體，其分布多呈彌散分布的碎塊狀；冷卻速度不足形成的先共析鐵素體，常呈網(wǎng)狀或斷網(wǎng)狀，有時由于數(shù)量極少，還不容易發(fā)現(xiàn)其有向網(wǎng)狀發(fā)展的趨勢。

2）白色基體上分布著白色的顆粒狀物

        此類組織有三種可能：粒狀貝氏體、粒狀珠光體和回火珠光體。此時同樣要根據(jù)材料和具體的冷卻方式加以判斷。若此材料根本不可能發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變，則不會是粒狀貝氏體；若是球化退火或等溫退火，則可能是粒狀珠光體；若回火溫度較高達700℃左右，則可能是回火珠光體。因此，要結(jié)合熱處理工藝，并參照其它組織其進行識別。

3）回火后的黑色針狀物

        回火后的黑色針狀物是回火馬氏體或貝氏體。要根據(jù)回火溫度和化學(xué)成份，并對針狀物進行精細觀察，才能作出判定。切忌晃眼一看組織就輕率作出結(jié)論。