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 文章来源:未知编辑:admin时间:2019-07-30 03:54

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  钢铁金相图谱阅读笔记_材料科学_工程科技_专业资料。一、钢铁典型金相组织 1.P1-P38 2.调质后的几种形态: ? ? ? 150℃-250℃ 回火马氏体:α 相内分布薄片状ε碳化物 350℃-500℃ 回火屈/托氏体:片状/板状α +细粒状渗碳体

  一、钢铁典型金相组织 1.P1-P38 2.调质后的几种形态: ? ? ? 150℃-250℃ 回火马氏体:α 相内分布薄片状ε碳化物 350℃-500℃ 回火屈/托氏体:片状/板状α +细粒状渗碳体 500℃-650℃ 回火索氏体:等轴铁素体+细粒状渗碳体 二、钢铁金相实验技术 1.抛光: (1)首先粗抛,后细抛; (2)压力适中,大了发生热变形,小了浪费时间; (3)抛光时试样逆着抛光盘转动而动,同时从盘边到中心往复; (4)不断添加磨料和润滑液; (5)湿润度适中。 2.化学浸蚀 (1)单相:化学溶解; 两/多相:电化学溶解 (2)金属原子溶解多沿密度最大晶面进行,浸蚀后晶面发生倾转,晶粒显示明暗不同 3.金属材料的组织分析 (1)组织中相的相对量、形状、大小、分布是重要内容。 (2)影响组织变化的条件:合金成分,工艺条件(如冷却速度)。 (3)如何进行组织分析: ①弄清合金成分; ②查相应的合金系相图,判断平衡态合金相及相对量; ③了解工艺 过程; ④了解截取部位,取样方法,磨面方向,试样的制备及显微组织显示方法; ⑤ 显微镜下,先低倍看全貌,再高倍看细节,再用特殊方法进一步确定合金相,先做相 鉴定,后做定量测试。 (4)相鉴定:光学金相,衍射方法,电子探针 定量分析:自动图像分析仪 4.单相多晶体等轴晶粒组织 显示为多边形晶粒。工业纯铁 1200℃高温加热缓冷,间隙原子偏聚在小角度内表面形 成亚晶粒(若淬火则浸蚀不出亚晶界)。 5.冷变形后及再结晶后组织 (1)滑移带的观察; (2)形变孪晶的观察; (3)形变量不同的显微组织:晶粒不断伸长→纤维组织; (4)两相金属材料形变后:第二相 ①少、软:随基体相延伸; ②少、颗粒、脆:颗粒沿主变形方向成串分布; ③片状:基体有碎裂第二相 (5)吕德斯带:多晶粒协调形变而成的宏观带,不同于微观的滑移带; (6)区别再结晶与未再结晶主要看晶粒大小、形状和亮暗。 6.热加工变形后的组织 (1)理想组织:单相组织是大小均匀的等轴晶粒,复相组织是均匀等轴晶粒基体上均匀 分布着第二相或组织组成物。 (2)带状组织:铸锭经热加工,柱状晶和粗大等轴晶消失,枝晶偏析减少,但区域偏析 不能消除,因此,残存的枝晶偏析、夹杂、复相组织第二相,都沿着变形方向伸长, 再结晶也不能改变其分布,形成宏观的流线组织和微观的带状组织。 7.固态相变后的显微组织 (1)魏氏组织→正火可消除 亚共析钢,高温形成粗大奥氏体晶粒,空冷时,先共析铁素体,除沿晶界析出外,还 有一部分从晶界伸向晶粒内部或在内部独自析出,称为铁素体魏氏组织,同样的,过 共析钢中也可出现渗碳体魏氏组织。 (2)碳钢马氏体组织 ①板条(位错)马氏体:低碳,宽度多为 0.2 微米,显微镜下看到的是板条马氏体束河束 群; ②片状马氏体:高碳,透镜片状,往往与残余奥氏体共存 (3)脱溶分解的组织(沉淀) 从过饱和固溶体中析出第二相或形成亚稳过渡相合偏聚区,可以发生在冷却过程中, 也可以发生在淬火后再加热过程。 8.定量金相→体视学为基础 (1)范畴:晶粒大小,各相组织相对量,界面曲率,位错密度,第二相粒子尺寸及分布。 (2)符号:P、L、A、S、V、N,分别代表点、线、面、曲面积、体积、个数。 采用比值描述,如NA = (3)晶粒大小 ? ? ? 平均截线 A 测量对象个数 测量用的面积 其中 LT 为总长 晶粒平均面积:A = N 晶粒度:n = 2G ?1 n 为 100x 时 1 平方英寸晶粒个数,G = log N A log 2 ?3 (4)分散分布第二相粒子 ? ? ? ? 平均自由程:λ = 1?(L L )α (N L )α 1 L )α = 1?(P P )α (N L )α 粒子平均距离:t = (N 平均截线= t ? λ 形状因子:Q = L c Lc 为粒子平均周长 3 L (5)片层状组织 ? ? ? 片层间平均距离:t = N 平均自由程:λ λ0 = 2 片层内界面比例: Sv = 4 t λ 1 L t0 为空间两片层中心间真实距离,由体视学得t 0 = 2 t (6)界面曲率:k = ?θ L 三、碳素钢 1.板条马氏体形成温度较高,在形成过程中常有碳化物析出,即产生自回火现象,所 以易受侵蚀,呈现较深颜色。 四、特殊钢 钢中常见金相组织介绍 P545 1.片状珠光体(P):渗碳体 12%+铁素体 88%,机械混合物,渗碳体呈窄条,铁素体呈 宽条。 珠光体→索氏体→屈氏体,片层间距不断减小。 2.球状珠光体:渗碳体呈球粒状分布在铁素体基体上。通过球化退火,片状珠光体→ 球状珠光体。 3.奥氏体:奥氏体呈规则多边形,奥氏体钢中有孪晶或滑移线,晶界较为平直,淬火 钢中残余奥氏体在马氏体针状的空隙处,颜色浅黄发亮。 4.铁素体,快冷呈针状,慢冷呈块状或沿晶界析出。 5.渗碳体:颜色白亮,退火呈珠光色。 ? ? ? 一次渗碳体:块状,角不尖锐;共晶渗碳体呈骨骼状,破碎后呈多角形块状; 二次渗碳体:可呈网状,带状,针状,共析渗碳体呈片状,退火后呈球状、点状; 一次渗碳体多在树枝晶间处;二次渗碳体可在晶粒内,晶界处;三次渗碳体析出 到二次渗碳体或者晶界处。 6.无碳贝氏体:在奥氏体晶界成核,平行的铁素体板条呈束状分布,其内基本无碳, 形似魏氏组织,铁素体针片间为珠光体或马氏体。 7.上贝氏体(上 B):含碳过饱和的针状铁素体和渗碳体混合物,渗碳体在铁素体针之间, 以晶界为对称轴,呈羽毛状。在晶界处形成,经晶内长大,不穿晶。 8.下贝氏体(下 B):在针片状铁素体上分布着很细的碳化物片,碳化物片与铁素体夹角 为 55°-66°。 与回火马氏体不易区分,主要区别:马氏体有层次,下贝氏体颜色一致,无层次;下 B 碳化物质点较粗,易受侵蚀变黑,回火马氏体颜色较浅,不易受侵蚀。 9.粒状贝氏体(粒 B):大块铁素体包含一些渗碳体颗粒和小岛状组织。 10.马氏体(M):低碳马氏体又称板条马氏体,形似薄木条,平行排列于一个晶面上; 高碳奥氏体形成片状马氏体,也称针状马氏体,形成的第一片马氏体往往比较粗大, 后形成马氏体受到限制,较小,片状马氏体间未转变的奥氏体称为残余奥氏体。 11.回火马氏体:过饱和碳以高度弥散渗碳体和碳化物形式从马氏体内部析出,造成大 量相界,易受侵蚀,呈黑色。 12.回火屈氏体:铁素体和渗碳体混合物,渗碳体呈细粒状分布,马氏体针方向明显, 颜色暗黑。 13.回火索氏体:也是铁素体和渗碳体的混合物,其渗碳体比回火屈氏体的粗大。 14.魏氏组织:针状铁素体或者渗碳体呈方向性分布在珠光体上的组织。 15.莱氏体:常温下为珠光体和渗碳体的混合物,外形呈骨骼状,渗碳体多联结,呈大 角网状。 五、断口分析 1.韧性断口 (1)典型杯锥状断口,中心区为杯部,F 具有纤维状特征,为韧性断口的宏观形貌,S 区为锥部断口,与主应力方向成 45°角,又称剪切唇。F 为等轴装韧窝,微孔聚集并长 大发生断裂;S 区为在剪切应力下快速断裂,呈方向性拉长韧窝。 F S (2)蛇形滑移:韧性断裂一种特征,当材料沿滑移面断裂,产生这种花样,通常在大的 铁素体晶粒中容易观察到。 (3)韧窝形成机理:由空穴长大分离而形成的微坑,夹杂物和第二相质点常为空穴的成 核点,故韧窝底部产能看见这种质点。 (4)沿晶韧性断裂:韧性指标差,过热引起晶粒粗大与偏聚导致。 (5)放射剪切:纤维区形状“火山口”,放射区形似菊花瓣状,周围一圈为剪切唇的断 口。 (6)放射纤维。 2.解理断口 是金属/合金沿某些严格结晶学平面发生开裂的现象,通常出现在 bcc,hcp 金属中, 应力腐蚀状态下 fcc 金属也有发生。 (1)人字纹花样:常出现在板材断口,人字头部指向裂纹源。 (2)这是一种穿晶脆性断裂。 (3)微观形貌特征:河流状花纹;舌状花样;瓦纳线;鱼骨状花样(中间解理面 {100}100,两侧分别是{100}110和{112}110)。 (4)bcc 金属解理面是{100},也可能是沿形变孪晶{112}面,hcp 金属是{0001}面。 (5)解理裂纹沿柱状晶扩展时,会形成羽毛状特征。 3.准解理断口 (1)准解理面(河流花样短且不连续)+周边的一些韧窝。 (2)准解理小断面的位向与金属基体的解理面不存在确定关系,故称为准解理。 4.疲劳断口 (1)疲劳辉纹:一系列基本相互平行的略带弯曲呈波浪形的条纹,并与裂纹局部扩展方 向垂直,其凸弧指向裂纹扩展方向。 (2)轮胎花样特征(低周疲劳特征):认为是疲劳裂纹扩展时,由于应力幅度较大,当 材料中有第二相硬质点时,这些硬质点在裂纹间挤压而在断口上形成这种轮胎压痕。 (3)疲劳断口典型特征:疲劳源,有较多台阶,系多源,有应力集中现象;疲劳扩展区 有贝纹线,占整个断口较大区域,瞬断区断口较粗糙。 (4)疲劳载荷恒定,无载荷突变时,疲劳区无贝纹线,仅呈现平坦、光滑宏观形貌。 5.氢致开裂断口和应力腐蚀断口 (1)白点缺陷:圆形、卵形白斑,白点表面呈粗晶状,在横向截面上表现为有许多辐射 状短裂纹。 (2)白点区为准解理断裂,通常称之为氢致解理。 (3)发纹、爪状纹→氢致裂纹。 (4)冰糖状沿晶断裂,晶面上有细小爪状裂纹,为高强钢氢脆断口特征。 (5)应力腐蚀断口:河流花样+羽毛状+扇状花样,通常在晶粒拉长的材料中出现;泥 状花样,腐蚀产物堆积较厚区域出现,是腐蚀产物开裂特征;规则形状腐蚀坑。 6.其他断口裂纹 (1)冰糖状沿晶断裂,杂质偏聚引起低温脆性形成沿晶断口。 (2)疏松区卵形晶粒,晶粒呈自由表面状态,卵形晶粒表面具有同心圆的圆形弧形,为 结晶时的晶体生长线)磨粒磨损失效:表面呈现平行沟槽。 (5)龟裂:氧化扩展所致,锡脆。 (6)淬火裂纹(主要沿晶扩散,局部穿晶),应力裂纹。 (7)磨削裂纹:由残余应力导致。 (8)树枝状裂纹:应力腐蚀开裂典型特征。

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