钢中马氏体、贝氏体的形貌识别.doc

材料综合实验
实验十五:钢中马氏体、贝氏体的形貌识别
实验目的
观察钢中马氏体和贝氏体的金相形貌,提高对组织的识别能力
进一步分析各类组织的形成条件及其对性能的影响
实验导论
马氏体及贝氏体及回火组织是钢中常见的非平衡组织,不同的钢化学成分、奥氏体化温度及冷却条件,马氏体、贝氏体及回火组织有不同的组织形貌和不同的性能。
非马氏体组织一般指的就是上贝氏体、下贝氏体、粒状贝氏体、屈氏体及残留奥氏体。这些组织如果在晶界出现,则会大大降低材料的韧性,使得材料变得很脆,因此要尽量避免。
上贝氏体:羽毛状
连续冷却时形成,渗碳体长得不完整
铁素体
渗碳体
图15-1:上贝氏体示意图。
下贝氏体:竹叶状
在金相观察中,通常是白色的基体(马氏体)上深色的组织。之所以能区分出来是因为下贝氏体是两相组织,浸蚀比马氏体快。所以如果马氏体要花6秒钟浸蚀出来的话,只用4秒钟时间,就可以把下贝显现出来。
在电镜下,可以发现竹叶状的组织里是铁素体里析出渗碳体,排列成55-60°角度。
铁素体
渗碳体
图15-2:下贝氏体在电镜下的的微结构示意图

下贝因为是在晶粒内出现,而不像上贝在晶界出现,所以性能比上贝要好一些。我们也可以看到,在CCT曲线中,自然冷却曲线很难到达下贝的范围。所以通常是有意控温才能得到下贝。
粒状贝氏体:α基体+岛状组织(含有铁素体和奥氏体)
这种组织在二十世纪九十年代研究比较多,后来研究少了。因为铁素体和奥氏体的塑性较好,所以
高转化温度、慢转化速度à均匀
低转化温度、高转化速度à有方向性。
回火后,残余奥氏体分解,有三个方向:
(在岛内)


分解后塑性变得不好,总的来说,性能变差了。
图15-3: 粒状贝氏体(a) 和粒状组织( b )
资料来源:a./research/labs/bainite/type/
低碳马氏体:框篮状
硬度、强度低,韧性好。在低温下24小时内回火,不然会开裂。回火后金相不变
但回火后浸蚀能力有变化
易浸蚀 600℃高温回火, 回火索氏体
400℃中温回火, 回火屈氏体
150-200℃低温回火,回火马氏体
不易浸蚀马氏体
图15-4:低碳钢马氏体示意图
中碳钢马氏体:混合状,组织应力大,应该马上回火。
在实际工业中,在淬火之前,回火炉应该已经准备就绪。硬度、强度远高于低碳钢马氏体。中、高温回火用得多。常见的有45#钢及40Cr钢等。含碳量越高,残留奥氏体越多。
高碳钢马氏体: 粗片状或是透镜状
含有大量残余奥氏体。不能用于仪表,否则随着温度变化尺寸不稳定
透镜状的马氏体有中脊线,内有大量的孪晶。组织应力更大,有很多微裂,那是早先生成的马氏体被后来生成的马氏体撞碎。
图15-5:透镜状马氏体示意图
金相观察及其分析
编号
金相图
材料及处理方法
1
65Mn
950℃à450℃, 等温
水冷
4%硝酸酒精浸蚀
组织分析:
上贝氏体,沿晶界生长
羽毛状,或是半羽毛状
2
65Mn
950℃à320℃, 等温
水冷
4%硝酸酒精浸蚀
组织分析:
下贝氏体
竹叶状
竹叶状的内部结构前文以分析
3
921钢
1200℃
水冷
4%硝酸酒精