热处理组织与缺陷形态观察
金属热处理产生的组织缺陷
金属热处理产生的组织缺陷
金属热处理缺陷指在热处理生产过程中产生的使零件失去使用价值或不符合技术条件要求的各种补助，以及使热处理以后的后续工序工艺性能变坏或降低使用性能的热处理隐患。
最危险的缺陷为裂纹，其中最主要的是淬火裂纹，其次是加热裂纹、延迟裂纹、冷处理裂纹、回火裂纹、时效裂纹、磨削裂纹和电镀裂纹等。
导致淬火裂纹的原因：（1）原材料已有缺陷（冶金缺陷扩展成淬火裂纹）；（2）原始组织不良（如钢中粗大组织或魏氏组织倾向大）；（3）夹杂物；（4）淬火温度不当；（5）淬火时冷却不当；（6）机械加工缺陷；（7）不及时回火。
最常见的缺陷是变形，其中淬火变形占多数，产生的原因是相变和热应力。
残余应力、组织不合格、性能不合格、脆性及其他缺陷发生的频率和严重性较低。
内应力来源有两个方面：（1）冷却过程中零件表面与中心冷却速率不同、其体积收缩在表面与中心也不一样。
这种由于温度差而产生的体积收缩量不同所引起的内用力叫做“热应力”；（2）钢件在组织转变时比体积发生变化，如奥氏体转变为马氏体时比体积增大。
由于零件断面上各处转变的先后不同，其体积变化各处不同，由此引起额内应力称作“组织应力”。
热处理专科毕业设计GCr15轴承钢球的热处理工艺及缺陷分析
GCr15轴承钢球的热处理工艺及缺陷分析摘要：本论文重点对GCr15轴承钢球热处理工艺的设计进行了讨论，同时对热处理后其可能存在的热处理工艺缺陷进行了分析。
钢球在不同热处理工艺下虽然都能达到其使用要求，但所需的成本却大不相同，因此在满足其使用要求的同时也应该注意生产成本。
热处理常常因操作、原材料等产生缺陷，但只要有正确的热处理工艺并严格按工艺进行加工热处理缺陷也是可以避免的，即使产生了缺陷也可以采取相应的措施及时修复缺陷。
关键词：GCr15 轴承钢球热处理设计热处理工艺热处理缺陷引言滚动轴承是机械工业十分重要的基础标准件之一;滚动轴承依靠元件间的滚动接触来承受载荷，与滑动轴承相比:滚动轴承具有摩擦阻力小、效率高、起动容易、安装与维护简便等优点。
缺点是耐冲击性能较差、高速重载时寿命低、噪声和振动较大。
图 1 轴承及钢球实物图滚动轴承的基本结构（图 1）：内圈、外圈、滚动体和保持架等四部分组成。
常用的滚动体有球、圆柱滚子、滚针、圆锥滚子。
轴承的内、外圈和滚动体，一般是用轴承钢（如GCr15、GCr15SiMn）制造，热处理后硬度应达到61～65HRC。
当滚动体是圆柱或滚针时，有时为了减小轴承的径向尺寸，可省去内圈、外圈或保持架，这时的轴颈或轴承座要起到内圈或外圈的作用。
为满足使用中的某些需要，有些轴承附加有特殊结构或元件，如外圈带止动环、附加防尘盖等。
滚动轴承钢球的工作条件极为复杂，承受着各类高的交变应力。
在每一瞬间，只有位于轴承水平面直径以下的那几个钢球在承受载荷，而且作用在这些钢球的载荷分布也不均匀。
力的变化由零增加到最大，再由最大减小到零，周而往复得增大和减小。
在运转过程中，钢球除受到外加载荷外，还受到由于离心力所引起的载荷，这个载荷随轴承转速的提高而增加。
滚动体与套圈及保持架之间还有相对滑动，产生相对摩擦。
滚动体和套圈的工作面还受到含有水分或杂质的润滑油的化学侵蚀。
在某些情况下，轴承零件还承受着高温低温和高腐蚀介质的影响。
高频焊缝组织及缺陷分析
高频焊缝组织及缺陷分析本文结合生产实际论述了ERW 焊接时输入热量、挤压力、焊接速度对熔合线宽度热影响区宽度、流线上升角的影响，对焊缝缺陷脆性断口、灰斑、夹杂物提出了见解，另外介绍了母材缺陷分层、夹杂物、带状组织对ERW 焊缝的危害性。
ERW 焊管具有成本低、生产效率高等优点，已成为石油、天然气以及煤炭输送主要选用管，随着ERW 焊管质量的提高有许多国家已用于套管和钻管方面。
为确保ERW 焊管的质量，各国都利用本国资源泉，从冶金质量和所轧制工艺提高焊管钢钟等级，采用各种焊接方式来保证焊缝质量，以满足钢管在高压防腐等方面的需求。
由于高频焊接时热量集中，焊缝很窄，再加上没有填充金属，要使接头的强度和韧性高于母材，达到设计要求，所以改麻改善高频焊接接头这个薄弱环节，提高强度和韧性是研究的中心。
1 高频焊缝金相组织高频焊缝的宏观组织是由腰鼓形、熔合线和金属流线组成。
1．1腰鼓形腰鼓形实际上是高频焊缝的热影响区。
它可以判定焊接规范的大小、要腰鼓形的宽窄焊接时输入热量大小有关，一般认变输入热量大小有关，一般认为输入热量愈大，腰鼓形愈窄，输入量愈小，腰鼓形愈窄，当输入热量一定时焊接速度愈慢，腰鼓形变窄，速度愈快，腰鼓愈窄。
图1 是理想的腰鼓形。
合理的腰鼓形为带钢厚度中心部分的热影响区宽度是板厚的四分之一到三分之一，它是用来控制输入量大小的判据。
图2是较宽的腰鼓形。
1．2亮线亮线也称熔合线焊合线，它是焊接时被加热到高温时脱碳，表面的炭被烧损或者是富炭的液相被挤出。
熔合线的宽窄是烛接时输入热量大小和成型挤压量的大小重要指标，是影响焊管质量的重要因素。
熔合线的宽窄世界各国没有统一的标准，一般为内近控标准，例如新日铁规定0.02-0.2mm,川崎要求小于0.1mm，原联邦德国规定0.02-0.12mm。
我国资料介绍在0.02-0.11mm。
有人认为熔合线小于0.02mm时是输入量不足或挤压量太大而产生，见图3，当热量不足时，蚕食状铁素体一般细小，熔合线模糊不清晰。
高温合金锻造后的组织缺陷分析92
高温合金锻造后的组织缺陷分析摘要：通过对低倍检查有缺陷的GH4169高温合金零件的解剖，用光学显微镜和电子扫描电缆从组织里和成分上对表面缺陷进行了详细的分析，查清了缺陷的性质以及和其它类似缺陷的区别，为确定缺陷的性质提供了检查方法。
关键词：黑斑；偏析；高倍检查我国的GH4169高温合金与美国的InconeL718合金成分相似。
nconeL718合金是由美国国际公司研制成功的，并且是于1959年公开的一种以体心四方和面心立方分析出强化的变形高温合金。
1试验过程的确定从有缺陷的零件中选取了2件斑点比较多的零件，其中斑点最多的做被解剖件，另一件重新腐蚀后，涂漆保存。
①组织形貌分析：先对零件进行低倍照相，保留缺陷的宏观现象。
再用线切割方法切取试样，用Neophot32光学显微镜和S-4800扫描电子显微镜观察缺陷的微观组织并照相。
②热处理试验：试样照完高倍组织后，在1160℃条件下保温1h进行热处理以消除Laves 相，来验证Laves相是否回溶。
③相成份分析：用S-4800扫描电子显微镜上的能谱对缺陷中的相进行成份分析，对能谱不确定的相，用X-射线衍射仪进行验证，来确定相的性质。
④高倍组织的检查方法比较：对在低倍组织检查下判断不了的缺陷，进行高倍组织检查。
对抛光、腐蚀性的试样采用复型、照相和直接用三维视频显微镜观察相进行比较，对比两种方法的实用性。
2试验分析2.1 组织形貌分析黑色斑点在零件上呈现出放射状分布，且平面处的斑点比较大、数量少。
零件边缘分布比较密集，切割下面斑点磨制金相试样，在Neophot32光学显微镜下观察，斑点中相密集，分布于晶界和晶粒内，斑点周围晶粒度粗大，晶内无相。
斑点中富集了大量的白色块状物，且平面与边缘上的斑点微观组织基本相同。
在S-4800扫描电子显微镜里观察黑色斑点，是由不受腐蚀的块状形成不规则网，使斑点看起来比较粗糙。
而块状物周围腐蚀比较重，使整个斑点看起来比较暗，形成黑斑。
怎样判断钢铁热处理前后的组织
钢铁中常见的金相组织区别简析一．钢铁中常见的金相组织1.奥氏体—碳与合金元素溶解在γ-fe中的固溶体，仍保持γ-fe的面心立方晶格。
晶界比较直，呈规则多边形；淬火钢中残余奥氏体分布在马氏体间的空隙处。
2.铁素体—碳与合金元素溶解在a-fe中的固溶体。
亚共析钢中的慢冷铁素体呈块状，晶界比较圆滑，当碳含量接近共析成分时，铁素体沿晶粒边界析出。
3.渗碳体—碳与铁形成的一种化合物。
在液态铁碳合金中，首先单独结晶的渗碳体（一次渗碳体）为块状，角不尖锐，共晶渗碳体呈骨骼状。
过共析钢冷却时沿acm线析出的碳化物（二次渗碳体）呈网结状，共析渗碳体呈片状。
铁碳合金冷却到ar1以下时，由铁素体中析出渗碳体（三次渗碳体），在二次渗碳体上或晶界处呈不连续薄片状。
4.珠光体—铁碳合金中共析反应所形成的铁素体与渗碳体的机械混合物。
珠光体的片间距离取决于奥氏体分解时的过冷度。
过冷度越大，所形成的珠光体片间距离越小。
在A1~650℃形成的珠光体片层较厚，在金相显微镜下放大400倍以上可分辨出平行的宽条铁素体和细条渗碳体，称为粗珠光体、片状珠光体，简称珠光体。
在650~600℃形成的珠光体用金相显微镜放大500倍，从珠光体的渗碳体上仅看到一条黑线，只有放大1000倍才能分辨的片层，称为索氏体。
在600~550℃形成的珠光体用金相显微镜放大500倍，不能分辨珠光体片层，仅看到黑色的球团状组织，只有用电子显微镜放大10000倍才能分辨的片层称为屈氏体。
5.上贝氏体—过饱和针状铁素体和渗碳体的混合物，渗碳体在铁素体针间。
过冷奥氏体在中温（约350~550℃）的相变产物，其典型形态是一束大致平行位向差为6～8o铁素体板条，并在各板条间分布着沿板条长轴方向排列的碳化物短棒或小片.典型上贝氏体呈羽毛状，晶界为对称轴，由于方位不同，羽毛可对称或不对称，铁素体羽毛可呈针状、点状、块状。
若是高碳高合金钢，看不清针状羽毛；中碳中合金钢，针状羽毛较清楚；低碳低合金钢，羽毛很清楚，针粗。
《金属热处理缺陷分析及案例》完整版
聚二醇（PAG）。
▪ F、其它措施： ▪ 及时回火。局部包扎。 ▪ （六）、其它热处理裂纹： ▪ 回火裂纹：多出现于高速钢或高合金工
具钢。 ▪ 冷处理裂纹：高速钢刀具、工模具冷至
－80度以下的淬火处理时易出现裂纹。 ▪ 时效裂纹：高温合金多。 ▪ 磨削裂纹：出现于淬硬工具钢或经渗碳、
▪ 经渗碳、碳氮共渗的零件，表层产生 很大的压应力、心部产生很大的拉应 力。
三、残余应力对力学性能的影响：
▪ 1、残余拉应力导致硬度降低，压应力则提 高硬度值。
▪ 2、残余应力增大，磨损增大。 ▪ 3、疲劳失效： ▪ （1）、失效过程：裂纹萌生→裂纹扩展。 ▪ （2）、残余压应力提高工件的疲劳强度。 ▪ 4、残余拉应力增大了应力腐蚀开裂的敏感
金属热处理缺陷 分析及案例
授课内容：
▪ 第一部分： ▪ 常见热处理缺陷的特征、产生原因、
危害性和预防措施。 ▪ 第二部分： ▪ 热处理质量全面控制体系。 ▪ 第三部分： ▪ 典型热处理缺陷案例分析。 ▪ 第四部分： ▪ 总结复习
▪第一部分
▪热处理缺陷特征、原因 及防止措施
第一章、热处理缺Biblioteka 概述：▪ A、冶金因素： ▪ （1）材料质量：冶金缺陷扩展成淬火裂纹。 ▪ （2）、化学成分：①、碳量超高，倾向越大。
②、合金元素：双向作用。 ▪ （3）、原始组织：粗大组织或魏氏组织倾向
大。球状组织倾向小。
B、零件尺寸和结构：
▪ （1）、截面尺寸过大或过小不易淬 裂。
▪ （2）、截面突变处：淬裂倾向大。
▪ （一）、含义：
▪ 指在热处理生产过程中产生 的使零件失去使用价值或不符合 技术条件要求的各种不足，以及 使热处理以后的后序工序工艺性 能变坏或降低使用性能的热处理 隐患。
锻造裂纹与热处理裂纹原理形态
一：锻造裂纹与热处理裂纹形态一：锻造裂纹一般在高温时形成，锻造变形时由于裂纹扩大并接触空气，故在100X或500X 的显微镜下观察，可见到裂纹内充有氧化皮，且两侧是脱碳的，组织为铁素体，其特征是裂纹比较粗壮且一般经多条形式存在，无明细尖端，比较圆纯，无明细的方向性，除以上典型外，有时会出现有些锻造裂纹比较细。
裂纹周围不是全脱碳而是半脱碳。
淬火加热过程中产生的裂纹与锻造加热过程形成的裂纹在性质和上有明显的差别。
对结构钢而言，热处理温度一般较锻造温度要低得多，即使是高速钢、高合金钢其加热保温时间则远远小于锻造温度。
由于热处理加热温度偏高，保温时间过长或快速加热，均会在加热过程中产生早期开裂。
产生沿着较粗大晶粒边界分布的裂纹；裂纹两侧略有脱碳组织，零件加热速度过快，也会产生早期开裂，这种裂纹两侧无明显脱碳，但裂纹内及其尾部充有氧化皮。
有时因高温仪器失灵，温度非常高，致使零件的组织极粗大，其裂纹沿粗大晶粒边界分布。
结构钢常见的缺陷：1 锻造缺陷（1）过热、过烧：主要特征是晶粒粗大，有明显的魏氏组织。
出现过烧说明加热温度高、断口晶粒粗大，凹凸不平，无金属光泽，晶界周围有氧化脱碳现象。
（2）锻造裂纹：常产生于组织粗大，应力集中处或合金元素偏析处，裂纹内部常充满氧化皮。
锻造温度高，或者终端温度低，都容易产生裂纹。
还有一种裂纹是锻造后喷水冷却后形成的。
（3）折叠：冲孔、切料、刀板磨损、锻造粗糙等原因造成了表面缺陷，在后续锻造时，将表面氧化皮等缺陷卷入锻件本体内而形成折缝。
在显微镜上观察时，可发现折叠周围有明显脱碳。
2 热处理缺陷（1）淬裂：其特点是刚健挺直，呈穿晶分布，起始点较宽，尾部细长曲折。
此种裂纹多产生于马氏体转变之后，故裂纹周围的显微组织与其它区域无明显区别，也无脱碳现象。
（2）过热：显微组织粗大，如果是轻度过热，可采用二次淬火来挽救。
（3）过烧：除晶粒粗大外，部分晶粒已趋于熔化，晶界极粗。
（4）软点：显微组织有块状或网状屈氏体和未溶铁素体等。
镁锂合金LA91热处理及组织观察
西安航空学院
实验报告
课程名称材料创新实验
实验项目名称热处理保温时间对LA91镁合
金硬度的影响
实验学生班级
实验学生姓名
同组学生姓名
实验时间2019.6.24—2019.7.5实验地点材料研究中心
实验成绩评定
指导教师签字年月日
硬度数值。
（6）记录数据
4.3 布氏硬度的测定
（1）调节实验力及加载载荷时间
（2）将试样放置在载物台上，旋转手轮使试样上升至顶住压头，继续旋转手轮至手轮空转，停止旋转。
（3）按下START按钮，压头开始加载，加载时间30秒。
（4）加载结束，反向转动手轮使载物台下降取出试样，
（5）用读数器读出压痕直径，乘于2，查表得出试样的硬度值。
四、实验记录处理
1.金相组织图
图1·编号：1 物镜倍数：200
图2·编号：1 物镜倍数：500
图3·编号：2 物镜倍数：200
图4·编号：2 物镜倍数：500
图5·编号：3 物镜倍数：200
图6·编号：3 物镜倍数：500
图7·编号：4 物镜倍数：200
图8·编号：4 物镜倍数：500
图9·编号：5 物镜倍数：200
图10·编号：5 物镜倍数：500 2.洛氏、布氏、维氏硬度。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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
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
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。
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。
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（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
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
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。
二、实验内容
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。
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。