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铜及铜合金的金相组织分析
铜及铜合金的金相组织分析一）结晶过程的分析结晶是以树枝状的方式生长，树枝状的结晶容易造成夹渣外，通常形成显微疏松。
取决于模壁的冷却速度外，还取决于合金成分、熔化与浇注温度等。
（二）宏观分析中常见缺陷在浇注过程中往往产生缩孔、疏松、气孔、偏析等缺陷。
浇注温度和浇注方式的影响，铸锭、紫铜中容易出现气孔和皮下气孔。
由于合金元素的熔点、比重不一，熔炼工艺不当造成铸锭的成分偏析。
铸造时热应力可产生裂纹。
浇注工艺不当（浇注温度过低），浇注时金属液的中断会造成冷隔。
（三）微观分析与铜相互作用的性质，杂质可分三类：1.溶解在固态铜中的元素（铝、铁、镍、锡、锌、银、金、呻、锑）。
2.与铜形成脆性化合物的元素（硫、氧、磷等）。
3.实际上不溶于固态铜中与铜形成易熔共晶的元素（铅、铋等）。
铋与铜形成共晶呈网状分布于铜的基体上，淡灰色。
铅含量很少时和铋一样呈网状分布于晶界，其颜色为黑色；铅含量大时在铜的晶粒间界上呈单独的黑点。
暗场观察：铅点呈黑色，孔洞为亮点。
硫与氧的观察：均与铜形成化合物（Cu2S Cu2O，又以共晶形式（Cu2S+ Cu、Cu20+ CU分布在铜的晶界上。
氯化高铁盐酸水溶液浸蚀：Cu20变暗，Cu2S不浸蚀。
偏振光观察：Cu20呈暗红色。
QJ 2337-92铍青铜的金相试验方法金相分析晶粒度检测金属显微组织分析，晶粒度分析，GB/T 6394-02金属平均晶粒度测定方法ASTM E 112-96 （2004）金属平均晶粒度测定方法YS/T 347-2004铜及铜合金平均晶粒度测定方法GB/T13298-91金属显微组织检验方法GB/T 13299-91钢的显微组织评定方法GB/T 10561-2005钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法ASTM E45-05钢中非金属夹杂物含量测定方法GB/T 224-87钢的脱碳层深度测定方法ASTM E407-07金属及其合金的显微腐蚀标准方法GB/T 226-91钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验方法GB/T 1979-2001结构钢低倍组织缺陷评级图GB/T 5168-85两相钛合金高低倍组织GB/T 9441-1988球墨铸铁金相检验ASTM A 247-06铸件中石墨微结构评定试验方法GB/T 7216-87灰铸铁金相EN ISO 945:1994石墨显微结构GB/T 13320-07钢质模锻件金相组织评级图及评定方法CB 1196-88船舶螺旋桨用铜合金相含量金相测定方法JB/T 7946.1-1999铸造铝合金金相铸造铝硅合金变质JB/T 7946.2-1999铸造铝合金金相铸造铝硅合金过烧JB/T 7946.3-1999铸造铝合金金相铸造铝氧是铜中最常见的杂质，可产生氢脆。
金相组织分析
实验三碳钢的非平衡组织及常用金属材料显微组织观察实验目的概述实验内容实验方法实验报告思考题一、实验目的1。
观察碳钢经不同热处理后的显微组织。
2. 熟悉碳钢几种典型热处理组织——M、T、S、M回火、T回火、S回火等组织的形态及特征。
3. 熟悉铸铁和几种常用合金钢、有色金属的显微组织.4。
了解上述材料的组织特征、性能特点及其主要应用。
TOP二、概述1。
碳钢热处理后的显微组织碳钢经退火、正火可得到平衡或接近平衡组织,经淬火得到的是不平衡组织。
因此，研究热处理后的组织时，不仅要参考铁碳相图，而且更主要的是参考钢的等温转变曲线（C曲线)。
为了简便起见，用C曲线来分析共析钢过冷奥氏体在不同温度等温转变的组织及性能（见表3-1）.在缓慢冷时（相当于炉冷，见图2-3中的V1）应得到100%的珠光体；当冷却速度增大到V2。
时(相当于空冷），得到的是较细的珠光体,即索氏体或屈氏体；当冷却速度增大到V3时(相当于油冷）,得到的为屈氏体和马氏体；当冷却速度增大至V4、V5，（相当于水冷），很大的过冷度使奥氏体骤冷到马氏体转变开始点（Ms)后，瞬时转变成马氏体.其中与C曲线鼻尖相切的冷却速度(V4)称为淬火的临界冷却速度。
亚共析钢的C曲线与共析钢相比，只是在其上部多了一条铁素体先析出线，当奥氏体缓慢冷却时（相当于炉冷，如图2-3中V1：）,转变产物接近平衡组织，即珠光体和铁素体。
随着冷却速度的增大，即V3〉V2〉V，时，奥氏体的过冷度逐渐增大，析出的铁素体越来越少，而珠光体的量逐渐增加，组织变得更细，此时析出的少量铁素体多分布在晶粒的边界上.因此，V1的组织为铁素体+珠光体；V2的组织为铁素体+索氏体；V3，的组织为铁素体+屈氏体.当冷却速度为V4，时，析出很少量的网状铁素体和屈氏体(有时可见到少量贝氏体)，奥氏体则主要转变为马氏体和屈氏体(如图3-3)；当冷却速度V5,超过临界冷却速度时，钢全部转变为马氏体组织(如图3-6，3—7).过共析钢的转变与亚共析钢相似,不同之处是后者先析出的是铁素体,而前者先析出的是渗碳体。
焊接接头金相组织分析
焊接接头金相组织分析实验目的▪观察与分析焊缝的各种典型结晶形态；▪掌握低碳钢焊接接头各区域的组织变化。
二、实验装置及实验材料▪粗细金相砂纸1套▪平板玻璃1块▪不同焊缝结晶形态的典型试片若干▪低碳钢焊接接头试片1块▪正置式金相显微镜1台▪抛光机1台▪工业电视(或幻灯机)1台▪吹风机1个▪4%硝酸酒精溶液无水醇脱脂棉若干▪典型金相照片(或幻灯照片)一套三、实验原理焊接过程中，焊接接头各部分经受了不同的热循环，因而所得组织各异。
组织的不同，导致机械性能的变化。
对焊接接头进行金相组织分析，是对接头机械性能鉴定的不可缺少的环节。
焊接接头的金相分析包括宏观和显微分析两个方面。
宏观分析的主要内容为：观察与分析焊缝成型，焊缝金属结晶方向和宏观缺陷等。
显微分析是借助于放大100倍以上的光学金相显微镜或电子显微镜进行观察，分析焊缝的结晶形态，焊接热影响区金属的组织变化，焊接接头的微观缺陷等。
焊接接头由焊缝金属和焊接热影响区金属组成。
焊缝金属的结晶形态与焊接热影响区的组织变化，不仅与焊接热循环有关，也和所用的焊接材料和被焊材料有密切关系。
▪焊缝凝固时的结晶形态∙焊缝的交互结晶熔化焊是通过加热使被焊金属的联接处达到熔化状态，焊缝金属凝固后实现金属的焊接。
联接处的母材和焊缝金属具有交互结晶的特征，图1为母材和焊缝金属交互结晶示意图。
由图可见，焊缝金属与联接处母材具有共同的晶粒，即熔池金属的结晶是从熔合区母材的半熔化晶粒上开始向焊缝中心成长的。
这种结晶形式称为交互结晶或联生结晶。
当晶体最易长大方向与散热最快方向一致时，晶体便优先得到成长，有的晶体由于取向不利于成长，晶粒的成长会被遏止，这就是所谓选择长大，并形成焊缝中的柱状晶。
∙焊缝的结晶形态根据浓度过冷的结晶理论，合金的结晶形态与溶质的浓度C0、结晶速度(或晶粒长大速度)R和温度梯度G有关。
图1-16为C0、R和G对结晶形态的影响。
由图可见，当结晶速度R和温度梯度G不变时，随着金属中溶质浓度的提高，浓度过冷增加，从而使金属的结晶形态由平面晶变为胞状晶，胞状树枝晶，树枝状晶及等轴晶。
金相组织解析
金相组织解析金相组织,用金相方法观察到的金属及合金的内部组织.可以分为:1.宏观组织.2.显微组织.金相即金相学，就是研究金属或合金内部结构的科学。
不仅如此，它还研究当外界条件或内在因素改变时，对金属或合金内部结构的影响。
所谓外部条件就是指温度、加工变形、浇注情况等。
所谓内在因素主要指金属或合金的化学成分。
金相组织是反映金属金相的具体形态，如马氏体，奥氏体，铁素体，珠光体等等。
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。
金相显微组织分析(清晰)
型二元合金的显微组织可分为以下几类： 一、固溶体合金的显微组织 具有匀晶转变的合金， 如图 3—1 所示,在平衡冷却条件下,其室温组织均为单相固溶体。 其显微组织形态表现为一个个的晶粒及晶界。但在非平衡冷却时，固相成分来
图 3-2 固溶体合金不平衡凝固时固相成分的变化
不及扩散均匀，在凝固过程中各温度的固相平均成分将偏离原平衡相图上固相线的位置， 如图 3 一 2 所示。在合金完全凝固后，先 结晶出的枝干（包括一次轴和二次轴）含 高熔点的组元多，后结晶的枝间含低熔点 组元多。由于二者抗蚀性不同，浸蚀后呈 现出树枝状组织特征，在显微镜下可观察 到明暗的差异。 图 3-3 为 Cu—Sn 合金相图。 含 5%Sn 的铜锡合金显微组织中富集高熔 点组元铜的枝干部分呈亮白色，而富集低 熔点组元锡的枝晶间隙则呈暗黑色，即出 现晶内偏析，如图 3—4a 所示。通过对不 平衡结晶的合金进行扩散退火（均匀化） 处理，即将合金加热到低于固相线温度， 保温一定时间，缓冷，从而可消除或减轻 偏析，得到接近平衡结晶的组织。图 3-4b 为 Cu—Sn5％合金的树枝晶消除后的固溶 液体晶粒。
图 3-17 Pt — Ag 合 金 相 图
图右方，如 Al—Si 相图（见图 3-13） ，此时 只有过共晶成份合金，才可能得到全部共晶组织。 三、二元包晶系合金的组织 由相图可知， 具有包晶成分的合金， 在平衡冷却条件下， 其初生相应在转变中全部耗尽， 成为均匀的单相固溶体。但在实际情况下，由于冷却较快，包晶反应常常不能充分进行。以 至于合金的显微组织达不到平衡状态，例如图 3—17 所示的 P 点以及 P 点以右的 Pt—Ag 合 金。 在平衡凝固完成之后，便不存在α相。但如果是不平衡结晶则在β相中心仍保留一些 残留的α相，且β相本身的成分也是不均匀的，呈枝晶偏析。又如图 3—3 所示的 Cu—65％ Sn 的合金冷却到 415℃时要发生 L + ε → η 的包晶转变，剩余的液相 L 到 227℃又会发 生共晶转变，所以在平衡凝固时最终组织应由η相和共晶体（η+θ）组成。而实际的不平 衡组织却保留相当数量的ε相（灰色） ，包围它的是η相（白色） ，在外面的则是黑色的共晶 组织， 如图 3—18 所示。 这种由于包晶转变的不完全性而产生的组织变化与成分偏析的现象， 称为包晶偏析。 包晶偏析易于在一些包晶温度较低的合金中出现。 包晶偏析一般采用扩散退 火方法予以改善和消除。
【精品文档】金相分析总结-精选word文档 (10页)
① 检验非金属夹杂物的数量、大小和形状
② 检验晶粒的变形程度和锻造显微组织
③ 检验钢材的带状组织，及通过热处理对带状组织的消除程度
3. 横断面主要作用于：
① 检验从表面到中心金相组织变化情况及偏析
② 检验表层各种缺陷
③ 检验表面热处理结果
④ 检验非金属夹杂物在整个断面上的分布
⑤ 测定晶粒度等
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金相分析总结
篇一：金相分析总结
1. 金相试样的制备步骤：取样、镶嵌、标识、磨光、抛光、显示
⑴若选取的试样的形状、大小便于用手握持，则不必镶嵌
⑵若检验非金属夹杂物或铸铁中石墨，就不必进行侵蚀
32.偏振片：强烈地吸收寻常光线，而对非常光线的吸收却很少
33.二向色性：对寻常光线和非常光线有不同吸收的现象
34.偏振光：直线（平面）偏振光、椭圆偏振光、圆偏振光
35.直线偏振光：正对光的传播方向观察，光的矢量振动方向是一条直线
36.起偏振镜：产生偏振光的装置
37.检偏振镜（分析器）：鉴定起偏振镜嗦产生的偏振光 马吕斯定律P106
波浪形的平面
不适于高倍观察，适合低、中倍
13. 化学侵蚀法：将抛光好的金相试样，侵入化学试剂中，或用化学试剂揩擦试样磨面，显
示出显微组织的方法
侵蚀原理
侵蚀时间及深浅程度：当抛光面失去光泽变成灰暗即可【变黑说明寝室过度】
14. 常见宏观缺陷的特征及产生原因：
⑴缩孔 特征：横向截面上的试样轴心处，呈现不规则的空洞或裂纹
值
卤化银颗粒细而均匀，反差系数就打；颗粒粗而不均匀，反差系数就小
[整理版]铜及铜合金的金相组织分析
铜及铜合金的金相组织分析一）结晶过程的分析结晶是以树枝状的方式生长，树枝状的结晶容易造成夹渣外，通常形成显微疏松。
取决于模壁的冷却速度外，还取决于合金成分、熔化与浇注温度等。
（二）宏观分析中常见缺陷在浇注过程中往往产生缩孔、疏松、气孔、偏析等缺陷。
浇注温度和浇注方式的影响，铸锭、紫铜中容易出现气孔和皮下气孔。
由于合金元素的熔点、比重不一，熔炼工艺不当造成铸锭的成分偏析。
铸造时热应力可产生裂纹。
浇注工艺不当（浇注温度过低），浇注时金属液的中断会造成冷隔。
（三）微观分析与铜相互作用的性质，杂质可分三类：1. 溶解在固态铜中的元素（铝、铁、镍、锡、锌、银、金、呻、锑）。
2. 与铜形成脆性化合物的元素（硫、氧、磷等）。
3. 实际上不溶于固态铜中与铜形成易熔共晶的元素（铅、铋等）。
铋与铜形成共晶呈网状分布于铜的基体上，淡灰色。
铅含量很少时和铋一样呈网状分布于晶界，其颜色为黑色；铅含量大时在铜的晶粒间界上呈单独的黑点。
暗场观察：铅点呈黑色，孔洞为亮点。
硫与氧的观察：均与铜形成化合物（Cu2S、Cu2O），又以共晶形式（Cu2S+ Cu、Cu2O+ Cu）分布在铜的晶界上。
氯化高铁盐酸水溶液浸蚀：Cu2O变暗，Cu2S不浸蚀。
偏振光观察：Cu2O呈暗红色。
QJ 2337-92铍青铜的金相试验方法金相分析晶粒度检测金属显微组织分析，晶粒度分析，GB/T 6394-02金属平均晶粒度测定方法ASTM E 112-96（2004）金属平均晶粒度测定方法YS/T 347-2004铜及铜合金平均晶粒度测定方法GB/T13298-91金属显微组织检验方法GB/T 13299-91钢的显微组织评定方法GB/T 10561-2005钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法ASTM E45-05钢中非金属夹杂物含量测定方法GB/T 224-87钢的脱碳层深度测定方法ASTM E407-07金属及其合金的显微腐蚀标准方法GB/T 226-91钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验方法GB/T 1979-2001结构钢低倍组织缺陷评级图GB/T 5168-85两相钛合金高低倍组织GB/T 9441-1988球墨铸铁金相检验ASTM A 247-06铸件中石墨微结构评定试验方法GB/T 7216-87灰铸铁金相EN ISO 945:1994石墨显微结构GB/T 13320-07钢质模锻件金相组织评级图及评定方法CB 1196-88船舶螺旋桨用铜合金相含量金相测定方法JB/T 7946.1-1999铸造铝合金金相铸造铝硅合金变质JB/T 7946.2-1999铸造铝合金金相铸造铝硅合金过烧JB/T 7946.3-1999铸造铝合金金相铸造铝氧是铜中最常见的杂质，可产生氢脆。
金相组织分析
实验目的概述实验内容实验方法实验报告思考题一、实验目的1. 观察碳钢经不同热处理后的显微组织。
2. 熟悉碳钢几种典型热处理组织——M、T、S、M回火、T回火、S回火等组织的形态及特征。
3. 熟悉铸铁和几种常用合金钢、有色金属的显微组织。
4. 了解上述材料的组织特征、性能特点及其主要应用。
TOP二、概述1. 碳钢热处理后的显微组织碳钢经退火、正火可得到平衡或接近平衡组织，经淬火得到的是不平衡组织。
因此，研究热处理后的组织时，不仅要参考铁碳相图，而且更主要的是参考钢的等温转变曲线(C曲线)。
为了简便起见，用C曲线来分析共析钢过冷奥氏体在不同温度等温转变的组织及性能（见表3-1）。
在缓慢冷时(相当于炉冷，见图2-3中的V1)应得到100%的珠光体；当冷却速度增大到V2。
时(相当于空冷)，得到的是较细的珠光体，即索氏体或屈氏体；当冷却速度增大到V3时(相当于油冷)，得到的为屈氏体和马氏体；当冷却速度增大至V4、V5，(相当于水冷)，很大的过冷度使奥氏体骤冷到马氏体转变开始点(Ms)后，瞬时转变成马氏体。
其中与C曲线鼻尖相切的冷却速度(V4)称为淬火的临界冷却速度。
亚共析钢的C曲线与共析钢相比，只是在其上部多了一条铁素体先析出线，当奥氏体缓慢冷却时(相当于炉冷，如图2-3中V1：)，转变产物接近平衡组织，即珠光体和铁素体。
随着冷却速度的增大，即V3>V2>V，时，奥氏体的过冷度逐渐增大，析出的铁素体越来越少，而珠光体的量逐渐增加，组织变得更细，此时析出的少量铁素体多分布在晶粒的边界上。
因此，V1的组织为铁素体+珠光体；V2的组织为铁素体+索氏体；V3，的组织为铁素体+屈氏体。
当冷却速度为V4，时，析出很少量的网状铁素体和屈氏体(有时可见到少量贝氏体)，奥氏体则主要转变为马氏体和屈氏体(如图3-3)；当冷却速度V5，超过临界冷却速度时，钢全部转变为马氏体组织(如图3-6，3-7)。
过共析钢的转变与亚共析钢相似，不同之处是后者先析出的是铁素体，而前者先析出的是渗碳体。
焊接接头金相组织分析
焊接接头金相组织分析一、试验目的（一）观察与分析焊缝的各种典型结晶形态（二）掌握低碳钢焊接接头各区域的组织变化（三）了解低碳钢焊接热影响区的组织变化规律。
二、试验装置及试验材料（一）粗、细金相砂纸一套（二）平板玻璃2块（三）金相显微镜4台（四）吹风机1个（五）抛光机4台（六）低碳钢焊接接头试片1个（七）腐蚀液：4％硝酸酒精溶液（八）乙醇、丙酮、棉花等三、试验原理（一）焊缝凝固时的结晶形态❖1、焊缝的交互结晶，如图1所示❖❖熔池金属的结晶是从熔合区母材的半熔化晶粒上开始向焊缝中心成长2、焊缝的结晶形态根据成分过冷的结晶理论，合金的结晶形态与溶质的浓度C0、结晶速度R和温度剃度G有关。
图2 C0、R和G对结晶形态的影响（二）低碳钢焊缝热影响区金属的组织变化以低碳钢为例，根据其热影响区金属组织的特性，可分为四个区域，如图3所示:图3低碳钢焊接热影响区分布特征1-熔合区；2-粗晶区；3-结晶区；4-不完全重结晶区；5-母材a、接头金相组织：1、未受热影响的焊缝金属区；2、受影响的层间金属区，结晶形态消失；3、受过热作用的热影响区；4、母材；b、过热粗晶区魏氏体组织C、左侧一次正火细晶区，右侧二次正火，晶粒较粗d、不完全结晶区组织e、母材组织（三）30CrMnSiA钢焊缝热影响区金属组织变化30CrMnSiA钢的连续冷却转变曲线四、实验方法及步骤（一）低碳钢焊接接头金相分析1、试样的准备；2、用金相砂纸打磨试片；3、抛光试片；4、腐蚀；5、在显微镜下观察与分析（二）30CrMnSiA钢试片的制作1、将厚度为的30CrMnSiA钢板切成180× 20mm和180× 35mm两种规格的试片；2、试片焊前进行退火处理；3、去除试片表面油污及氧化物；4、分别用电弧焊和气焊焊接试片；5、制作金相试样：打磨、抛光、腐蚀等；6、在显微镜下观察已制备好的金相试样；五、实验结果整理与分析（一）根据金相观察照出各区域焊接接头显微组织；❖（二）分析焊接接头各区域显微组织特征；❖焊接接头主要包括5个区域❖1、熔合区2、过热区3、正火区4、部分相变区5、再结晶区❖1、熔合区❖❖紧邻焊缝的母材与焊缝交界处的金属称为熔合区或半熔合区。
金相显微组织分析(清晰)
冰醋酸硝酸水溶液 图 3-15
200
冰醋酸双氧水溶液 图 3-16
82
Pb-50%Sn 合金的显微组织
Pb-20%Sb 合金的显微组织
生的铅基固溶体（α）加共晶体（α十β） ，图 3 一 16 为 Pb 一 Sb 系中的过共晶合金，其组 织为初生晶体（Sb）加共晶体（α十 Sb） 。 初生晶体的形态与其本质和数量有关。纯金属及其固溶体的初晶组织形态一般呈树枝 状，在不同截面上可呈完整树枝、部分树枝和卵形排列。对一些金属性较差、晶体结构较复 杂的元素（如 Sb、Si、Bi）或化合物的初生晶体，数量较少时，常具有规则的外形，在不 同截面上可呈现出正方、矩形、菱形、三角形等形状，如果这些相的量较多时，也可具有树 枝状的形态，但其枝杆边缘仍是规则的，形成 规则的几何外形的原因是由于这类初生晶体 的表面张力小，生长速度慢造成的。 在非平衡结晶时，初生晶体数量减少，共 晶体的实际成份偏离原共晶点，形成伪共晶 体。成份靠近共晶点的合金，快冷时甚至来不 及析出初生晶体，即可发生共晶反应，得到全 部伪共晶组织，如图 3—8 I 线所示。若伪共 晶区偏向相
氯化铁盐酸水溶液 图 3-18
75
Cu—65%Sn 合金的不平衡组织
实验七
一、实验目的
二元合金显微组织分析
1.掌握利用相图分析二元合金在平衡及非平衡凝固条件下结晶组织的方法； 2.熟悉典型共晶系二元合金平衡组织及非平衡凝固的显微组织特征及其差异。
二、实验内容及步骤
1.熟悉本实验所要观察的合金系相图。 2.分析不同成分合金的平衡凝固及非平衡凝固过程以及相应的组织。 3.观察并画出表 3—1 中所列合金的组织示意图，注明各组成物。分析组织与成分的变 化规律。 4.讨论冷却速度对本实验所观察合金结晶过程的影响。 表 3—1 实验用合金的成分、状态和组织 合金系 Pb—Sn 类别 端部固溶体 亚共晶 共晶 过共晶 Pb—Sb 亚共晶 共晶 过共晶 Al—Si Al—Cu Cu—Sn 共晶 共晶 端部固溶体 固溶体 成分（%） Pb—10%Sn Pb—50%Sn Pb—61.9%Sn Pb—80%Sn Pb—8%Sb Pb—11.2%Sb Pb—25%Sb Al—11.6%Si Al—11.6%Si Al—4%Cu Cu—5%Sn 铸态末变质 铸态变质 铸态 铸态 状态 组织及特征
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实验三碳钢的非平衡组织及常用金属材料
显微组织观察
实验目的概述实验内容实验方法实验报告思
考题
一、实验目的
1. 观察碳钢经不同热处理后的显微组织。
2. 熟悉碳钢几种典型热处理组织——M、T、S、M回火、T回火、S回火等组织的形态及特征。
3. 熟悉铸铁和几种常用合金钢、有色金属的显微组织。
4. 了解上述材料的组织特征、性能特点及其主要应用。
TOP
二、概述
1. 碳钢热处理后的显微组织
碳钢经退火、正火可得到平衡或接近平衡组织，经淬火得到的是不平衡组织。
因此，研究热处理后的组织时，不仅要参考铁碳相图，而且更主要的是参考钢的等温转变曲线(C曲线)。
为了简便起见，用C曲线来分析共析钢过冷奥氏体在不同温度等温转变的组织及性能（见表3-1）。
在缓慢冷时(相当于炉冷，见图2-3中的V1)应得到100%的珠光体；当冷却速度增大到V2。
时(相当于空冷)，得到的是较细的珠光体，即索氏体或屈氏体；当冷却速度增大到V3时(相当于油冷)，得到的为屈氏体和马氏体；当冷却速度增大至V4、V5，(相当于水冷)，很大的过冷度使奥氏体骤冷到马氏体转变开始点(Ms)后，瞬时转变成马氏体。
其中与C曲线鼻尖相切的冷却速度(V4)称为淬火的临界冷却速度。
转变类型组织名称形成温度范围／℃显微组织特征硬度(HRC)
珠光体型相
变珠光体
(P)
>650
在400～500X金相显微镜下可以观察到
铁索体和渗碳体的片层状组织
～20
(HBl80～200)索氏体
(S)
600～650
在800一]000X以上的显微镜下才能分
清片层状特征，在低倍下片层模糊不清
25～35
屈氏体
(T)
550～600
用光学显微镜观察时呈黑色团状组织，
只有在电子显徽镜(5000～15000X)下
才能看出片层状
35—40
贝氏体型相
变上贝氏体
(B上)
350～550
在金相显微镜下呈暗灰色的羽毛状特
征
40—48
下贝氏体
(BT)
230～350在金相显微镜下呈黑色针叶状特征48～58
马氏体型相
变马氏体
(M)
<230
在正常淬火温度下呈细针状马氏体(隐
晶马氏体)，过热淬火时则呈粗大片状
马氏体
60～65
亚共析钢的C曲线与共析钢相比，只是在其上部多了一条铁素体先析出线，当奥氏体缓慢冷却时(相当于炉冷，如图2-3中V1：)，转变产物接近平衡组织，即珠光体和铁素体。
随着冷却速度的增大，即V3>V2>V，时，奥氏体的过冷度逐渐增大，析出的铁素体越来越少，而珠光体的量逐渐增加，组织变得更细，此时析出的少量铁素体多分布在晶粒的边界上。
因此，V1的组织为铁素体+珠光体；V2的组织为铁素体+索氏体；V3，的组织为铁素体+屈氏体。
当冷却速度为V4，时，析出很少量的网状铁素体和屈氏体(有时可见到少量贝氏体)，奥氏体则主要转变为马氏体和屈氏体(如图3-3)；当冷却速度V5，超过临界冷却速度时，钢全部转变为马氏体组织(如图3-6，3-7)。
过共析钢的转变与亚共析钢相似，不同之处是后者先析出的是铁素体，而前者先析出的是渗碳体。
① 珠光体（P）珠光体的组织形态主要有两种：片状珠光体和颗粒状珠光体。
片状珠光体由一片片相互交错排列的铁素体和渗碳体所组成形成珠光体的先行条件是事先形成均匀的奥氏体，而后缓慢冷却在A1以下附近温度形成。
片状珠光体似手指纹的层状结构，它是一层铁素体和一层渗碳体的机械混合物（见图3-1）。
颗粒状珠光体是在铁素体的基体上分布着细小颗粒状的渗碳体的球化组织（见图3-2）。
图3-1片状珠光体500×4%硝酸酒精图3-2 颗粒状珠光体500×4%硝酸酒精
② 索氏体(s) 是铁素体与渗碳体的机械混合物。
其片层比珠光体更细密，在高倍(700倍以上)显微放大时才能分辨(见图3-3)。
③ 屈氏体(T) 也是铁素体与渗碳体的机械混合物，片层比索氏体还细密，在一般光学显微镜下也无法分辨，只能看到如墨菊状的黑色形态。
当其少量析出时，沿晶界分布，呈黑色网状，包围着马氏体；当析出量较多时，呈大块黑色团状，只有在电子显微镜下才能分辨其中的片层(见图3-4)。
图3-3 索氏体500×4%硝酸酒精图3-4 屈氏体+马氏体500×4%硝酸酒精。