碳钢热处理基本组织观察
碳钢的热处理操作、组织观察及硬度测定
680 677 680 682 690 695 700 700 700 700 700
835 835 796 760 750 721 743 － － － －
碳 素 工 具 钢
T7 T8 T10 T12 T13
回火时的加热、保温时间，应与回火温度结合起来考 虑。一般来说，低温回火时， 由于所得组织不稳定，内 应力消除不充分，为了稳定组织，消除内应力，使零件在 使用过程中性能与尺寸稳定，回火时间要长一些，一般不 少1.5～2小时。高温回火时间不宜过长，过长会使钢过分 软化，对有的钢种甚至造成严重的回火脆性，所以一般为 0.5～l小时。 3、冷却速度的影响 冷却是淬火的关键工序，一方面冷却速度耍大于临界 冷却速度，以保证得到马氏体，另一方面又希望冷却速度 不要太大，，以减小内应力，避免变形和开裂，为此，根 据c曲线考虑，淬火工件必须在过冷奥氏体最不稳定温度 范围(650~550℃)进行快冷，以超过临界冷却速度，而在 Ms(300～200℃)点以下，尽可能慢冷以减少内应力。为 保证淬火质量，应适当选用淬火介质和淬火方法。常用淬 火介质的特性见表6—2。
材料、材控专业
一、实验目的 1、了解碳钢的热处理操作； 2、研究加热温度、冷却速度、回火温度对 碳钢性能的影响； 3、观察热处理后钢的组织及其变化； 4、了解硬度计的原理，初步掌握洛氏硬度 计的使用。
二、概 述 （一）钢的热处理工艺 钢的热处理就是通过加热、保温和冷却三个步骤来 改变其内部组织，而获得所需性能的一种加工工艺。 普通热处理分为退火、正火、淬火和回火。 钢加热到一定温度保温后缓慢冷却（通常随炉冷却） 至500℃以下空冷叫退火，得到接近平衡态的组织。奥 氏体化的钢在空气中冷却叫正火，得到先共析钢铁素体 （或渗碳体）加伪珠光体。过冷奥氏体快冷（大于临界 冷速）叫淬火，得到马氏体组织。淬火钢再加热到A1 以下会发生回火转变，随回火温度的升高分别得到回火 马氏体，回火屈氏体和回火索氏体。
碳钢热处理后的组织和性能变化的分析实验
碳钢热处理后的组织和性能变化的分析实验一、实验目的1、观察和研究碳钢经不同形式热处理后其显微组织的特点。
2、了解热处理工艺对钢组织和性能的影响。
3、了解硬度测定的基本原理及应用范围。
4、了解洛氏硬度试验机的主要结构及操作方法。
5、掌握金属显微试样的制作过程，正确地制作所要观察的试件。
二、实验内容1、制作经热处理后的试样，完成打磨、刨光、浸蚀的所有制作步骤。
2、热处理后的试件进行硬度测试。
3、热处理后的试样进行组织观察分析和比较。
三、实验设备的使用和注意事项（一）硬度计的原理、使用和注意事项金属的硬度可以认为是金属材料表面在接触应力作用下的抵抗塑性变形的一种能力。
硬度测量能够验出金属材料软硬程度的数量概念。
由于在金属表面以下不同深处材料所承受的应力和所发生的变形程度不同，因而硬度值可以综合地反映压痕附近局部体积内金属的弹性、微量塑变抗力、塑变强化能力以及大量形变抗力。
硬度值越高，表明金属抵抗塑性变形能力越大，材料产生塑性变形就越困难。
另外，硬度与其它机械性能（如强度指标σb及塑性指标ψ和δ）之间有着一定的内在联系，所以从某种意义上说硬度的大小对于机械零件或工具的使用性能及寿命具有决定性意义。
硬度的试验方法很多，在机械工业中广泛采用压入法来测定硬度。
压入法硬度试验的主要特点是：（1）试验时应力状态最软（即最大切应力远远大于最大正应力），因而不论是塑性材料还是脆性材料均能发生塑性变形。
（2）金属的硬度与强度指标之间存在如下近似关系：σb=K·HB式中：σb——材料的抗拉强度值HB——布氏硬度值K——系数退火状态的碳钢K=0.34~0.36合金调质钢K=0.33~0.35有色金属合金K=0.33~0.53（3）硬度值对材料的耐磨性、疲劳强度等性能也有定性的参考价值，通常硬度高，这些性能也就好。
在机械零件设计图纸上对机械性能的技术要求，往往只标注硬度值，其原因就在于此。
（4）硬度测定后由于仅在金属表面局部体积内产生很小压痕，并不损坏零件，因而适合于成品检验。
碳钢热处理后组织观察_图文
45钢若加热到760C°，然后在水中冷却，这 种淬火称为不完全淬火。根据Fe-Fe3C相图可知， 在这个温度加热，部分铁素体未溶入奥氏体中，经 淬火后得到马氏体和铁素体组织。
4.碳钢淬火后的回火组织 淬火钢通常为马氏体和少量残余奥氏体组
织，经回火转变后，能够获得不同的组织。 低温回火获得回火马氏体，它是由含碳过
低碳钢淬火后的板条状马氏体。板条状马氏 体是由许多尺寸大致相同的细马氏体条平行排列 组成的马氏体，各束之间位向不同，且位向差较 大，一个奥氏体晶粒内可有几个马氏体束。板条 马氏体不仅具有较高的强度，同时还具有良好的 塑性和韧性。
含碳量大于1.0%的高碳钢过热淬火后， 得到针片状马氏体和残余奥氏体组织。针片 状马氏体在光学显微镜下，呈大小不一的针 状或片状，针片之间成一定角度。针片状马 氏体的硬度高，韧性差。在针片状马氏体之 间有奥氏体残存，即残余奥氏体（A’）。残 余奥氏体不易受硝酸酒精溶液的侵蚀，在显 微镜下呈白亮色，无固定形态。未经回火时 ，残余奥氏体与马氏体很难区别。都呈白亮 色，只有马氏体回火变暗以后，残余奥氏体 才能被辩认。
竹叶、针状 马氏体
闪电状马氏体 残余奥氏体
材 料： 1.3%C
状 态： 1100 °C水淬
组 织： 竹叶、针状、闪电状马氏体+残余奥氏体 放大倍数： 400X 侵蚀剂：3-4%硝酸酒精溶液
45钢正火400X
45钢860C°水淬 400X
45钢860C°油淬 400X
45钢860C°水淬400C°回火 400X
竹叶、针状马氏体+残余奥氏体
侵蚀剂 3-4%硝酸酒精溶液 3-4%硝酸酒精溶液 3-4%硝酸酒精溶液 3-4%硝酸酒精溶液
碳钢热处理后的显微组织观察与分析
碳钢热处理后的显微组织观察与分析实验目的实验说明实验内容实验方法指导实验报告要求思考题一：实验目的(1)观察和研究碳钢经不同形式热处理后显微组织的特点。
(2)了解热处理工艺对碳钢硬度的影响。
二：实验说明碳钢经热处理后的组织可以是接近平衡状态(如退火、正火)的组织，也可以是不平衡组织(如淬火组织)。
因此在研究热处理后的组织时，不但要用铁碳相图，还要用钢的C曲线来分析。
图1为共析碳钢的C曲线，图2为45钢连续冷却的CCT曲线。
图1 共析碳钢的c曲线图2 45钢的CCT曲线C曲线能说明在不同冷却条件下过冷奥氏体在不同温度范围内发生不同类型的转变过程及能得到哪些组织。
1．碳钢的退火和正火组织亚共析碳钢(如40、45钢等)一般采用完全退火，经退火后可得接近于平衡状态的组织，其组织形态特征已在实验l中加以分析和观察(图3)过共析碳素工具钢(如T10、T12钢等)则采用球化退火，T12钢经球化退火后，组织中的二次渗碳体和珠光体中的渗碳体都呈球状(或粒状)，图中均匀分散的细小粒状组织就是粒状渗碳体。
2．钢的淬火组织含碳质量分数相当于亚共析成分的奥氏体淬火后得到马氏体。
马氏体组织为板条状或针状，20钢经淬火后将得到板条状马氏体。
在光学显微镜下，其形态呈现为一束束相互平行的细条状马氏体群。
在一个奥氏体晶粒内可有几束不同取向的马氏体群，每束条与条之间以小角度晶界分开，束与束之间具有较大的位向差，如图4所示。
图3 T12 钢球化退火组织图4 低碳马氏体组织45钢经正常淬火后将得到细针状马氏体和板条状马氏体的混合组织，如图5所示。
由于马氏体针非常细小，故在显微镜下不易分清。
45钢加热至860℃后油淬，得到的组织将是马氏体和部分托氏体(或混有少量的上贝氏体)，如图6所示。
碳质量分数相当于共析成分的奥氏体等温淬火后得到贝氏体，如T8钢在550~350℃及350℃~ Ms温度范围内等温淬火，过冷奥氏体将分别转变为上贝氏体和下贝氏体。
钢的热处理及热处理后的显微组织观察实验报告
钢的热处理及热处理后的显微组织观察实验报告罗毅晗2014011673一、实验目的（1）熟悉钢的几种基本热处理操作：退火、正火、淬火、回火。
（2）了解加热温度、冷却速度、回火温度等主要因素对45钢热处理后性能（硬度）的影响。
（3）观察碳钢热处理后的显微组织。
二、概述钢的热处理就是利用钢在固态范围内的加热、保温和冷却，以改变其内部组织，从而获得所需要的物理、化学、机械和工艺性能的一种操作。
热处理的基本操作有退火、正火、淬火、回火等。
进行热处理时，加热温度、保温时间和冷却方式是最重要的三个基本工艺因素。
三、实验内容加热温度冷却方法回火温度洛氏硬度洛氏硬度洛氏硬度平均值860℃水冷﹨52.0 52.1 52.6 52.2 860℃油冷﹨20.2 23.4 19.1 20.9 860℃空冷﹨94.1 94.6 94.2 94.3 860℃炉冷﹨86.0 85.2 85.7 85.6 860℃水冷200℃51.9 52.0 52.1 52.0 860℃水冷400℃34.8 35.3 35.7 35.3 860℃水冷600℃20.3 21.5 19.6 20.5显微组织观察45钢860℃气冷索氏体+铁素体45钢860℃油冷马氏体+屈氏体45钢860℃水冷马氏体45钢 860℃水冷+600℃回火回火索氏体T12钢 760℃球化退火球化体T12钢 780℃水冷+200℃回火回火马氏体+二次渗碳体+残余奥氏体T12钢 1100℃水冷粗大马氏体+残余奥氏体四、实验分析1.火温度而言，淬火温度越高，硬度越高。
但是一旦达到过高温度会导致形成的马氏体，使得力学性能恶化。
2.火介质而言，硬度大小：空冷>炉冷>水冷>油冷。
3.火温度而言，回火温度越高，硬度越低。
图像：分析原因：①据铁碳相图，淬火温度升高，45钢（亚共析钢）中铁素体含量减少，珠光体含量提高，而珠光体硬度很高，铁素体硬度低，导致硬度提高。
②根据C曲线，对亚共析钢的连续冷却，空冷生成F+S，炉冷生成F+P，水冷产生M，油冷产生T+M。
实验三 常见钢铁材料的显微组织观察
6
图 3-14 铁素体+珠光体
图 3-15 珠光体+网状分布的铁素体
18CrNiMo 具有较高强度、韧性和淬透性，适宜制作具有一定强韧性的汽车变速箱齿轮
以及轴类，原材料组织铁素体以及珠光体，呈枝晶状分布，如图 3-17 所示；因该钢具有良
好的淬透件，淬火后已经完全渗透，基体全为低碳马氏体，如图 3-18 所示。
高速钢淬火组织：淬火加热温度一般为 1260~1280℃，高温加热的目的是使较多的碳
化物溶解于奥氏体中，淬火后马氏体中合金元素含量高，回火后钢的硬度高且耐磨性好。淬
火采用油冷或空冷，其显微组织为马氏体＋未溶碳化物＋残余奥氏体。马氏体呈隐针状，其
针形很难显示出来，但可看出明显的奥氏晶界及分布于晶粒内的未溶碳化物，淬火后的硬度
B．针状马氏体是含碳量较高的钢淬火后得到的组织。在光学显微镜下，它呈竹叶状或 针状，针与针之间成一定的角度。最先形成的马氏体较粗大，往往横穿整个奥氏体晶粒，将 奥氏体晶粒加以分割，使以后形成的马氏体针的大小受到限制。因此，针状马氏体的大小不 一。同时有些马氏体有一条中脊线，并在马氏体周围有残留奥氏体。针状马氏体的硬度高而 韧性差。
B．下贝氏体是在片状铁素体内部沉淀有碳化物的两相混合物组织。它比淬火马氏体易 受浸蚀，在显微镜下呈黑色针状（见图 3-6）。在电镜下可以见到，在片状铁素体基体中分 布有很细的碳化物片，它们大致与铁素体片的长轴成 55~60°的角度。
C．粒状贝氏体是最近十几年才被确认的组织。在低、中碳合金钢中，特别是连续冷却 时（如正火、热轧空冷或焊接热影响区）往往容易出现，在等温冷却时也可能形成。它的形
约为 HRC61~62，见图 3-26 所示。
高速钢淬火后需经三次回火，其组织为回火马氏体、少量残余奥氏体，大块白色颗粒
碳钢的热处理后组织观察
碳钢的热处理后组织观察碳钢是一种含碳量较高的合金钢，主要成分是铁和碳。
它具有优良的可加工性、强度和耐磨性。
碳钢经过热处理后，能够改变其组织和性能，使其满足不同应用的要求。
热处理是通过加热和冷却的方式，改变钢材的组织和性能。
碳钢的热处理包括退火、正火、淬火和回火等过程。
首先是碳钢的退火处理。
退火是将钢材加热到一定温度，然后在适当的条件下进行冷却，以达到使钢材组织中的晶粒细化和均匀化的目的。
退火后的碳钢，晶粒尺寸减小，晶界的清晰度增加，硬度下降，韧性提高。
退火处理可以消除应力、改变钢材的硬度和强度，提高其加工性能。
其次是碳钢的正火处理。
正火是将钢材加热到一定温度，然后冷却到室温。
正火处理可以提高碳钢的硬度和强度，改善其耐磨性和切削性能。
通过正火处理，碳钢的晶粒尺寸更加均匀，组织更加紧密，硬度更高。
接下来是碳钢的淬火处理。
淬火是将钢材加热到高温后迅速冷却至室温。
淬火处理使得碳钢组织变为马氏体组织，表面硬度极高，内部组织变脆，但具有较好的耐磨性。
淬火处理后的碳钢通常具有高硬度、高强度和较低的韧性，常用于制作刀具、弹簧和齿轮等。
最后是碳钢的回火处理。
回火是将经过淬火处理的钢材再次加热到一定温度，然后进行冷却。
回火处理可以改变淬火处理后的组织，消除淬火时引入的内应力，并提高碳钢的韧性和可靠性。
回火处理后的碳钢具有较好的韧性、耐磨性和抗冲击性，适用于制作机械零件和工具。
总之，碳钢经过热处理后，其组织和性能得到改善，能够满足不同应用的要求。
不同的热处理方法和工艺参数会导致不同的组织结构和性能。
因此，在实际应用中，根据具体要求选择适当的热处理方法，可以使碳钢发挥最佳性能。
碳钢热处理后的显微组织观察与分析
碳钢热处理后的显微组织观察与分析
一、研究背景
碳钢是一种广泛应用的材料，具有高强度、良好的塑性、耐腐蚀性，以及较低的成本等优点。
狭义的碳钢是指碳含量不高于2.06%的钢，一般指碳含量在0.25~2.06%之间的碳素低合金钢，简称碳钢。
碳钢的力学性能极大程度上受组织影响，因此，碳钢的热处理是提高其力学性能的关键手段。
二、热处理方法
碳钢在热处理过程中，主要是正火、回火、淬火和回火等，根据加工目的和钢种的不同，还有退火和淬拔，等等。
1.正火：正火是指把钢从室温升温到一定的温度（相当于细化、强化钢组织）后，室温或其他低温下的冷却过程。
将钢置于明火中加热，加热到一定温度（软化温度），停止着火，让钢自然冷却（细化钢组织）。
2.回火：回火是指将钢比正火温度高一点加热，然后用较低温度的流体（水、油等）冷却（增强钢组织）。
回火可以改善零件的机械性能，使其获得更高的屈服强度、抗拉强度和断裂伸长率等。
3.淬火：淬火是把钢加热到一定的高温，然后用水、油、空气等低温流体进行冷却，使钢获得更高的强度、延展性和硬度。
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碳钢热处理基本组织观察
目的
1．认识碳钢经不同方式热处理后的典型显微组织特征；
2．了解热处理工艺对组织的影响。
一、相关知识
1．TTT曲线
2．碳钢的退火和正火
碳钢的退火组织也就是铁碳合金的平衡组织，以前的实验已经观察过。
亚共析钢的正火组织形式上很象退火组织，这是的珠光体层片较细，整体为灰黑色，理论上讲，铁素体的含量应比平衡状态略少，相差并不明显。
过共析钢一般进行球化退火，得到球化珠光体，正火仅用于消除二次渗碳体网，得到颗粒状的碳化物和细片状珠光体，紧接着进行球化退火。
3．碳钢的等温淬火组织
上贝氏体：在500－350℃的等温转变组织，铁素体片在原奥氏体晶界向内发展，成羽毛状，片间间断分布碳化物。
为了清楚看到这种组织，在生成部分上贝氏体后立即快速冷却，其它部分是马氏体。
上贝氏体：在320－250℃的等温转变组织，铁素体片在原奥氏体晶内成透镜
状，或象竹叶状。
片内部有非常细小分布碳化物，整体浸蚀后为暗灰色。
为了清楚看到这种组织，在生成部分贝氏体后立即快速冷却，其它部分是马氏体。
4．碳钢的淬火组织
小试样奥氏体化后水冷，可以全部淬透，得到马氏体和少量残余奥氏体。
低碳马氏体(板条马氏体)：在光学显微镜下，板条马氏体为一束束相互平行的细长条状，在一个奥氏体晶粒内可有几束不同取向的马氏体群。
高碳马氏体(针状马氏体)：在光学显微镜下，片状马氏体呈针状或竹业状，片间互不平行呈一定角度，其立体形态为双凸透镜状。
针的粗细决定于奥氏体晶粒的大小，通常其针细小，在光学显微镜下不能看清，称为隐针马氏体。
T10正常加热温度为760℃，若过热(温度820℃，为能了解其形态)，就可看到其针状的形貌。
5．碳钢的回火组织
回火马氏体：形状同淬火态，但内部有碳化物，浸蚀后的颜色变暗。
回火曲氏体：原马氏体形态不可见，弥散的Fe3C析出，组织一般为灰暗色。
回火索氏体：在铁素体的基体上分布小颗粒状的渗碳体。
6．低碳钢渗碳后炉冷组织
920℃渗碳后，表层的含碳量接近Acm线，逐渐降低，到心部为原始的低碳(或纯铁)，炉冷后得到平衡组织，从表到里，经过过共析(珠光体＋网状渗碳体)、共析(珠光体)、亚共析(铁素体＋珠光体)的逐渐过渡。
实用材料往往可直接淬火，或渗碳后空冷正火，表层部分的渗碳体为颗粒状。
二、实验内容
①．观察45钢的正火组织，铁素体＋索氏体。
②．观察等温淬火组织，认识上、下贝氏体形貌特征。
③．观察淬火组织认识马氏体形态：20钢得到的板条马氏体，由45钢得到
的混合马氏体，T10钢过热淬火得到的粗大马氏体针。
④．正常淬火回火组织：T10钢正常淬火回火的组织为未溶颗粒状碳化物＋
回火隐针马氏体。
⑤．调质：中碳钢淬火后高温回火得到的回火索氏体。
⑥．渗碳后炉冷组织：从组织了解渗碳后碳含量的大致分布。
三、实验报告要求
画出5个以上观察到的组织示意图，注明材料、热处理过程、所得到的组织。
几种典型组织图： 退火
贝氏体
马氏体
回火索氏体。