显微镜下钢铁之美-金相组织真的很美
这么精美的金相图片，千万别错过！
这么精美的金相图片，千万别错过！先发一张低倍立体对照片。
40Cr锻件，经过正火后发现纵裂，裂缝打开后发现是石状断口。
如果你看过立体画，就用看立体画的方法来看这两张照片，当两张照片变成三张了，你就进入了三维空间，特别是中间的一张立体感最佳。
GCr15的碳化物液析100倍100倍1000倍（横向）以前，有客户投诉液析超标，说是当地技术监督局抽查发现的。
把样拿来一看，是把硫化物当作液析了。
硫化物是浅灰色，液析白亮，氮化物黄色，混为一谈易闹笑话。
非金属夹杂轴承钢冷拉直条内部横裂用GCr15连铸轴承钢冷拉直条车制水泵轴半成品时，沟道处发生断裂，断口上有从心部向外的放射形条纹（下图1左），试样纵剖后发现内部存在横向裂纹（下图1右）。
在纵剖面上作金相检验，球化组织正常，但心部存在十分严重的碳的正偏析区（下图2），碳偏析区内有粗大、完整的网状渗碳体及块状渗碳体（下图3）。
由此认定：该连铸轴承钢的质量低劣，心部十分严重的碳偏析是导致冷拉时内部出现横裂的原因。
图1图2图3我第一次看到这种类型的试样时，就按书籍上所说评为脱碳层。
后来发现，表面片状较深时会引起拉拔横裂，脱碳层怎么会引起拉拔横裂呢？我产生了疑问。
后来又发现，用球化退火后存在表面片状的盘条生产轴承钢丝，经过一次冷拉+再给晶退火的成品钢丝，表面出现片状减少、球状增加的现象；凡经过数次冷拉+再给晶退火的，绝大多数成品钢丝表面已无片状，脱碳层也大多合格。
再来一张石状断口上面一张“立体对”的石状断口，其实在锻件上已发生了纵裂，但当时没发现，后续正火时裂缝内产生氧化脱碳，晶粒的棱边已变得圆滑。
这一个石状断口，在我见过的石状断口中，是最“漂亮”的，晶粒的棱边完整清晰。
这也是40Cr锻件，用的原料是锻圆，打成一个类似塔形试样的部件，最粗的一节没有经过变形，锻后发生了纵裂，其他经过变形的几节都完好。
所以这最粗的一节相当于用锻造温度来进行正火处理，产生了严重的过热现象。
金相分析发现晶粒异常粗大，开裂为沿晶开裂，有沿晶界分布的二次裂纹，断口上无脱碳层。
显微镜下的钢铁之美！
显微镜下的钢铁之美！展开全文钢铁总是给人以灰色、冷硬的感觉，前不久，沙钢钢铁研究院用显微镜拍摄了一组钢铁材料微观图像，这些钢铁材料在显微镜的“火眼金睛”下，脱去了灰色的外衣，呈现出异彩纷呈的美。
就让我们一起来欣赏它们的美吧！作品1照片名称：壮美梯田样品名称：帘线钢82B组织特点：珠光体中铁素体和渗碳体形貌（你看过哈尼梯田，曾经以为很壮美，但当你发现在实验室，在电镜的视野下，竟然存在更为壮美的梯田，你不由得感叹自然造物的神奇，微观世界与宏观世界同样让人震撼。
）技术描述：利用透射电镜研究不同形变量下的珠光体片层间距及渗碳体碎化规律。
背景：珠光体的机械性能主要取决于珠光体的片间距，珠光体在受外力拉伸时，塑性变形基本上在铁素体内发生，渗碳体层则有阻止滑移的作用。
片层间距越小，铁素体和渗碳体的相界面就越多，对位错运动的阻碍也就越大，即塑性变形抗力越大，因而硬度和强度都增高，片状珠光体的塑性也随片间距的减小而增大。
珠光体组织片层间距大小是评价盘条组织的一个重要依据。
拍摄设备：JEM-2100F场发射透射电子显微镜（日本电子）作品2照片名称：夹杂物的消化系统样品名称：焊缝区样品（母材是EH36船板钢，焊材是JW-7）组织特点：复合夹杂物的形貌及物相分布（右半部份夹杂物状似大肠，想不到，无机世界也有着状似有机世界高级生物的消化体统，不禁让人啧啧称奇。
）技术描述：利用双束扫描电镜的聚焦离子束制备复合夹杂物的透射电镜样品，并利用透射电镜对夹杂物的形貌进行观察，并结合能谱仪和电子衍射对复合夹杂物的成分和物相进行鉴定。
结果显示：大肠结构的物相为Mn0.33Zr0.33Ti0.33O1.67，其余的1,2,3区域分别为Mn2TiO4相，富含Si-Ca-Al-O元素的非晶相，MgAl2O4相。
此项分析对研究复合夹杂物的形成机理提供理论的支持，从而在工艺上控制夹杂物的形成类型，尺寸等，最终达到提高材料的综合性能的目的。
拍摄设备：JEM-2100F场发射透射电子显微镜（日本电子）作品3照片名称：冰糖是什么味？样品名称：IF钢组织特点：TiN析出相（狗狗边嗅冰糖块，边问：“冰糖是什么味？”）技术描述：利用扫描电镜在腐蚀状态的IF钢上寻找析出相，并利用能谱仪确定析出相类型及成分，成分主要是Ti,N元素。
常见金相组织图片
过共晶:Fe3CI+ Ld’ 常见金相组织图片
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• 碳钢的平衡组织（工业纯铁）
工业纯铁：F
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• 碳钢的平衡组织（亚共析钢）
20钢
45钢 （F+P）
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65钢
• 碳钢的平衡组织（共析钢）
T8钢（P）
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T12钢（P+Fe3C)
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•工具钢（石墨碳2）
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•工具钢（网状碳化物）
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•工具钢（高速钢铸态）
W18Cr4V铸态（黄色鱼骨状莱氏体）
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•工具钢（高速钢碳化物不均匀性）
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•工具钢（高速钢脱碳）
W18Cr4V钢脱碳层，200x
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•工具钢（高速钢球化）
• 结构钢的组织（纤维组织 . 彩）
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• 结构钢的组织（纤维组织）
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• 结构钢的组织(退火与正火组织）
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• 结构钢的组织(回火索氏体）
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• 结构钢的组织（夹杂物）
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• 工具钢（球化）
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• 工具钢（石墨碳）
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•黄铜H68
单 相 黄 铜 ： 固 溶 体
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α
•黄铜H90
单 相 黄 铜 ： 固 溶 体
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α
•黄铜H62
双相黄铜 α+β
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•锡基轴承合金
35钢显微组织
欢迎访问中国金相分析网当前位置 >>> 金相分析及图谱 >> 结构钢金相组织35 钢 显 微 组 织35钢一般在调质态下使用，截面较大的零件常正火处理。
35钢能制造承受较大载荷的机械零件，如曲轴、轴销、杠杆、连杆、套筒、横梁、星轮、轮圈、螺栓、螺母等，以及轴承座、箱体、缸体等铸件。
光学放大倍数：100× 图号：35-01浸蚀剂：4%硝酸酒精材料及状态：35钢处理：正火处理组织及说明：基体组织为铁素体+片状珠光，晶粒度为6级。
图号：35-02浸蚀剂：4%硝酸酒精材料及状态：35钢处理：调质处理组织及说明： 较粗回火索氏体，仍保持淬火马氏体针叶位向。
光学放大倍数：200×相关金相图谱08钢10钢20钢35钢45钢相关资料光学放大倍数：500×光学放大倍数：500×图号：35-03 浸蚀剂：4%硝酸酒精 材料及状态：35钢 处理：调质处理组织及说明：某产品调质处理后心部组织，回火索氏体及白色沿晶界分布的铁素体，硬度为21HRC。
35钢的淬透性较差，当工件截面稍大些，则淬不透，心部组织仍会有铁素体存在。
图号：35-04 浸蚀剂：4%硝酸酒精 材料及状态：35钢 处理：锻造空冷组织及说明：由于加热温度过高，晶粒粗化，空冷时形成魏氏体组织。
光学放大倍数：100×图号：35-05 浸蚀剂：4%硝酸酒精 材料及状态：35钢处理：940℃加热保温3h后空冷 组织及说明：黑色为细片状珠光体，建议用 IE 1024*768 分辨率浏览本网站版权所有(c) 中国金相分析网光学放大倍数：200×白色为铁素体，铁素体大部分沿奥氏体晶界析出，部分在奥氏体晶粒内成条状或针状析出，呈魏氏组织状态，硬度为198HB。
35钢Ac 1为724℃，Ac 3为802℃，正常的正火温度应为840～890℃。
由于正火温度过高，使奥氏体晶粒长大至3～4级(个别已长大至2级)，正火后出现魏氏组织，使零件的脆性增加。
钢中典型金相组织
钢中典型金相组织钢是一种重要的金属材料，具有优异的机械性能和耐腐蚀性能。
钢的组织和性能之间密切相关，钢中的金相组织是其性能形成的重要因素之一。
下面将详细介绍钢中典型的金相组织。
1. 贝氏体组织贝氏体组织是钢中典型的金相组织之一。
该组织由相似于鹿角的条状组织构成，因其形状类似于法国冶金学家贝尔纳德的鹿角而得名。
贝氏体组织的形成与钢的淬火工艺密切相关，通过快速冷却钢材可以使奥氏体转变为贝氏体。
贝氏体组织具有高强度、高硬度和较好的耐磨性，因此在制造强度要求高、耐磨性要求高的零件时常采用贝氏体钢。
马氏体组织是钢中另一个典型的金相组织。
与贝氏体不同，马氏体组织属于无定形组织，其结构不规则、复杂。
同时，马氏体组织具有较高的强度和硬度，且具有较好的抗拉强度和耐磨性，因此广泛应用于地质勘探、采矿、石油化工等领域。
在淬火工艺中，将钢材加热至温度较高后迅速冷却可制得马氏体组织。
珠光体组织是钢中一种较为典型的变形组织，属于半钢中生组织。
该组织由类似“珠子”形状的球体团进行构成，因其形态类似于珠子而得名。
珠光体组织是一种中等强度的钢结构，具有优秀的成形性和可加工性，在制造材料强度、变形性好的零件时常采用珠光体钢。
4. 混合组织混合组织是一种钢中常见的金相组织，其由两种或多种不同的金相组织混合而成。
例如，当沿晶腐蚀与导致钢中存在晶界和粗晶的杂质混合存在时，就会形成混合组织。
混合组织具有钢中两种或多种组织的优点，可以在不同的应用场合中具有更为广泛的适用性。
总之，钢中的金相组织是其性能形成的重要因素。
贝氏体组织、马氏体组织、珠光体组织和混合组织等是钢中典型的金相组织，采用不同的工艺可以得到不同种类的金相组织，从而满足不同的应用需求。
金相显微观察试样-金相显微组织图谱
球墨铸铁
退火
球状石墨+铁素体
白色晶粒为铁素体，黑色球状为石墨
36
球墨铸铁
低温正火
球状石墨+铁素体+珠光体
白色晶粒为铁素体，层状组织为珠光体，黑色球状为石墨
37
球墨铸铁
正火
球状石墨+珠光体
层状组织为珠光体，灰色球状为石墨。
（六）有色金属合金组织8种
38
铸铝
未变质
初生硅晶粒+共晶体
浅多边形晶粒为初晶硅，其余为白色α固溶体和灰色针状硅的共晶组织
21
15钢
渗碳后退火
渗碳组织
表层为过共析组织（网状渗碳体+珠光体），由表向内含碳量逐渐减少，铁素体增多。
22
45钢
渗硼
渗硼组织
表层为硼化物层（呈锯齿状）和过渡层，心部为45钢基体组织。
23
40Cr
软氮化
软氮化组织
表层为白亮色的氮化合物和含氮的扩散层，心部为40Cr基体组织
（三）合金钢组织5种
24
高速钢
带状组织
白色晶粒为铁素体，黑色条状为珠光体，呈明显的带状分布
32
铁基含油轴承
粉末冶金
珠光体+铁素体+含油孔
黑色指纹状为珠光体，少量白色块状为铁素体，分散的小黑点为疏松的含油孔
（五）各类铸铁组织5种
33
灰口铸铁
铸态
片状石墨
黑色片状组织为石墨，基体未腐蚀
34
可锻铸铁
可锻化退火
团絮状石墨
团絮状黑色组织为石墨，基体未腐蚀
43
铝基轴承合金
铸态
初晶β固溶体+共晶体（α+β）+铜锡化合物
金属材料知识学习，15种金相组织图，你还认识几个呢？
金属材料知识学习，15种金相组织图，你还认识几个呢？1. 奥氏体定义：碳与合金元素溶解在γ-Fe中的固溶体，仍保持γ-Fe的面心立方晶格特征：奥氏体是一般钢在高温下的组织，其存在有一定的温度和成分范围。
有些淬火钢能使部分奥氏体保留到室温，这种奥氏体称残留奥氏体。
奥氏体一般由等轴状的多边形晶粒组成，晶粒内有孪晶。
在加热转变刚刚结束时的奥氏体晶粒比较细小，晶粒边界呈不规则的弧形。
经过一段时间加热或保温，晶粒将长大，晶粒边界可趋向平直化。
铁碳相图中奥氏体是高温相，存在于临界点A1温度以上，是珠光体逆共析转变而成。
当钢中加入足够多的扩大奥氏体相区的化学元素时，Ni,Mn等，则可使奥氏体稳定在室温，如奥氏体钢。
2. 铁素体定义：碳与合金元素溶解在a-Fe中的固溶体特征：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. 渗碳体定义：碳与铁形成的一种化合物特征：渗碳体不易受硝酸酒精溶液的腐蚀，在显微镜下呈白亮色，但受碱性苦味酸钠的腐蚀，在显微镜下呈黑色。
渗碳体的显微组织形态很多，在钢和铸铁中与其他相共存时呈片状、粒状、网状或板状。
（1）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（2）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（3）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. 珠光体定义：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特征：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。
（1）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。
（2）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。
钢铁显微组织
钢铁显微组织microstructure of iron and steel在金相显微镜或电子显微镜下看到的钢和铸铁中由基本组成单元构成的聚合体。
用金相显微镜观察时试样表面应磨平抛光，并用适宜的侵蚀剂稍加侵蚀。
用电子显微镜观察时，需要进行更加复杂的试样准备工作。
金相显微镜最高放大倍数可达2500倍，电子显微镜可放大几十万倍（见光学金相检验）。
钢和铸铁都是在铁中加入碳和其他合金元素形成的合金,其中,含碳量为0.77％的钢称为共析钢；含碳量低于0.77％的钢称为亚共析钢；含碳量为0.77～2.11％的钢称为过共析钢；含碳量高于2.11％的称为铸铁。
不同含碳量和合金成分的钢或铸铁，其显微组织各不相同。
同一成分的钢或铸铁，经过不同的金属热处理后也具有不同的显微组织（图1 [铁碳合金平衡相图]）不同的显微组织具有不同的性能，因此钢铁可以通过热处理获得不同的性能。
钢铁显微组织分析是研究钢铁和评定钢铁制品质量的重要手段。
固态钢铁中的相相是钢铁显微组织的基本组成单元。
图2c[几种典型的金相组织 c上贝氏体（上)，500][倍羽毛状为上贝氏体，白色基体为马氏体16Mn钢 500℃等温，10％盐水淬火,2％硝酸酒精腐蚀]中白亮的基体和白色的条状物便是两种不同的相。
两种相之间有明显的分界面。
同一种相的内部，化学成分、原子排列方式和各种性能基本一致。
液态的钢或铸铁中只有一种相，即液相。
固态钢铁中可能出现多种不同的相，大致可以把它们分为固溶体和化合物两大类。
固溶体 碳或其他合金元素固溶于铁中形成的固态溶体。
固态纯铁在不同的温度范围内有 3种不同的原子排列方式，分别称为铁、铁和铁。
碳或其他合金元素溶入铁形成的固溶体称为铁素体；溶入铁形成的固溶体称为奥氏体；溶入铁形成的固溶体称为固溶体。
与溶液相似，固溶体的溶解度也随温度的升降而增减。
化合物 碳、铁或某些合金元素之间都可以形成化合物。
钢铁中最常见的是碳与铁形成的化合物，分子式为Fe3C（含碳8.3％）,称为渗碳体。
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显微镜下钢铁之美-金相组织真的很美
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铁碳合金是人类使用最为广泛的金属材料，不同成分的铁碳合金，组织和性能也不相同。
在研究和使用钢铁材料、制定其热加工和热处理工艺以及分析工艺废品的原因时，都需要应用铁-碳相图，可见铁-碳相图的重要性，下面小编带大家从铁-碳合金的典型组织、相图剖析及平衡结晶过程三个方面一起看看那些年我们追过的铁-碳相图。
铁-碳合金典型组织
铁素体（Ferrite）/（α-Fe）/（F）
铁素体晶体结构
铁素体金相图
奥氏体（Austenite）/（γ-Fe）/（A）
奥氏体晶体结构
奥氏体金相图渗碳体（Cementite）/（Fe3C）/（C）
渗碳体金晶体结构
渗碳体金相图珠光体（Pearlite）/（P）
片状珠光体金相图
粒状珠光体金相图莱氏体（Ledeburite）/（Ld/Ld’）
莱氏体金相图贝氏体（Bainite）/（B）
上贝氏体金相图
下贝氏体金相图
粒状贝氏体金相图魏氏组织（WidmannstattenStructure）
魏氏组织金相图
马氏体（Martensite）/（M）
板条状马氏体金相图.jpg
板条状马氏体金相图
针状马氏体金相图.jpg
针状马氏体金相图
淬火后形成的马氏体经过回火还可以形成三种特殊的金相组织：
回火马氏体：指淬火时形成的片状马氏体（晶体结构为体心四方）于回火第一阶段发生分解—其中的碳以过渡碳化物
的形式脱溶—所形成的、在固溶体基体（晶体结构已变为体心立方）内弥散分布着极其细小的过渡碳化物薄片（与基体的界面是共格界面）的复相组织；这种组织在金相（光学）显微镜下即使放大到最大倍率也分辨不出其内部构造，只看到其整体是黑针（黑针的外形与淬火时形成的片状马氏体（亦称“α马氏体”）的白针基本相同），这种黑针称为“回火马氏体”。
回火马氏体金相图.jpg
回火马氏体金相图
回火索氏体：淬火马氏体经高温回火后的产物。
其特征是：索氏体基体上布有细小颗粒状碳化物，在光镜下能分辨清楚。
这种组织又称调质组织，它具有良好的强度和韧性的配合。
铁素体上的细颗粒状碳化物越是细小，则其硬度和强度稍高，韧性则稍差些；反之，硬度及强度较低，而韧性则高些。
回火索氏体金相图.jpg
回火索氏体金相图
回火屈氏体：淬火马氏体经中温回火的产物，其特征是：马氏体针状形态将逐步消失，但仍隐约可见（含铬合金钢，其合金铁素体的再结晶温度较高，故仍保持着针状形态），析出的碳化物细小，在光镜下难以分辨清楚，只有电镜下才可见到碳化物颗粒，极易受侵蚀而使组织变黑。
如果回火温度偏上限或保留时间稍长，则使针叶呈白色；此时碳化物偏聚于针叶边缘，这时钢的硬度稍低，且强度下降。
回火屈氏体金相图.jpg
回火屈氏体金相图
铁-碳相图剖析
铁-碳相图
铁-碳相图.jpg
基于Fe-Fe3C相图的Fe-C合金分类：
三大反应：
包晶反应（PeritecticReactions）
其特征是首先晶出之初晶固溶体与周围残留液体间发生反应，而生成第二种固溶体，将原来的初晶包起来；
包晶反应式：L
B + δ → A
J。
共晶反应（Eutectic Reactions）
是由一种液体同时析出两种不同的固体；
共晶反应式：L
C →A
E
+Fe
3
C。
共析反应（EutectoidReactions）
是由一种固体同时析出两种不同的固体；
共析反应式：A
S →F
P
+Fe
3
C。
特征点汇总表
特征点汇总表.jpg
特征线汇总表
特征线汇总表.jpg
铁-碳合金的平衡结晶过程工业纯铁
工业纯铁.jpg
工业纯铁平衡结晶示意图工业纯铁室温下组织为：铁素体（F）+三次渗碳体（Fe3CⅢ）。
工业纯铁典型金相图.jpg
工业纯铁典型金相图亚共析钢
亚共析钢.jpg
亚共析钢平衡结晶示意图
亚共析钢典型金相图.jpg
亚共析钢典型金相图
亚共析钢结晶过程的基本反应为：匀晶反应+包晶反应+固溶体转变反应+共析反应。
亚共析钢室温平衡组织：先析铁素体（F）+珠光体（P），P的量随含碳量增加而增加。
共析钢
共析钢.jpg
共析钢平衡结晶示意图
共析钢结晶过程的基本反应为：匀晶反应+共析反应。
共析钢室温组织为：100%的珠光体（P），铁素体和渗碳体相的相对重量比为8:1。
共析钢典型金相图.jpg
共析钢典型金相图
过共析钢
过共析钢.jpg
过共析钢平衡结晶示意图
过共析钢结晶过程的基本反应为：匀晶反应+二次析出反应+共析反应。
共析钢室温组织为：珠光体（P）+二次渗碳体（Fe3CⅡ），Fe3CⅡ沿奥氏体晶界呈网状析出，使材料的整体脆性加大。
过共析钢典型金相图.jpg
过共析钢典型金相图
亚共晶白口铸铁
亚共晶白口铸铁.jpg
亚共晶铸铁平衡结晶示意图
亚共晶白口铸铁结晶过程的基本反应为：匀晶反应+共晶反应+二次析出反应+共析反应。
亚共晶白口铸铁室温组织为：珠光体（P）+二次渗碳体（Fe3CⅡ）+低温莱氏体（Ld’）。
亚共晶铸铁典型金相图.jpg
亚共晶铸铁典型金相图
共晶白口铸铁
共晶白口铸铁.jpg
共晶铸铁平衡结晶示意图
共晶白口铸铁结晶过程的基本反应为：共晶反应+二次析出反应+共析反应。
共晶白口铸铁室温组织为：低温莱氏体（Ld’）。
共晶铸铁典型金相图.jpg
共晶铸铁典型金相图
过共晶白口铸铁
过共晶白口铸铁.jpg
过共晶铸铁平衡结晶示意图
过共晶白口铸铁结晶过程的基本反应为：匀晶反应+共晶反应+二次析出反应+共析反应。
过共晶白口铸铁室温组织为：一次渗碳体（Fe3C）+低温莱氏体（Ld’）。
过共晶白口铸铁典型金相图.jpg
过共晶白口铸铁典型金相图
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