钢的回火组织观察
钢的回火组织观察
一、实验目的与要求
认识和掌握回火温度对淬火钢组织和性能的影响。
二、实验设备
1. 中温箱式炉
2. 10﹪NaCl水溶液、机油、淬火槽
3. 洛氏硬度计
4. 磨样、抛光及浸蚀设备与材料
5. 金相显微镜
6. 试样材料：
钢号：20、45、T8、GCr15
尺寸：Φ10～15×20～25mm
三、实验原理
淬火钢组织不稳定，回火时释放应力、发生组织转变得到相应的性能，有其规律。
碳钢回火时装周变化过程：
1. 马氏体中碳原子偏聚
20～100℃，马氏体中碳的偏聚：碳原子向板条马氏体中的位错线附近的间隙位置偏聚，或在片状马氏体中的孪晶界面上偏聚形成许多微小的高碳区域。
2. 100℃～250℃马氏体的分解（碳含量大于0.2﹪的钢）：低碳（碳含量小于0.2﹪）马氏体中碳原子将继续偏聚，高碳马氏体中过饱和的碳原子脱溶，在孪晶面上沉淀析出与母相共格的亚稳定ε碳化物（Fe2.4C）。
3. 200℃～300℃残余奥氏体分解（碳含量大于0.4﹪的钢）：残余奥氏体转变为下贝氏体或回火马氏体。
4. 250℃～400℃，高碳M中的ε–碳化物转化为较稳定的θ–碳化物（Fe3C）,低碳马氏体中偏聚区内将直接析出θ–碳化物（Fe3C）。
5. 400℃～650℃，α一相回复再结晶，Fe3C球化和粗化：α一相随回火温度的升高，将有原针状或板条状逐渐转变为多边形的位错密度低的铁素体新晶粒，而渗碳体为降低表面能，由片状转变为球状，进而不断粗化。
生产中常常按回火组织的特征，把回火组织氛围三种：
回火马氏体：
淬火钢在250℃以下回火后，高碳钢得到回火马氏体+残余奥氏体组织，在显微镜下回火马氏体的颜色比淬火马
氏体深，但仍保持针状；
中碳钢则仍保持片状马氏体和条状马氏体的混合组织形态，其中片状马氏体的颜色较深；
低碳马氏体则仍为单相组织与淬火马氏体相比，区别不大，形状仍为板条状，在相同腐蚀条件下，颜色大致相同。
回火马氏体具有高的强度和硬度。
回火屈氏体：
经350℃～500℃中温回火后得到回火屈氏体，原马氏体形态不变，渗碳体呈极细小的颗粒状，在光学显微镜下难以看清，经腐蚀后较回火马氏体为深。
回火屈氏体具有较高的弹性和良好的塑性及韧性
3. 回火索氏体：
在500℃～650℃回火后得到回火索氏体组织。
金相特征是多边形铁素体加粒状渗碳体。
此时碳化物已聚集长大和球化，而α一相已发生回复和再结晶而成为等轴状。
45钢就是这样的组织特征。
而某些合金钢，铁素体仍会保持原针状形态，如38CrMoAl淬火后640℃回火一小时其中最中仍然有许多铁素体保持了马氏体的形态和位向。
回火索氏体具有高的综合力学性能。
四、实验步骤
1. 全班分两组，每次一组。
2. 每大组分成四小组，每小组持一种材料，每人得一块试样。
3. 按表2-1进行淬火，淬火后测定硬度，最后磨制金相样品观察组织，将结果记录于表2-1中。
4. 先按小组进行金相观察，识别不同回火工艺下的回火组织，并画出组织示意图。
然后，各小组交换互相观察金相样品。
回火中组织变化.
淬火钢回火时组织和性能的变化
80～200℃，发生马氏体的分解
由淬火M中析出薄 片状细小的ε碳化物, 使M中碳的过饱和 度降低，通常把这 种过饱和α+ε碳化物 的组织称为回火马 氏体（M回）。在显 微镜下观察呈黑色 针叶状。
回火马氏体
淬火钢回火时组织和性能的变化
200～300℃发生残余奥氏体分解
残余奥氏体完 全分解为过饱 和的α+ε碳化 物的混合物， 这种组织与马 氏体分解的组 织基本相同。 组织为M回。
回火马氏体
淬火钢回火时组织和性能的变化
300～400℃，发生碳化物的转变 马氏体分解完成，过饱和的α中的含碳量达饱和 状态，M→F，但这时的铁素体仍保持着马氏体 的针叶状外形，这பைடு நூலகம்ε碳化物转变为极细的颗粒 状的渗碳体。 这种由针叶状F和极细粒状渗碳体组成的机械混 合物称为回火托氏体（T回）。
回火托氏体
淬火钢回火时组织和性能的变化
400℃以上，发生渗碳体的长大与固溶体再结晶
400℃以上粒状渗碳体将逐渐聚集长大，α相 开始回复，500℃以上时发生再结晶，从针 叶状转变为多边形的粒状，同时粒状渗碳体 聚集长大成球状，即在500℃以上（500650℃）得到由粒状铁素体+球状Fe3C组成 的回火组织——回火索氏体。（S回）
淬火钢回火时组织转变介绍
淬火钢回火时组织转变介绍淬火钢回火是一种常见的热处理工艺，通过控制加热和冷却过程中的温度和时间，可以改善淬火后的钢材组织和性能。
淬火后的钢材通常具有硬度高、脆性大等特点，回火处理可以使其获得一定的韧性和塑性，提高其综合性能。
淬火钢回火的基本原理是通过加热淬火后的钢材到一定温度，然后进行恒温保温一段时间，最后再进行冷却。
在这个过程中，钢材的组织会发生转变，主要表现为马氏体分解、析出出现和晶粒长大。
以下将详细介绍这些组织转变的过程。
淬火后的钢材主要为马氏体，而马氏体是一种脆性组织，回火时需要改变其组织形态。
在回火过程中，钢材受热到一定温度，马氏体开始分解成为一种较为稳定的组织形态，称为回火组织。
回火组织主要由贝氏体、残余奥氏体和回火渗碳体组成。
其中，贝氏体是一种具有韧性和塑性的组织，可以提高钢材的韧性。
残余奥氏体主要是未完全转变的马氏体，其含有适量的碳和合金元素，也具有一定的韧性和塑性。
回火渗碳体是在回火温度下，一部分由马氏体转变而来，富含碳元素，具有一定的韧性。
在回火过程中，马氏体析出出现也是重要的组织转变现象。
大部分马氏体靠较高的回火温度和长时间的回火使其尽量析出出现，以增加钢材的韧性。
马氏体析出的主要方式有两种：一种是基于长时间回火，由于较高温度使马氏体逐渐转变为贝氏体和残余奥氏体，从而使马氏体开始析出出现；另一种是基于高回火温度和短时间回火，使马氏体内部的残余奥氏体转变为贝氏体，从而使马氏体开始析出出现。
无论是哪种方式，都可以通过在适当的时间和温度下进行回火处理来增加马氏体的析出出现，提高钢材的韧性。
晶粒长大是淬火钢回火过程中的另一种组织转变。
在淬火过程中，钢材的晶粒会因快速冷却而变小，而小晶粒往往与碳化物结合更紧密，导致材料更加脆性。
回火时，由于较高的温度和较长的时间，晶粒开始重新长大，形成较大的晶粒。
较大的晶粒可以形成多个晶界，使得材料更加具有韧性。
总结起来，淬火钢回火时组织转变主要包括马氏体分解、马氏体析出出现和晶粒长大。
45钢回火后的组织
45钢回火后的组织
45钢回火后的组织应该是晶粒细小均匀的马氏体，其组织断面根
据回火温度而不同。
当45钢在250℃~400℃条件下回火时，回火后的
组织样子很多，但常见的有晶粒宏观观察中几乎可以看不到的极细马
氏体，这样的组织叫做真空退火(VACRON)状态。
当45钢在400℃~500℃条件下回火时，回火后的组织将会有一定程度的细化和析出，组织中
会出现明显的小晶粒，叫做室温退火(NORON)状态。
此外，45钢在500℃~600℃条件下回火的时候，马氏体的细化析
出会进一步加强，晶粒的大小有较大的差异，宏观观察下可以看到较
大的晶粒，叫做淬火退火(FILLON)状态。
当45钢在600℃~700℃条件
下回火时，由于淬火温度太高，回火组织会出现较多的马氏体细化和
析出，组织中出现大量的大晶粒，宏观观察下可以看到较大的晶粒，
叫做淬火析出状态。
综上所述，45钢回火后的组织由于回火温度不同而有很大差别，
其大致可以分为真空退火(VACRON)状态、室温退火(NORON)状态、淬火
退火(FILLON)状态和淬火析出状态。
晶粒细小均匀的马氏体是45钢回
火后的最理想的组织状态，这样的组织具有比较好的性能和抗拉强度。
45钢回火后的组织
45钢回火后的组织
抛光回火是指将金属材料暴露在220℃到310℃之间的临界温度范围，然后迅速冷却，以形成硬化膜并把它准备好去除抛光和回火作用。
45钢通常在此类回火下表现出出色的性能和坚硬的外观，特别是其耐
磨性和强度。
由于45钢的合金结构中含有大量的马氏体，因此抛光回火后，它
的马氏体会变得稳定，而且马氏体的分布和大小也会发生变化。
随着
回火处理的深入，马氏体的尺寸可能会随之减小，导致45钢变得更加
坚硬。
此外，在45钢抛光回火后，它的组织发生了一些改变，从组织上看，45钢具有均匀的马氏体结构，由于抛光回火后的45钢组织中产生
了大量的析出物，因此45钢组织中含有较多的析出物，这些析出物是
由于回火处理后45钢中形成的少量铁素体析出而成的。
总之，45钢抛光回火后，它的组织结构是均匀的，由大量的马氏
体组成，其中还有一少量的析出物，这些析出物是回火处理后形成的，因此45钢经过抛光回火后会变得更加坚硬，并在实际应用中表现出优
异的性能和坚硬的外观。
钢的热处理及热处理后显微组织的观察实验报告
实验（实习）报告
实验名称钢的热处理及热处理后显微组织的观察班级姓名
组别学号
五、实验报告要求
1.按实验结果完成下表
45 T12 测
试记录
加热温度保温
时间
冷却
时间
回火
温度
硬度
HRC
加热
温度
保温
时间
冷却
时间
回火
温度
硬度
HRC
860℃10min
空冷
5min
无
780℃10min
水冷
0.5min
无油冷
2min
无
水冷
0.5min
无
水冷
0.5min
200℃
10min
水冷
0.5min
400℃
10min
水冷
0.5min
600℃
10min
2.在显微镜下观察45 钢的退火、正火、淬火、回火处理后的组织，并在下图中绘出组织特征，标明热处理状态。
3.在显微镜下观察T12 的淬火、回火后组织，并在下图中绘出组织特征，标明热处理状态。
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。
45钢回火后的组织
45钢回火后的组织
45钢是一种经过特定热处理过程（即为回火处理）得到的普通碳
素结构钢，其热处理过程又叫做“重火”，目的就是为了使钢中的晶
格结构在经受力学调整后能够获得某种期望的力学性能。
45钢的回火
处理温度一般在800-850摄氏度之间，回火时间约为2小时，回火完
成后，钢材表面经过水浴冷却以及油淬火处理，最终形成一种新的组
织形态。
45钢回火后的组织主要是回火后完成析出变化，包括表面析出体、表面多层析出体以及内部析出体等。
该钢回火后，表面析出体主要是
淡钢灰、贝氏体、珠光体、低碳量型白口灰、脱氮灰特性部分组织，
而在内部则形成了马氏体、贝氏体、珠光体、素铁等组织。
这也意味
着45钢的热处理完成后可以得到高强度、高延伸率、易焊性强和较高
的耐磨性能。
45钢回火后的组织还具有高热导率、良好的韧性和不锈性的特点，因此它也用于制造各种器械元件，如铰链、拉链、彩色螺丝以及扭刀等。
由于45钢适于淬火处理，通常用于精密和工程机械加工以及制造
飞机叶片、汽车零部件、工程机械零部件、大型压缩机和各类精密工
具等。
此外，45钢回火后的组织还具有良好的机械性能和可塑性，因此
也可以用于制造汽车零部件、电子元件等内紧容器钢件和模具材料。
由于其具有良好的抗冲击性能、耐磨性能和高回火性能，因此广泛用
于汽车、机床、航空航天、船舶、石油化工等行业中制造零部件。