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金相組織

金相組織,用金相方法觀察到的金屬及合金的內(nèi)部組織.可以分為:1.宏觀組織.2.顯微組織.

　　金相即金相學(xué)，就是研究金屬或合金內(nèi)部結(jié)構(gòu)的科學(xué)。不僅如此，它還研究當(dāng)外界條件或內(nèi)在因素改變時(shí)，對金屬或合金內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響。所謂外部條件就是指溫度、加工變形、澆注情況等。所謂內(nèi)在因素主要指金屬或合金的化學(xué)成分。金相組織是反映金屬金相的具體形態(tài)，如馬氏體，奧氏體，鐵素體，珠光體等等。

　　1.奧氏體－碳與合金元素溶解在γ-fe中的固溶體，仍保持γ-fe的面心立方晶格。晶界比較直，呈規(guī)則多邊形；淬火鋼中殘余奧氏體分布在馬氏體間的空隙處

奧氏體

　　2.鐵素體－碳與合金元素溶解在a-fe中的固溶體。亞共析鋼中的慢冷鐵素體呈塊狀，晶界比較圓滑，當(dāng)碳含量接近共析成分時(shí)，鐵素體沿晶粒邊界析出。可用鐵素體檢測儀分析。

鐵素體

　　3.滲碳體－碳與鐵形成的一種化合物。在液態(tài)鐵碳合金中，首先單獨(dú)結(jié)晶的滲碳體（一次滲碳體）為塊狀，角不尖銳，共晶滲碳體呈骨骼狀。過共析鋼冷卻時(shí)沿acm線析出的碳化物（二次滲碳體）呈網(wǎng)結(jié)狀，共析滲碳體呈片狀。鐵碳合金冷卻到ar1以下時(shí)，由鐵素體中析出滲碳體（三次滲碳體），在二次滲碳體上或晶界處呈不連續(xù)薄片狀。

　　4.珠光體－鐵碳合金**析反應(yīng)所形成的鐵素體與滲碳體的機(jī)械混合物。

　　珠光體的片間距離取決于奧氏體分解時(shí)的過冷度。過冷度越大，所形成的珠光體片間距離越小。在a1~650℃形成的珠光體片層較厚，在金相顯微鏡下放大400倍以上可分辨出平行的寬條鐵素體和細(xì)條滲碳體，稱為粗珠光體、片狀珠光體，簡稱珠光體。在650~600℃形成的珠光體用金相顯微鏡放大500倍，從珠光體的滲碳體上僅看到一條黑線，只有放大1000倍才能分辨的片層，稱為索氏體。在600~550℃形成的珠光體用金相顯微鏡放大500倍，不能分辨珠光體片層，僅看到黑色的球團(tuán)狀組織，只有用電子顯微鏡放大10000倍才能分辨的片層稱為屈氏體。

　　5.上貝氏體－過飽和針狀鐵素體和滲碳體的混合物，滲碳體在鐵素體針間。過冷奧氏體在中溫（約350~550℃）的相變產(chǎn)物，其典型形態(tài)是一束大致平行位向差為6~8od鐵素體板條，并在各板條間分布著沿板條長軸方向排列的碳化物短棒或小片；典型上貝氏體呈羽毛狀，晶界為對稱軸，由于方位不同，羽毛可對稱或不對稱，鐵素體羽毛可呈針狀、點(diǎn)狀、塊狀。若是高碳高合金鋼，看不清針狀羽毛；中碳中合金鋼，針狀羽毛較清楚；低碳低合金鋼，羽毛很清楚，針粗。轉(zhuǎn)變時(shí)先在晶界處形成上貝氏體，往晶內(nèi)長大，不穿晶。

　　6.下貝氏體－同上，但滲碳體在鐵素體針內(nèi)。過冷奧氏體在350℃~ms的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。其典型形態(tài)是雙凸透鏡狀含過飽和碳的鐵素體，并在其內(nèi)分布著單方向排列的碳化物小薄片；在晶內(nèi)呈針狀，針葉不交叉，但可交接。與回火馬氏體不同，馬氏體有層次之分，下貝氏體則顏色一致，下貝氏體的碳化物質(zhì)點(diǎn)比回火馬氏體粗，易受侵蝕變黑，回火馬氏體顏色較淺，不易受侵蝕。高碳高合金鋼的碳化物分散度比低碳低合金鋼高，針葉比低碳低合金鋼細(xì)。

　　7.粒狀貝氏體－大塊狀或條狀的鐵素體內(nèi)分布著眾多小島的復(fù)相組織。過冷奧氏體在貝氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)的上部的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。剛形成時(shí)是由條狀鐵素體合并而成的塊狀鐵素體和小島狀富碳奧氏體組成，富碳奧氏體在隨后的冷卻過程中，可能全部保留成為殘余奧氏體；也可能部分或全部分解為鐵素體和滲碳體的混合物（珠光體或貝氏體）；可能部分轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，部分保留下來而形成兩相混合物，稱為m-a組織。

　　8.無碳化物貝氏體－板條狀鐵素體單相組成的組織，也稱為鐵素體貝氏體。形成溫度在貝氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)的上部。板條鐵素體之間為富碳奧氏體，富碳奧氏體在隨后的冷卻過程中也有類似上面的轉(zhuǎn)變。無碳化物貝氏體一般出現(xiàn)在低碳鋼中，在硅、鋁含量高的鋼中也容易形成。

　　9.馬氏體－碳在a-fe中的過飽和固溶體。

　　板條馬氏體：在低、中碳鋼及不銹鋼中形成，由許多相互平行的板條組成一個(gè)板條束，一個(gè)奧氏體晶粒可轉(zhuǎn)變成幾個(gè)板條束（通常3到5個(gè)）。

　　片狀馬氏體（針狀馬氏體）：常見于高、中碳鋼及高Ni的Fe-Ni合金中，針葉中有一條縫線將馬氏體分為兩半，由于方位不同可呈針狀或塊狀，針與針呈120°角排列，高碳馬氏體的針葉晶界清楚，細(xì)針狀馬氏體呈布紋狀，稱為隱晶馬氏體。

　　10.回火馬氏體－馬氏體分解得到極細(xì)的過渡型碳化物與過飽和（含碳較低）的a-相混合組織它由馬氏體在150~250℃時(shí)回火形成。

　　這種組織極易受腐蝕，光學(xué)顯微鏡下呈暗黑色針狀組織（保持淬火馬氏體位向），與下貝氏體很相似，只有在高倍電子顯微鏡下才能看到極細(xì)小的碳化物質(zhì)點(diǎn)。

　　11.回火屈氏體－碳化物和a-相的混合物。

　　它由馬氏體在350~500℃時(shí)中溫回火形成。其組織特征是鐵素體基體內(nèi)分布著極細(xì)小的粒狀碳化物，針狀形態(tài)已逐漸消失，但仍隱約可見，碳化物在光學(xué)顯微鏡下不能分辨，僅觀察到暗黑的組織，在電鏡下才能清晰分辨兩相，可看出碳化物顆粒已明顯長大。

　　12.回火索氏體－以鐵素體為基體，基體上分布著均勻碳化物顆粒。

　　它由馬氏體在500~650℃時(shí)高溫回火形成。其組織特征是由等軸狀鐵素體和細(xì)粒狀碳化物構(gòu)成的復(fù)相組織，馬氏體片的痕跡已消失，滲碳體的外形已較清晰，但在光鏡下也難分辨，在電鏡下可看到的滲碳體顆粒較大。

　　13.萊氏體－奧氏體與滲碳體的共晶混合物。呈樹枝狀的奧氏體分布在滲碳體的基體上。

　　14.粒狀珠光體－由鐵素體和粒狀碳化物組成。

　　它是經(jīng)球化退火或馬氏體在650℃~a1溫度范圍內(nèi)回火形成。其特征是碳化物成顆粒狀分布在鐵素體上。

　　15.魏氏組織－如果奧氏體晶粒比較粗大，冷卻速度又比較適宜，先共析相有可能呈針狀（片狀）形態(tài)與片狀珠光體混合存在，稱為魏氏組織。亞共析鋼中魏氏組織的鐵素體的形態(tài)有片狀、羽毛狀或三角形，粗大鐵素體呈平行或三角形分布。它出現(xiàn)在奧氏體晶界，同時(shí)向晶內(nèi)生長。過共析鋼中魏氏組織滲碳體的形態(tài)有針狀或桿狀，它出現(xiàn)在奧氏體晶粒的內(nèi)部。

　　金相組織---鐵碳合金

　　一、基本概念

　　1、鐵碳合金：碳鋼和鑄鐵的統(tǒng)稱，都是以鐵和碳為基本組元的合金

　　2、碳鋼：含碳量為0.0218%～2.11%的鐵碳合金，可用鐵素體檢測儀分析。

　　3、鑄鐵：含碳量大于2.11%的鐵碳合金

　　4、鐵碳合金相圖：研究鐵碳合金的工具，是研究碳鋼和鑄鐵成分、溫度、組織和性能之間關(guān)系的理論基礎(chǔ)，也是制定各種熱加工工藝的依據(jù)。

　　注：由于含碳量大于Fe3C的含碳量（6.69%）時(shí)，合金太脆，無實(shí)用價(jià)值，因此所討論的鐵碳合金相圖實(shí)際上是Fe-Fe3C

　　二、組元

　　1、純鐵：純鐵指的是室溫下的α-Fe，強(qiáng)度、硬度低，塑性、韌性好。

　　2、碳：碳是非金屬元素，自然界存在的游離的碳有金剛石和石墨，它們是同素異構(gòu)體。

　　3、碳在鐵碳合金中的存在形式有三種：

　　●C與Fe形成金屬化合物，即滲碳體；

　　●C以游離態(tài)的石墨存在于合金中。

　　●C溶于Fe的不同晶格中形成固溶體；

　　A.鐵素體：C溶于α-Fe中所形成的間隙固溶體，體心立方晶格，用符號(hào)“F”或“α”表示，鐵素體是一種強(qiáng)度和硬度低，而塑性和韌性好的相，鐵素體在室溫下可穩(wěn)定存在。

　　B.奧氏體：C溶于γ-Fe中所形成的間隙固溶體，面心立方晶格，用符號(hào)“A”或“γ”表示，奧氏體強(qiáng)度低、塑性好，鋼材的熱加工都在奧氏體相區(qū)進(jìn)行，奧氏體在高溫下可穩(wěn)定存在。

　　C.C與Fe形成金屬化合物：即滲碳體Fe3C，F(xiàn)e與C組成的金屬化合物，F(xiàn)e與C組成的金屬化合物，含碳量為6.69％。以“Fe3C”或“Cm”符號(hào)表示，滲碳體的熔點(diǎn)為1227℃，硬度很高(HB＝800)而脆，塑性幾乎等于零。滲碳體在鋼和鑄鐵中，一般呈片狀、網(wǎng)狀或球狀存在。它的形狀和分布對鋼的性能影響很大，是鐵碳合金的重要強(qiáng)化相。碳在a-Fe中溶解度很低，所以常溫下碳以滲碳體或石墨的形式存在。
      金相組織分析---金相顯微鏡
     對材料的組織形貌、晶粒度、夾雜物、缺陷及組成相進(jìn)行綜合分析測定，廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)研究、生產(chǎn)檢驗(yàn)、失效分析、優(yōu)化工藝等。主要設(shè)備有金相顯微鏡、數(shù)字圖象處理儀等進(jìn)口和國產(chǎn)精密儀器。
     可在現(xiàn)場對設(shè)備部件的材料成分、組織、結(jié)構(gòu)、腐蝕情況、應(yīng)力及分布、失效及剩余壽命進(jìn)行分析評估，對不能取樣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、空間狹小、無法通過肉眼直接觀察的被測設(shè)備及部件的內(nèi)部缺陷、腐蝕情況等進(jìn)行評價(jià)及幾何尺寸定量測量。主要設(shè)備有合金分析儀、視頻內(nèi)窺鏡、現(xiàn)場金相顯微鏡等設(shè)備儀器。
     配備齊全現(xiàn)場測試設(shè)備的流動(dòng)試驗(yàn)室，可以迅速、快捷地到達(dá)野外現(xiàn)場，為用戶現(xiàn)場解決大多數(shù)以前需要取樣送到試驗(yàn)室才能進(jìn)行的材料檢驗(yàn)、評價(jià)。
參考文獻(xiàn)：
       金屬平均晶粒度:

　　【001】金屬平均晶粒度測定 … GB 6394-2002

　　【010】鑄造鋁銅合金晶粒度測定…GB 10852-89

　　【019】珠光體平均晶粒度測定…GB 6394-2002

　　【062】金屬的平均晶粒度評級…ASTM E112

　　【074】黑白相面積及晶粒度評級…BW 2003-01

　　【149】彩色試樣圖像平均晶粒度測定…GB 6394-2002

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