实验3 常见钢铁材料的显微组织观察 一、实验目的

1、观察碳钢经不同热处理后的基本组织。 2、了解热处理工艺对钢组织和性能的影响。

3、熟悉碳钢几种典型热处理组织——M、T 、S 、M 回火、T 回火、S 回火等的形态及特征。

4、观察和分析常用碳钢以及几种合金钢（45、T12、20、GCr15、W18Cr4V 、1Cr18CrNi9Ti 、9CrSi 等）的显微组织。

5、了解常用合金钢的成分、组织和性能的特点，以及它们的主要应用。 二、概述

（一）碳钢热处理后的显微组织观察

碳钢经退火、正火可得到平衡或接近平衡组织，经淬火得到的是非平衡组织。因此，研究热处理后的组织时，不仅要参考铁碳相图，更主要的是参考钢的等温转变曲线(C曲线 。 铁碳相图能说明慢冷时合金的结晶过程和室温下的组织以及各相的相对含量，C 曲线则能说明一定成分的钢在不同冷却条件下所得到的组织。C 曲线适用于等温冷却条件；而CCT 曲线（奥氏体连续冷却曲线）适用于连续冷却条件。在一定的程度上用C 曲线，也能够估计连续冷却时的组织变化。

1、共析钢等温冷却时的显微组织 共析钢过冷奥氏体在不同温度等温转变的 组织及性能列于表3-1中。 2、共析钢连续冷却时的显微组织

为简便起见，不用CCT 曲线，而用C 曲线 （图3-1）来进行分析。例如共析钢奥氏体，在 慢冷时（相当于炉冷，见图3-1中的v 1）应得到 100％的珠光体；当冷却速度增大到v 2时（相当

于空冷），得到的是较细的珠光体，即索氏体或图3-1 共析钢的C 曲线 ，得到的为屈氏体和马氏体；当冷却速度增屈氏体；当冷却速度增大到v 3时（相当于油冷）

，很大的过冷度使奥氏体骤冷到马氏体转变开始点（Ms ）后，瞬时大至v 4时（相当于水冷）

转变成马氏体。其中与C 曲线鼻尖相切的冷却速度（v k ）称为淬火的临界冷却速度。

表3-1 共析钢过冷奥氏体在不同温度等温转变的组织及性能

3、亚共析钢和过共析钢连续冷却时的显微组织

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，如图3-2所示。

当奥氏体缓慢冷却时（相当于炉冷， ，转变产物接近平衡组织，如图3-2中v 1） 即珠光体和铁素体。随着冷却速度的增大， 即v 3＞v 2＞v 1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界上。

因此, v1的组织为铁素体十珠光体；v 2

的组织为铁素体十索氏体；v 3的组织为铁图3-2 亚共析钢的C 曲线 素体十屈氏体；当冷却速度为v 4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3-4）；当冷却速度v s 超过临界冷却速

度时，钢全部转变为马氏体组织（如图3-7、3-8）。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。

4、各组织的显微特征

（1）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）。