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金相分析篇:钢铁材料分析

发布时间:2022年02月17日 浏览数:3 文章出自:北测实验室

金相分析是金属材料试验研究的重要手段之一,一般用来检查钢铁在进行热处理后其组织变化情况,在汽车行业都必须做这个项目。

钢铁材料中金相组织有哪些分类?北测实验室跟您一起了解:

1、铁素体

铁素体(ferrit,缩写FN,用F表示)又称纯铁体。纯铁素体组织具有良好的塑性和韧性,但强度和硬度都很低;冷加工硬化缓慢,可以承受较大减面率拉拔,但成品钢丝抗拉强度很难超过1200MPa。在碳钢中是碳在体心立方铁中的固溶体;在合金钢中则是碳和合金元素在体心立方铁中的固溶体。其器械性能如下:

抗拉强度:180—280MN/平方米

屈服强度:100—170MN/平方米

延伸率:30--50%

断面收缩率:70--80%

冲击韧性:160—200J/平方厘米

硬度:HB 50—80

显微组织特征:呈亮白色块状、层片状、粒状、网络状等。

金相组织铁素体.jpg

2、奥氏体

奥氏体(Austenite)是钢铁的一种层片状的显微组织,通常是ɣ-Fe中固溶少量碳的无磁性固溶体,也称为沃斯田铁或ɣ-Fe。奥氏体塑性很好,强度较低,具有一定韧性,不具有铁磁性。在碳钢中是碳在面心立方铁中的固溶体,在合金钢中则是碳和合金元素在面心立方铁中的固溶体。

显微组织特征:呈白色块状。

残余奥氏体:是淬火未能转变成马氏体而保留到室温的奥氏体。

金相组织奥氏体.jpg

3、渗碳体

渗碳体(cementite)是铁、碳形成的金属化合物,其化学式为Fe3C。渗碳体的含碳量为ωc=6.67%,熔点为1227℃。其斜方晶体结构较为复杂,硬度很高HBW=800,塑性、韧性、强度很差,脆性很大。

显微组织特征: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。

金相组织渗碳体.jpg

4、珠光体

珠光体是铁素体和渗碳体一起组成的机械混合物用符号“P”表示。碳素钢中珠光体组织的平均碳含量约为0.77% 。它的力学性能介于铁素体和渗碳体之间,即其强度、硬度比铁素体显著增高,塑性、韧性比铁素体要差,但比渗碳体要好得多。

珠光体是由奥氏体发生共析转变同时析出的,铁素体与渗碳体片层相间的组织, 是铁碳合金中最基本的五种组织之一。

珠光体、屈氏体、索氏体三者总称为珠光体。

显微组织特征:呈层片交叠状珠光体在光学显微镜下能够明显分辨出片层的;索氏体片层在光学显微镜下难以分辨;屈氏体只有在电子显微镜下才能观察到片层结构

5、马氏体

马氏体(martensite)是黑色金属材料的一种组织名称,是碳在α-Fe中的过饱和固溶体。马氏体的三维组织形态通常有片状(plate)或者板条状(lath),但是在金相观察中(二维)通常表现为针状(needle-shaped),这也是为什么在一些地方通常描述为针状的原因。马氏体的晶体结构为体心四方结构(BCT)。在中、高碳钢中加速冷却通常能够获得这种组织。高的强度和硬度是钢中马氏体的主要特征之一。

常见马氏体组织有两种类型。中低碳钢淬火获得板条状马氏体,板条状马氏体是由许多束尺寸大致相同,近似平行排列的细板条组成的组织,各束板条之间角度比较大;高碳钢淬火获得针状马氏体,针状马氏体呈竹叶或凸透镜状,针叶一般限制在原奥氏体晶粒之内,针叶之间互成60°或120°角。

性能方面:马氏体是强化钢件的重要手段,钢中马氏体机械性能的显著特点是具有高硬度和高强度;马氏体的塑性和韧性主要取决于马氏体的亚结构。片状马氏体具有高强度高硬度,但韧性很差,其特点是硬而脆。在具有相同屈服强度的条件下,板条马氏体比片状马氏体的韧性好很多,即在具有较高强度、硬度的同时,还具有相当高的韧性和塑性。

6、奥氏体

当奥氏体过冷到低于珠光体转变温度和高于马氏体转变温度之间的温区时,将发生由切变相变与短程扩散相配合的转变,其转变产物叫贝氏体或贝茵体。

7、贝氏体

当奥氏体过冷到低于珠光体转变温度和高于马氏体转变温度之间的温区时,将发生由切变相变与短程扩散相配合的转变,其转变产物叫贝氏体或贝茵体;

1) 按贝氏体形成所处的温度分类,分为上贝氏体和下贝氏体。在贝氏体C-曲线的上部温度区(Bs点到鼻温附近) 形成上贝氏体,在贝氏体“鼻温”以下至Ms点附近的较低温度区形成下贝氏体。 以38Cr Mo钢的TTT图为例所标明的那样,该钢贝氏体的鼻温约400 ℃,Bs点约为500 ℃,马氏体点Ms为320 ℃。

2) 按组成相分类,可分为无碳化物贝氏体和有碳化物贝氏体,这是贝氏体组织的两种基本类型。无碳化物贝氏体中包括准上贝氏体、准下贝氏体、粒状贝氏体等; 有碳化物贝氏体是在贝氏体铁素体基体上分布着颗粒状的或短片状渗碳体或ε碳化物,称为“有碳化物贝氏体”,虽然人们尚不习惯这个名称,但是“有碳化物贝氏体”是客观存在,相当于无碳贝氏体,必定是一大类别。

3) 按贝氏体形态分类,可分为羽毛状贝氏体、粒状贝氏体、柱状贝氏体、条片状贝氏体、针状贝氏体、片状贝氏体、竹叶状贝氏体、正三角型贝氏体、“N”形贝氏体、蝴蝶形贝氏体等,名称很多,形形色色,不必纠缠众多形貌的名称,只需从本质上认识即可。

4) 按碳含量分类,可分为超低碳贝氏体、低碳贝氏体、中碳贝氏体、高碳贝氏体。工业上常称为超低碳贝氏体钢、高碳贝氏体钢等。

显微组织特征:贝氏体转变温度介于珠光体转变与马氏体转变之间。在贝氏体转变温度偏高区域转变产物叫上贝氏体,其外观形貌似羽毛状,也称羽毛状贝氏体。在贝氏体转变温度下端偏低温度区域转变产物叫下贝氏体。上贝氏体由许多从奥氏体晶界向晶内平行生长的条状铁素体和在相邻铁素体条间存在的断续短杆状的渗碳体组成。下贝氏体由含碳过饱和的片状铁素体和其内部析出的微细的碳化物组成。

金相组织上贝氏体.jpg

金相分析方法标准?

GB/T 13298-2015 金属显微组织检验方法

GB/T 13299-1991 钢的显微组织检验方法

GB/T 226-2015 钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法

GB/T 1979-2001 结构钢低倍组织缺陷评级图

GB/T 14979-1994 钢的共晶碳化物不均匀度评定法

GB/T 13305-2008 不锈钢中α-相面积含量金相测定法

其他客户标准(需评估)

那么在做金相分析都会用到哪些设备呢?

1、金相显微镜

2、切片研磨机

3、体式显微镜

4、3D光学数码显微镜

分析前需确认的参数?

1、需确认材料牌号及热处理工艺条件;

2、测试完后样品被破坏,不可复原客户能否接受。

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