实验五  碳钢回火组织的观察分析

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实验五  碳钢回火组织的观察分析

一、概述：

钢制件经淬火后，重新加热至A1点以下某一温度，保温一段时间，随后进行冷却的工艺过程称为回火。

钢制件经淬火及回火后，其内部组织将发生变化。由此也将引起其性能的变化。其变化规律是：随着回火温度的升高，塑性、韧性提高；而强度、硬度下降。为了确保钢制件的预定性能，使硬度、强度和塑性、韧性得到很好的配合，制定一个适当的回火工艺是极为重要的。通过回火过程还可以及时消除钢制件中由于淬火所引起的复杂应力，及使其组织和尺寸稳定。这对防止和减少钢制件的开裂、变形及保证精密工件的尺寸精度是很必要的。

中碳钢（或中碳合金结构钢）经正常温度淬火而后进行高温（通常为500~650℃）回火称为调质处理，调质处理后获得回火索氏体组织。调质处理用以改善钢的综合机械性能，以及为进行某些表面热处理的工件作好组织准备。

钢制件自奥氏体化温度，以大于临界冷却速度的速度淬火后，获得马氏体和残余奥氏体组织（对于过共析钢，还应当有颗粒状碳化物）。这两相都是亚稳定相，在回火加热过程中，它们都将发生转变。如：马氏体内要发生碳的偏聚和聚集；马氏体分解；碳化物类型的转变；残余奥氏体的转变……等等。这些细微的变化，只有借助于X-ray衍射、电子衍射、电子显微镜等手段才能观察与研究。本次实验所能借助的只是金相显微镜，对于上述细微变化无法观察、研究。所以，仅对金相显微镜所能够观察到的回火组织变化作简要的介绍。

中碳钢在正常温度加热、淬火后，分别以低、中、高温度进行回火，将分别得到以下三种组织：

1、回火马氏体：淬火钢件于150~250℃进行回火（通常称为低温回火）将得到回火马氏体组织。从理论上讲，中碳钢低温回火后的组织中还应当有残余奥氏体的组分，但其含量极微，以致金相显微镜中不易观察到。中碳钢正常温度（Ac3+30~50℃）淬火得到的板条状马氏体和片状马氏体的混合物。在低温回火后，其中的片状回火马氏体容易受到侵蚀而使其呈现颜色较深，而板条状回火马氏体侵蚀后色浅，这是因为片状马氏体的含碳量高，回火时其中析出了极细小的弥散碳化物，所以较容易受到侵蚀；而板条状马氏体低温回火后，其中只发生了碳原子的偏聚，而未析出碳化物的微细质点，相对来讲不太容易受到侵蚀，所以颜色较浅。用金相显微镜观察回火马氏体组织特征与淬火马氏体的形态是一样的，所不同的是侵蚀后其颜色比淬火马氏体深。

2、回火屈氏体：淬火钢件经中温回火（通常指350~500℃）后，得到回火屈氏体组织。用金相显微镜观察，其特征是：淬火态的板条、片状马氏体的形态还能基本保持，于其中析出的细小渗碳体颗粒隐约可见。

3、回火索氏体：淬火钢件经高温回火（通常指500~650℃）后，得到回火索氏体组织。用金相显微镜观察，其组织特征是：铁素体（α-相）发生了再结晶，使其淬火态的条、片形态改变为多边形，长成更大的珠状的碳化物颗粒较均匀地分布在铁素体的基体上。

使回火温度进一步提高（低于A1），则铁素体颗粒及碳化物的珠状颗粒将更为粗化。与之对应的组织称为回火珠光体或粒状珠光体。

回火屈氏体、回火索氏体、回火珠光体组织和由奥氏体化温度后用小于临界冷却速度的不同冷却速度冷却，而得到的珠光体、索氏体、屈氏体组织之间有相应的类似名称，但就其组织形态讲是不同的。回火屈氏体、回火索氏体、回火珠光体组织形态如前简述，而珠光体、索氏体、屈氏体组织可以统称为珠光体类型组织，它们都是铁素体与渗碳体片层相间的机械混合物组织；它们之间的不同之处，请参阅实验三（？）中的有关内容。

二、实验目的：

1 观察中碳钢正常淬火后的组织形态和它经低，中高温回火组织形态的变化过程。并详细观察各种回火组织的形态特征。

2 区分各类回火组织与相对应的珠光体类型组织：珠光体，索氏体，屈氏体组织之间的形态差别。

三、实验内容：

1 观察45钢正常温度淬火后的组织形态；

2 观察45钢正常温度淬火后分别经200℃、400℃、600℃、700℃，半小时回火后的组织形态。

3 观察45钢的珠光体类型组织：珠光体，索氏体，屈氏体的组织形态，并分别与相对应的回火珠光体，回火索氏体，回火屈氏体的组织状态加以比较。

四、实验步骤：

1、参加实验的同学分为4个小组，每小组分别按实验内容要求的内容对各种组织进行观察加以比较。

2、高倍组织观察，镜头换取时，需使用二甲苯，而二甲苯是易挥发的有毒物质，显微镜室内不具备良好的通风条件，故不宜每组，每个同学都实际操作。为此，实验过程中，固定两台显微镜及二块金相试样（一块具有索氏体组织，一块具有屈氏体组织）预先由实验室准备好，各组同学轮流观察。

五、实验所需的设备材料：

1. 金相显微镜；

2. 实验内容所提到的金相试样。

六 实验报告要求：

1. 描述各种回火组织的形态特征，及随回火温度升高后回火组织的变化过程；

2 . 怎样判别某一组织是属回火类型组织还是珠光体类型组织（依据本次实验内容）；

3 . 对本次实验的意见及改进意见。