鋼鐵材料常見金相組織相圖

1、鋼鐵材料常見金相組織簡介在Fe-Fe3C系中，可配制多種成分不同的鐵碳合金，他們在不同溫度下的平衡組織各不相同，但由幾個基本相（鐵素體F、奧氏體A和滲碳體Fe3C）組成。這些基本相以機械混合物的形式結(jié)合，形成了鋼鐵中豐富多彩的金相組織結(jié)構(gòu)。常見的金相組織有下列八種：一、鐵素體鐵素體（femte，縮寫FN,用F表示），純鐵在912C以下為具有體心立方晶格。碳溶于a-Fe中的間隙固溶體稱為鐵素體，以符號F表示。這部分鐵素體稱為先共析鐵素體或組織上自由的鐵素體。隨形成條件不同，先共析鐵素體具有不同形態(tài)，如等軸形、沿晶形、紡錘形、鋸齒形和針狀等。鐵素體還是珠光體組織的基體。在碳鋼和低合金鋼的熱軋（正火

2、）和退火組織中，鐵素體是主要組成相；鐵素體的成分和組織對鋼的工藝性能有重要影響，在某些場合下對鋼的使用性能也有影響。碳溶入S-Fe中形成間隙固溶體，呈體心立方晶格結(jié)構(gòu)，因存在的溫度較高，故稱高溫鐵素體或8固溶體，用8表示,在1394C以上存在，在1495c時溶碳量最大。碳的質(zhì)量分數(shù)為0.09%。圖1:鐵素體、奧氏體碳溶于r-Fe晶格間隙中形成的間隙固溶體稱為奧氏體，具有面心立方結(jié)構(gòu)，為高溫相，用符號A表示。奧氏體在1148C有最大溶解度2.11%C,727C時可固溶0.77%C;強度和硬度比鐵素體高，塑性和韌性良好，并且無磁性，具體力學(xué)性能與含碳量和晶粒大小有關(guān)，一般為170220HBS、=4

3、050%。TRIP鋼（變塑鋼）即是基于奧氏體塑性、柔韌性良好的基礎(chǔ)開發(fā)的鋼材，利用殘余奧氏體的應(yīng)變誘發(fā)相變及相變誘發(fā)塑性提高了鋼板的塑性，并改善了鋼板的成形性能。碳素或合金結(jié)構(gòu)鋼中的奧氏體在冷卻過程中轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌啵挥性诟咛间摵蜐B碳鋼滲碳高溫淬火后，奧氏體才能殘留在馬氏體的間隙中存在，其金相組織由于不易受侵蝕而呈白色。三、滲碳體滲碳體（cementite）,指鐵碳合金按亞穩(wěn)定平衡系統(tǒng)凝固和冷卻轉(zhuǎn)變時析出的Fe3c型碳化物。滲碳體的分子式為Fe3C,它是一種具有復(fù)雜晶格結(jié)構(gòu)的間隙化合物。分為一次滲碳體（從液體相中析出）、二次滲碳體（從奧氏體中析出）和三次滲碳體（從鐵素體中析出）。圖2：滲碳體四、

4、珠光體珠光體是由鐵素體和滲碳體組成的機械混合物，用符號P表示。其力學(xué)性能介于鐵素體和滲碳體之間，強度較高，硬度適中，有一定的塑性。珠光體是鋼的共析轉(zhuǎn)變產(chǎn)物，其形態(tài)是鐵素體和滲碳體彼此相間形如指紋，呈層狀排列。按碳化物分布形態(tài)又可分為片狀珠光體和粒狀珠光體二種。（1）片狀珠光體：又可分為粗片狀、中片狀和細片狀三種。(2)粒狀珠光體：經(jīng)球化退火獲得，滲碳體成球粒狀分布在鐵素體基體上；滲碳體球粒大小，取決于球化五、貝氏體奧氏體鋼等溫淬火后的產(chǎn)物。是將鋼件奧氏體化，使之快冷到貝氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間(260400等溫保退火工藝，特別是冷卻速度。粒狀珠光體可分為粗球狀、球狀、細球狀和點狀四種珠光體。持，使奧氏

5、體轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w。貝氏體具有較高的強韌性配合。在硬度相同的情況下貝氏體組織的耐磨性明顯優(yōu)于馬氏體，可以達到馬氏體的13倍(1)上貝氏體：上貝氏體特征是：條狀鐵素體大體平行排列，其間分布有與鐵素體針軸平行的細條狀(或細短桿狀)滲碳體，呈羽毛狀。(2)下貝氏體：呈細針片狀，有一定取向，較淬火馬氏體易受侵蝕，極似回火馬氏體，在光鏡下極難區(qū)別，在電鏡下極易區(qū)分；在針狀鐵素體內(nèi)沉淀有碳化物，且其排列取向與鐵素體片的長軸成5560度，下貝氏體內(nèi)不含攣晶，有較多的位錯。(3)粒狀貝氏體：外形相當(dāng)于多邊形的鐵素體，內(nèi)有許多不規(guī)則小島狀的組織。圖5:貝氏體六、魏氏組織不易鋅火鋼焊接熱影響區(qū)中的過熱區(qū)，由于奧氏體晶

6、粒長得非常粗大，這種粗大的奧氏體在較快的冷卻速度下會形成一種特殊的過熱組織。區(qū)焊接熱影響中的過熱區(qū)，由于奧氏體晶粒長得非常粗大，這種粗大的奧氏體在較快的冷卻速度下會形成一種特殊的過熱組織，其組織特征為在一個粗大的奧氏體晶粒內(nèi)會形成許多平行的鐵素體(滲碳體)針片，在鐵素體針片之間的剩余奧氏體最后轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，這種過熱組織稱為鐵素體(滲碳體)魏氏組織。簡單說來，就是在奧氏體晶粒較粗大，冷卻速度適宜時，鋼中的先共析相以針片狀形態(tài)與片狀珠光體混合存在的復(fù)相組織。魏氏組織不僅晶粒粗大，而且由于大量鐵素體針片形成的脆弱面，使金屬的的柔韌性急速下降,這是不易淬火鋼焊接接頭變脆的一個主要原因。七、馬氏體馬氏體

7、（martensite）,另稱麻田散鐵（若母相元素為鐵，則可稱為麻田散鐵），是黑色金屬材料的一種組織名稱，中高碳鋼中加速冷卻通常能夠獲得這種組織。其為純金屬或合金從某一固相轉(zhuǎn)變成另一固相時的產(chǎn)物；在轉(zhuǎn)變過程中，原子不擴散，化學(xué)成分不改變，但晶格發(fā)生變化，同時新舊相間維持一定的位向關(guān)系并且具有切變共格的特征。最先由德國冶金學(xué)家AdolfMartens（1850-1914）于19世紀90年代在一種硬礦物中發(fā)現(xiàn)。馬氏體的三維組織形態(tài)通常有片狀（plate）或者板條狀（lath），但是在金相觀察中（二維）通常表現(xiàn)為針狀（needle-shaped），這也是為什么在一些地方通常描述為針狀的原因。馬氏體的

8、晶體結(jié)構(gòu)為體心四方結(jié)構(gòu)（BCT）。高的強度和硬度是鋼中馬氏體的主要特征之一。板條狀馬氏體：又稱低碳馬氏體。由于板條狀馬氏體形成的溫度較高，在冷卻過程中，必然發(fā)生自回火現(xiàn)象，在形成的馬氏體內(nèi)部析出碳化物，故它易受侵蝕發(fā)暗。針狀馬氏體：又稱片狀馬氏體或高碳馬氏體，它的基本特征是：在一個奧氏體晶粒內(nèi)形成的第一片馬氏體片較粗大，往往貫穿整個晶粒，將奧氏體晶粒加以分割，使以后形成的馬氏體大小受到限制，因此片狀馬氏體的大小不一，分布無規(guī)則。（3）淬火后形成的馬氏體經(jīng)過回火還可以形成三種特殊的金相組織：（i）回火馬氏體：指淬火時形成的片狀馬氏體（晶體結(jié)構(gòu)為體心四方）于回火第一階段發(fā)生分解一其中的碳以過渡碳化

9、物的形式脫溶一所形成的、在固溶體基體（晶體結(jié)構(gòu)已變?yōu)轶w心立方）內(nèi)彌散分布著極其細小的過渡碳化物薄片（與基體的界面是共格界面）的復(fù)相組織；這種組織在金相（光學(xué)）顯微鏡下即使放大到最大倍率也分辨不出其內(nèi)部構(gòu)造，只看到其整體是黑針（黑針的外形與淬火時形成的片狀馬氏體（亦稱“a馬氏體”）的白針基本相同），這種黑針稱為“回火馬氏體”。（ii）回火屈氏體：淬火馬氏體經(jīng)中溫回火的產(chǎn)物，其特征是：馬氏體針狀形態(tài)將逐步消失，但仍隱約可見（含銘合金鋼，其合金鐵素體的再結(jié)晶溫度較高，故仍保持著針狀形態(tài)），析出的碳化物細小，在光鏡下難以分辨清楚，只有電鏡下才可見到碳化物顆粒，極易受侵蝕而使組織變黑。如果回火溫度偏上限

10、或保留時間稍長，則使針葉呈白色；此時碳化物偏聚于針葉邊緣，這時鋼的硬度稍低，且強度下降。（iii）回火索氏體：淬火馬氏體經(jīng)高溫回火后的產(chǎn)物。其特征是：索氏體基體上布有細小顆粒狀碳化物，在光鏡下能分辨清楚。這種組織又稱調(diào)質(zhì)組織，它具有良好的強度和韌性的配合。圖8：針狀馬氏體圖9：回火索氏體八、萊氏體萊氏體是鋼鐵材料基本組織結(jié)構(gòu)中的一種，常溫下為珠光體、滲碳體和共晶滲碳體的混合物。由液態(tài)鐵碳合金發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變形成的奧氏體和滲碳體所組成，其含碳量為coc=4.3%。是1882年阿道夫萊德布爾發(fā)現(xiàn)的。液態(tài)鐵碳合金在1147C左右會發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變，含碳量為4.3%的液態(tài)鐵碳合金會轉(zhuǎn)化為含碳量為2.11%的奧氏體和6.67%的滲碳體兩種晶體的機械混合物，其比例大約是1:1。L4.3%-Ld（位.11%+Fe3c）隨著溫度的降低，萊氏體中總碳含量組成不變，但其中的組分奧氏體和滲碳體的比例在發(fā)生改變。當(dāng)溫度降到727C以下時，萊氏體中的奧氏體成分會發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，生成鐵素體和滲碳體層狀分布的珠光體。Y0.77%一P（a0.0218%+Fe3C）,所以727c以下時，萊氏體分解生成鐵素體和滲碳體層狀分布的珠光體。圖10:萊氏體相關(guān)信息 紫外燈的兩大常用無損檢測行業(yè)標準20