相变原理实验指导书.doc

PAGE PAGE 1 河北工业大学材料学院 《相变原理》课程 实 验 指 导 书 序 号 实 验 名 称 学 时 实验一 奥氏体晶粒度的显示和测定 3 实验二 先共析相及珠光体组织观察 2 实验三 常用钢淬火马氏体组织形态观察 2 实验四 中碳钢回火组织和贝氏体组织观察 2 实验五 化学热处理显微组织观察 1 2014年12月 实验一 奥氏体晶粒度的显示和测定 实验目的 1. 熟悉奥氏体晶粒的显示和晶粒度的测定方法； 2. 测定本质晶粒度和实际晶粒度； 3. 证加热温度、保温时间对奥氏体晶粒长达的影响。 二、实验说明 奥氏体的晶粒度可分为：起始晶粒度、实际晶粒度和本质晶粒度三种。 起始晶粒度是指珠光体刚刚全部转变为奥氏体晶粒时的晶粒度。实际晶粒度是指钢在具体加热条件下，实际获得的奥氏体晶粒度。本质晶粒度则是表示在规定的加热条件下奥氏体晶粒长大倾向性的高低，而不是晶粒大小的实际度量。 钢件加热时形成的奥氏体晶粒及其大小对以后冷却时所形成的组织的机械性能和工艺性能都有很大的影响，所以生产中常需要测定奥氏体晶粒的大小。 冶金部规定，对许多结构钢出厂前需检查奥氏体的本质晶粒度，据YB27—64部颁标准规定，测定奥氏体本质晶粒度是在930℃ 奥氏体晶粒大小的测定包括两个步骤：即奥氏体晶粒的显示和奥氏体晶粒尺寸的测定和评级。 1. 显示奥氏体晶粒的方法 ① 渗入外来元素的方法 钢在奥氏体状态时，用氧、碳或其它元素渗入钢中，利用晶界比晶内有较大的化学活波性的特性，在晶界上优先形成渗碳体或氧化亚铁等组成物，利用这些组成物的网格显示出高温奥氏体晶粒轮廓，这类方法常用的有渗碳法，氧化法等。 这类方法虽广泛应用，但由于外来元素的渗入，改变了钢的成分，或由于氧化物的形成，影响了奥氏体晶粒的长大速度，因而影响了测定的准确性。同时实验方法也较为复杂。 ②控制冷却速度法 A．网状铁素体法：此法适用于含碳量0.25～0.6%Cde4 亚共析钢，它利用先共析 铁素体优先在晶界析出且呈网状分布，所以可借显示铁素体网格来测定奥氏体晶粒大小，但不同钢材的冷却速度要经多次实验，方可获得网格铁素体的理想冷却速度，并且一旦冷速有变化，则将改变铁素体网格的分布，这就影响了测量精确度。 B．网状渗碳体法：适用于过共析钢，利用在退火时沿晶界析出网状渗碳体来显示 奥氏体晶粒。 C．网状屈氏体法：适用于淬透性不高的低碳钢、低合金钢，利用淬火时沿晶界析出的网状屈氏体来显示奥氏体晶粒大小。 ③化学试剂腐蚀法 试样经加热淬火，获得马氏体，有些钢还需经一定温度回火，制成金相磨片，用特殊的浸蚀剂，可直接显示奥氏体晶粒。 这种方法的优点是能正确反映晶粒大小，制作金相试样过程简单，它的缺点是不如氧化法通用性强，因此不同的钢材要选用不同的回火工艺和选择合适的浸蚀剂，但近年来人们乐于应用这种方法。 化学试剂腐蚀法: 这种方法的浸蚀剂有两类，它们对试样的制备要求也不同，但应用比较方便的是直接显示奥氏体晶界的浸蚀剂。该试剂的配方可参考上表数据： *表中烷基苯磺酸钠可用洗衣粉代替，或用洗净剂代替。表中烷基苯磺酸钠和新洁尔灭都可抑制马氏体的出现，促使奥氏体晶界的显示。 为了用此法测定本质晶粒度，试样需加热到930℃ 不同钢种的热处理工艺如下表： 1—2常用钢显示奥氏体晶粒的热处理工艺 2.测定奥氏体晶粒的大小方法 评定奥氏体晶粒大小的方法有比较法、计算法，这在材料科学基础课程实验指导书中已有祥述，这里只介绍比较法， 该方法是根据冶金标准YB27—64的规定，将被测奥氏体晶粒与放大100倍的八个等级的晶粒度标准等级做比较，从而评定晶粒等级。 这种方法的基本原理是假定在放大100倍时，在1英寸2 (625厘米2)面积中的晶粒数n和晶粒级别号数N之间的关系n=2N -1则晶粒的平均面积F与晶粒级别有下列关系： F=500－28-N微米2 晶粒度标准等级图就是在100倍的标准放大倍数下编制的，下列表中示出了各种晶粒度级别的参数，表中的晶粒等级-1，0，9，10是在和标准放大倍数下观察的结果，如表1-3，为我们提供了各种不同的放大倍数下的晶粒度等级，和相应放大100倍的晶粒等级之间的换算关系。 若在钢的显微组织晶粒中有2个级别，必要时可指明此两级别中每级晶粒所占百分率（按面积），若占优势的晶粒度占面积不小于视域的90%时，则可记录此一种晶粒的级别等级。 当均匀的大小晶粒间混有少量小晶粒时，一般认为小晶粒是由于截面只截到大晶粒的一小部分，可不予考虑。 比较法应用简便、迅速，在日常检验中可以易于广泛应用，但精确度差，不能满足定量金相的检验要求。 表1—3 各种晶粒度级别 本质晶粒度分阶段1—8级 1—4级为本质粗