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实验三碳钢热处理后的显微组织观察

一、实验目的

1、观察碳钢热处理后的显微组织。

2、了解热处理工艺对钢组织和性能的影响。

二、概述

碳钢经热处理后的组织，可以是平衡或接近平衡状态(如退火、正火)的组织，也可是不

平衡组织(如淬火组织)。因此在研究热处理后的组织时，不但要参考铁碳相图，还要利用C

曲线。

铁碳相图能说明慢冷时不同碳含量的铁碳合金的结晶过程和室温下的组织，及相的相对

量。C曲线则能说明一定成分的铁碳合金在不同冷却条件下的转变过程，及能得到哪些组织。

1、钢冷却时的转变

1)共析钢过冷奥氏体连续冷却后的显微组织为了简便起见，不用C(丁曲线而是用C曲

线来分析。共析钢在慢冷时(见图16—24中的V)，将全部得到珠光体。冷速增大到V时，得

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到片层更细的珠光体，即索氏体或屈氏体。冷速再增大到V时，得到屈氏体和部分马氏体。

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而冷却速度增大到V，V时，奥氏体一下被过冷到马氏体转变始点(Ms)以下，转变成马氏体。

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由于共析钢的马氏体转变终点在室温以下(－50℃)，所以在生成马氏体的同时保留有部分残

余奥氏体。与C曲线鼻尖相切的冷速(V)称为淬火的临界冷却速度。

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2)亚共析钢过冷奥氏体连续冷却后的显微组织亚共析钢的C曲线与共析钢的相比，上

部多了一条铁素体析出线，如图16—25所示。

当奥氏体缓慢冷却时，(见图16—25中的V)，转变产物接近于平衡状态，显微组织是珠

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光体和铁素体。随着冷却速度的增大，例如由V→V→V时，奥氏体的过冷度越大，析出的铁

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素体越少，而共析组织(珠光体)的量增加，碳含量减少，共析组织变得更细。这时的共析组

织实际上为伪共析组织。析出的少量铁素体多分布在晶粒的边界上。因此，由V→V→V时，

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显微组织的变化是：铁素体+珠光体→铁素体+索氏体→铁素体+屈氏体。

当冷却速度为V时，析出的铁素体极少，最后主要得到屈氏体和马氏体。当冷却速度超

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过临界冷却速度后奥氏体全部转变为马氏体。碳含量大于0.5％的钢中，马氏体间还有少量

残余奥氏体。

3)过共析钢过冷奥氏体连续冷却时的转变与亚共钢相似，不同之处是亚共析钢先析出的

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是铁素体，而过共析钢先析出的是渗碳体。所以随着冷却速度的增加，钢的组织变化将是：

渗碳体+珠光体→渗碳体+索氏体→渗碳体+屈氏体→屈氏体+马氏体+残余奥氏体→马氏体+残

余奥氏体。

2、钢冷却时所得的各种组织的形态

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，在显微镜的高

倍(700X以上)放大下才能分辨。

2)屈氏体(丁)也是铁素体与渗碳体的机械混合物。片层比索氏体更细密，在一般光学

显微镜下无法分辨，只能看到如墨菊状的黑色组织。当其少量析出时，沿晶界分布呈黑色网

状包围马氏体。当析出量较多时，呈大块黑色晶团状。只有在电子显微镜下才能分