实验六典型合金钢显微组织观察1

典型合金钢显微组织观察所谓合金钢是在碳素钢的基础上，为了改善钢的性能，在冶炼时有目的的加入一些合金元素如：硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒、钛、铝等。合金元素加入对于钢的组织和性能产生很大影响。主要有以下几个方面。1.强化铁素体或奥氏体。2.形成合金碳化物。3.改变钢的室温组织。4.细化晶粒。5.提高钢的淬透性。6.提高耐回火性。因此，合金元素加入会影响到钢的临界温度和共析点的位置。•合金钢按照用途分为:：•1。合金结构钢--------制造重要机器零件和工程结构件的钢。（低合金高强度钢、渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢）•2。合金工具钢--------制造各种刃具、模具、量具的钢。（高速钢、冷、热模具钢、合金量具钢）•3。特殊钢--------特殊用途和特殊性能的钢。（如不锈钢、耐热钢、耐磨钢等）•合金结构钢的编号采用“二位数字+化学符号+数字”的方法标注。•如：40Cr--------------40表示钢中碳的平均质量分数为0.40%。Cr其后无数字，表示铬的平均质量分数〈1.5%.•60Si2MnA-----------60表示钢中碳的平均质量分数为0.60%.Si2表示硅的质量分数为２％．Ｍn其后无数字，表示锰的平均质量分数〈1.5%.Ａ表示高级优质钢。•合金工具钢的编号原则为当含碳量大于或等于１.0%时钢号中不标出含碳量;平均小于１.０时,钢号前以千分之几表示,合金元素表注方法与合金结构钢相同.•Cr12MOV----------铬前面无数字，表示碳的平均质量分数≥1.0%铬的平均质量分数为12%.钼钒的平均质量分数＜1.5%.•9Mn2V---------碳的平均质量分数为0.9%,锰的平均质量分数为2%.钒的平均质量分数＜1.5%。常用金属材料间的关系（1）根据合金元素总质量分数分类低合金钢:合金元素总质量分数小于5%；中合金钢:合金元素总质量分数为5%～10%；高合金钢:合金元素的总质量分数大于10%。(2)根据用途分类合金结构钢用于制造机械零件和工程结构的钢。合金工具钢:用于制造各种工具的钢。特殊性能钢:指具有某种特殊的物理和化学性能的钢种2.合金钢的分类特意加入一种或数种合金元素的钢称为合金钢。它比碳钢具有较高的强度、韧性或具有特殊性能1.3.3常用合金钢的牌号、性能及用途1.合金结构钢如60Si2Mn钢，表示碳的含量为0.60%，含硅量为2%，含锰量小于1.5%的合金结构钢（1）普通低合金结构钢普通低合金结构钢是在碳钢的基础上加入少量合金元素的工程结构用钢如Q345A，表示屈服极限为345MPa，质量等级为A级的低合金结构钢。普通低合金结构钢主要用于制造各种工程结构，如桥梁、建筑、船舶、车辆、锅炉、化工容器等，机械制造用钢主要用于制造各种机械零件（2）合金渗碳钢渗碳钢具有优良的耐磨性、耐疲劳性，又具有足够的韧性和强度通常用来制造各种机械零件，如汽车、拖拉机中的变速齿轮、内燃机上凸轮轴和活塞销等(3)合金调质钢调质钢具有良好的综合力学性能，既具有很高的强度又具有良好的塑性和韧性常用于制造一些受力比较复杂的重要零件，如机床的主轴、电动机轴、汽车齿轮轴等各种轴类零件如9SiCr钢，表示碳的含量为0.90%、硅的含量和铬的含量均小于1.5%的合金工具钢用于合金工具钢不能满足性能要求的各种工具2.合金工具钢（1）合金量具钢指用于制造测量工具（即量具）的合金钢，这类钢具有高硬度、高耐磨性、高尺寸稳定性用于制造高精度的量规和量块。有Cr12、9Mn2V、CrWMn等（2）合金刃具钢指主要用于制造金属切削刀具的合金钢，其含碳量一般在0.8%～1.4%。常用的合金刃具钢有9SiCr、9Mn2V、Cr2、CrMn、CrWMn和CrW5等主要用于制造铰刀、丝锥、板牙等是指用于制造冲压、热锻、压铸等成形模具的合金钢根据工作条件不同分为冷作模具钢和热作模具钢冷作模具钢用于制造使金属在冷态下变形的模具，如冷冲模、冷挤压模等。应具有高的硬度、耐磨性和一定的韧性以及热处理变形小等特点。常用的有Cr12、Cr12W、Cr12MoV、9SiCr、9Mn2V和CrWMn等热作模具钢用于制造使金属在高温下成形的模具，如热锻模、压铸模等，其含碳量在0.3%～0.6%。应在高温下能保持足够的强度、韧性和耐磨性以及较高的抗热疲劳性和导热性。常用的有5CrMnMo、5CrNiMo和3Cr2W8（3）合金模具钢（4）高速钢是一种含钨、铬、钒等多种元素的高合金刃具钢，加入的主要合金元素为钨、钼、钒等，其合金总含量达到10%～15%用高速钢制成的刃具，在切削时显得比一般低合金刃具钢刃具更加锋利，因此俗称为“锋钢”用于制造要求耐磨性和韧性配合很好的高速切削刀具，如丝锥、钻头等，特别适宜于采用轧制、扭制热变形加工成型工艺制造的钻头等3.滚动轴承钢如GCr15钢，则表示平均铬的质量分数为1.5%的滚动轴承钢指在空气、水不锈钢属于具有特殊物理、化学性能的特殊性能钢，它是指在空气、水、弱酸、碱和盐溶液或其他腐蚀介质中具有高度化学稳定性的合金钢的总称4.特殊性能钢一、实验目的•1.观察和分析常用合金钢的显微组织。•2.熟悉常用的合金结构钢。及滚动轴承钢、弹簧钢、渗碳钢的显微组织。•3.熟悉常用的合金工具钢。及刃具钢、量具钢、和模具钢的显微组织。•4.进一步加深理解不同材料的成分（合金元素），组织和性能与工艺（不同状态）之间的关系。二、实验内容•1、观察表１中所列试样的显微组织，搞清各组织组成物的形态特征及形成。•2、画出部分组织示意图。•表１编号样品名称处理状态腐蚀剂金相组织1合金结构钢40Cr淬火4%硝酸酒精M+A，2合金调质钢40Cr淬火+高温回火4%硝酸酒精回火索氏体S3合金渗碳钢20CrMnTi渗碳淬火4%硝酸酒精表层M+A，4合金弹簧钢60Si2Mn淬火+低温回火4%硝酸酒精回火马氏体M5滚动轴承钢GCr15球化退火4%硝酸酒精粒状珠光体P6滚动轴承钢GCr15淬火4%硝酸酒精M+A，7滚动轴承钢GCr15淬火+低温回火4%硝酸酒精回火马氏体+粒状碳化物8低合金工具钢9SiCr淬火+低温回火4%硝酸酒精回火M•表1（续）编号样品名称处理状态腐蚀剂金相组织9低合金工具钢9SiCr球化退火4%硝酸酒精粒状珠光体P10高速钢W18Cr4V铸态4%硝酸酒精白色组织+罴色组织+莱氏体11高速钢W18Cr4V退火4%硝酸酒精碳化物+索氏体12高速钢W18Cr4V1280℃油淬4%硝酸酒精马氏体+初生碳化物+残余奥氏体13高速钢W18Cr4V1280℃油淬+560℃回火4%硝酸酒精回火马氏体+碳化物14不锈钢1Cr18Ni9Ti1100℃固溶处理王水奥氏体（内有孪晶）•（三）合金钢•在合金钢中，由于合金元素对相图及相变过程的影响其显微组织比碳钢复杂得多，组成相除了合金铁素体、合金奥氏体、合金渗碳体外，还可能出现金属间化合物，其组织形态随钢种的不同而呈现出不同的特征。•低合金钢：•1、合金结构钢：40Cr退火态•组织为：F+P（与40钢比较P数量比40钢多，因共析点左移）•2、合金工具钢：GCr15淬火态•组织为：M+碳化物（与T10钢比较）•40Cr比40钢性能好、GCr15比T10钢性能好，因为：合金元素的加入1）强化了基体。2）使共析点（S点）左移，相当于提高了含C量。3）细化了组织。4）使C曲线右移，提高了淬透性，提高了M数量，从而提高了强度材料名称：20Cr钢处理过程:退火金相组织：F+P放大倍数：500×浸蚀剂：3--5％硝酸酒精材料名称：40Cr钢处理过程:退火金相组织：F+P放大倍数：500×浸蚀剂：3--5％硝酸酒精材料名称：40Cr钢处理过程:正火金相组织：F+P放大倍数：500×浸蚀剂：3--5％硝酸酒精材料名称：20Cr钢处理过程:淬火金相组织:板条马氏体+残余奥氏体M+A,放大倍数：500×浸蚀剂：3--5％硝酸酒精材料名称：40Cr钢处理过程:淬火金相组织：片状马氏体+残余奥氏体M+A放大倍数：500×浸蚀剂：3--5％硝酸酒精材料名称：40Cr钢处理过程:调质处理金相组织：索氏体放大倍数：800×浸蚀剂：3--5％硝酸酒精•材料名称：40Cr钢处理过程:调质处理金相组织：索氏体放大倍数：500×浸蚀剂：3--5％硝酸酒精–材料名称：GCr15钢处理过程:球化退火金相组织：粒状珠光体放大倍数：500×浸蚀剂：3--5％硝酸酒精•材料名称：GCr15钢处理过程:淬火过热金相组织：粗大马氏体放大倍数：500×浸蚀剂：3--5％硝酸酒精•材料名称：GCr15钢处理过程:淬火+回火金相组织：M+A+Cm放大倍数500×浸蚀剂：3--5％硝酸酒精•材料名称：20CrMnTi钢处理过程:渗碳淬火金相组织：M+A放大倍数：500×浸蚀剂：3--5％硝酸酒精•材料名称：60Si2Mn钢处理过程:淬火金相组织：M+A放大倍数：500×浸蚀剂：3--5％硝酸酒精60Si2Mn钢：淬火+中温回火（350~500℃）回火屈氏体。回火屈氏体是铁素体与粒状渗碳体组成的极细混合物。中温回火后有很好的弹性和一定的韧性。•材料名称：60Si2Mn钢处理过程:等温淬火金相组织：羽毛状上贝氏体放大倍数：500×浸蚀剂：3--5％硝酸酒精材料名称：60Si2Mn钢处理过程:等温淬火金相组织：针状下贝氏体放大倍数：500×浸蚀剂：3--5％硝酸酒精材料名称：1Cr18Ni9Ti钢处理过程:固溶处理金相组织：奥氏体放大倍数：500×浸蚀剂：王水腐蚀•高合金钢：•1.高速钢（W18Cr4V）：含C约在0。8左右，但铸态出现Ld共晶，当成分偏析时可能出现过共晶组织（有一次碳物）。•1).铸态：白色块状为一次碳化物，从液态中析出，鱼骨状为共晶碳化物，鱼骨状旁边白色为（M+A），两者总体称共晶莱氏体，黑色为δ共析组织（屈氏体）。•2).锻打后退火：共晶碳化物大块（由铸态时的鱼骨状打碎）分布在细小的粒状珠光体基体上。•3).淬火（油淬）：未溶碳化物+M（白色隐晶）+Aˊ•4).回火：经560℃三次回火，更好的消除Aˊ，使Aˊ分解，使M变为M回组织为：回火马氏体（罴色）+白色碳化物•2.不锈钢（1Cr18Ni9Ti）：淬火后室温下得A新相，A相延伸到室温（临界温度向下移动）•组织为：单相A组织（有大量孪晶线）•材料名称：W18Cr4V处理过程:铸态金相组织：一次碳化物+鱼骨状莱氏体共晶+δ共析体放大倍数：500×浸蚀剂：3--5％硝酸酒精材料名称：W18Cr4V处理过程:铸态金相组织：一次碳化物+鱼骨状莱氏体共晶＋δ共析体放大倍数：500×浸蚀剂：3--5％硝酸酒精材料名称：W18Cr4V处理过程:退火金相组织：碳化物＋索氏体放大倍数：500×浸蚀剂：3--5％硝酸酒精材料名称：W18Cr4V处理过程:淬火金相组织：隐晶马氏体＋未溶碳化物＋残余奥氏体放大倍数：500×浸蚀剂：3--5％硝酸酒精材料名称：W18Cr4V处理过程:560℃三次回火金相组织：回火马氏体＋碳化物放大倍数：500×浸蚀剂：3--5％硝酸酒精四、实验步骤1、对已准备好的试样进行观察，并分析其组织和性能的关系。2、观察常用合金结构钢的几种组织的形态。3、观察常用合金工具钢的几种组织的形态。4、观察常用高速钢的几种组织的形态。5、描绘出几种典型组织的组织示意图。6、简述合金元素加入对于钢的组织和性能的影响。7、简述合金钢按照用途分为几种。