材料工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書-文庫(kù)吧資料
2024-08-16 04:57本頁(yè)面
【正文】 T12鋼在正常溫度淬火后的顯微組織，除了細(xì)小的馬氏體外尚有部分未溶入奧氏體中的滲碳體(呈亮白色顆粒)。若將45鋼加熱到正常淬火溫度，然后在油中冷卻，則由于冷卻速度不足(V冷＜VK，得到的組織將是馬氏體和部分屈氏體(或混有少量貝氏體)。低碳鋼淬火后得到板條馬氏體（圖320）；45鋼經(jīng)正常淬火（圖321）后將獲得細(xì)針狀馬氏體。經(jīng)淬火后將得到馬氏體和鐵素體組織。圖317 45鋼退火組織組織圖318 45鋼正火組織圖319 T12鋼球化退火組織 [2] 鋼的淬火組織將45鋼加熱到760℃(即AC1以上，但低于AC3)，然后在水中冷卻，這種淬火稱為不完全淬火。過(guò)共析成分的碳素工具鋼(如TT12鋼等)則都采用球化退火，T12鋼經(jīng)球化退火后組織中的二次滲碳體及珠光體中的滲碳體都將變成顆粒狀，圖319中均勻而分散的細(xì)小粒狀組織就是粒狀滲碳體。共析碳鋼過(guò)冷奧氏體在不同溫度轉(zhuǎn)變的組織特征及性能如表3—1所示。按照不同的冷卻條件，過(guò)冷奧氏體將在不同的溫度范圍發(fā)生不同類型的轉(zhuǎn)變。必須指出，在顯微鏡下觀察珠光體時(shí)，當(dāng)片層粗大時(shí)，可見滲碳體與鐵素體的相界線，則滲碳體為白亮的片狀(用硝酸酒精浸蝕)，若片層較小或放大倍數(shù)低時(shí)，則滲碳體為一條黑線；若片層很小，或放大倍數(shù)很小時(shí)，連珠光體的片層狀也不能分辨，則為黑暗的一片，所以Fe—C合金的平衡組織中片層狀組織或黑色區(qū)域都是珠光體。[2]滲碳體：滲碳體的分布和形態(tài)有：工業(yè)純鐵中的Fe3CⅢ（圖34）沿鐵素體晶界分布，呈細(xì)條狀；過(guò)共析鋼中的Fe3CⅡ(圖37)沿奧氏體晶界呈網(wǎng)狀分布；珠光體中的共析Fe3C (圖35)與鐵素體呈片層狀相間分布；過(guò)共晶白口鐵中的Fe3CⅠ(圖310)游離的滲碳體，呈直條狀；萊氏體中的滲碳體(圖38)是作為基體，其中分布有孤立的珠光體。如工業(yè)純鐵組織 (圖34)和 亞共析鋼中的鐵素體(圖36)。根據(jù)各組成物的形態(tài)、分布和數(shù)量就可判斷和識(shí)別組織及含碳量。 (a)初生晶呈直邊塊狀 (b)初生晶呈樹枝狀 (c)離異共晶圖3—3 亞共晶及過(guò)共晶組織形態(tài) 以上組織特征是二元合金鑄態(tài)組織形態(tài)，除非平衡組織外，平衡鑄態(tài)組織特征是不能用熱處理方法改變的，但可用鍛軋等壓力加工方法改變組織。共晶體分布于初生晶之間。而非平衡組織存在枝晶偏析的特點(diǎn)：由于成分偏析枝晶軸與軸間成分不同，因而浸蝕程度不同，在顯微下觀察明暗度也不同，如圖3—1(右)所示，很易誤認(rèn)為是兩相組織，應(yīng)特別注意與兩相組織區(qū)分開。若組織未完全顯示出來(lái)，應(yīng)再加浸蝕，若浸蝕過(guò)度，則應(yīng)重新拋光后再浸蝕。一般是磨面變灰即可，試樣經(jīng)浸蝕后必須經(jīng)水沖洗、再用吸水紙吸水電吹風(fēng)吹干后才能在顯微鏡下觀察。應(yīng)用最廣泛的是3～5%硝酸酒精溶液和苦味酸酒精溶液。金相試劑成分的選擇決定于試樣的成分，組織狀態(tài)和檢查的目的。顯示組織的化學(xué)試劑有酸、堿、鹽類及某些溶劑(水或有機(jī)溶劑作緩蝕劑)。若要觀察組織，必須用一定方法將其顯示出來(lái)。拋光時(shí)間一般是3～5分鐘，當(dāng)磨痕消失而呈現(xiàn)光亮的鏡面時(shí)，即可停止拋光，并將試樣清洗干凈。 機(jī)械拋光是在專用拋光機(jī)上進(jìn)行，拋光盤上鋪以拋光織物。拋光的方法有機(jī)械拋光、電解拋光、化學(xué)拋光、機(jī)械電解拋光、機(jī)械化學(xué)拋光。4）拋光 拋光的目的是去除砂紙的磨痕。角度。(3)必須待前道砂紙的磨痕完全去除后，才能換更細(xì)的砂紙。磨制應(yīng)注意以下問題： (1)試樣必須拿平，試樣磨面必須均勻地與砂輪或砂紙接觸，使試樣磨成一個(gè)平面，而不能磨成曲面。磨的步驟是先用砂輪磨，后用砂紙由粗到細(xì)地磨。目前一般用電木粉鑲嵌，采用專門的金相鑲嵌機(jī)。鑲嵌材料可以是塑料，也可以是低熔點(diǎn)金屬。 圖2—1 同一試樣不同方向的組織2）試樣的鑲夾 試樣一般不需要鑲嵌。以免組織變化，所以必須水冷?？傊?，檢查內(nèi)容各不相同，取樣部位和方向就靈活多樣。必須縱向切取，才能說(shuō)明有無(wú)帶狀，如圖2—1所示。因此，取樣必須注意以下問題：部位和方向應(yīng)根據(jù)金相分析的目的合理選擇。 金相試樣制備過(guò)程1）取樣取樣的方法有砂輪片切割、鋸、線切割等等。制樣時(shí)首先把金屬表面磨平，再選用適當(dāng)?shù)母g劑進(jìn)行腐蝕，在晶界、相界等原子排列較紊亂的地方會(huì)容易被腐蝕，使晶?；蚋飨嗟靡燥@示出來(lái)。因此，必須十分重視制樣，金相試樣磨面必須平整、光滑、組織真實(shí)清晰。4）濾色片濾色片作用主要有三：(1)減少色差，提高像的清晰度；(2)提高分辨率；(3)制成彩色金相試樣，而采用黑白底片攝影時(shí)，選用適當(dāng)?shù)臑V色片，可提高照片的襯度。 視場(chǎng)光欄：其位置在孔徑光欄之后。增大孔徑光欄，可提高分辨率，但球差也增大，像的清晰度下降、襯度下降，所以不能過(guò)大，也不能過(guò)小。3）光欄 孔徑光欄：其位置在光源聚光器之后。物鏡上標(biāo)有放大倍數(shù)，數(shù)值孔徑和物鏡類型，油鏡上還標(biāo)有“oil”字樣。為了提高分辨率，在物鏡與試樣之間加松柏油等作介質(zhì)，這種物鏡叫油浸物鏡。因?yàn)橄竦男Ｕ闆r不同，有不同類型的物鏡。所以暗場(chǎng)是鑒別非金屬夾雜物的一種不可缺少的照明方式。平滑磨面的像是暗黑的，而劃痕、凹坑則是明亮的。2）暗場(chǎng)照明 由明場(chǎng)變?yōu)榘祱?chǎng)的方法是：用環(huán)形光欄代替孔徑光欄，再在物鏡外套一弧形反射聚光器。因此，只要試樣表面平滑，其像就是明亮的，故叫明場(chǎng)照明。 圖1—5 像域彎曲示圖 圖1—6 孔徑角 照明方式1）明場(chǎng)照明明場(chǎng)照明是最常用的一種照明方式，其光程如圖1—7所示。 圖1—3 球差示圖 圖1—4 色差示圖3） 顯微鏡的分辨率顯微鏡能區(qū)分開的兩點(diǎn)間的最小距離叫分辨率，所以分辨率又可表示為或 ——光源波長(zhǎng)——物鏡的孔徑角的1/2，如圖1—6所示；叫物鏡的數(shù)值孔徑，表示物鏡的聚光能力，顯微鏡的分辨率。 像域彎曲：由于各種像差共同作用的結(jié)果，使垂直于光軸的物平面的像不是一平面，這種現(xiàn)象叫像域彎曲(圖1—5)。色差：不同波長(zhǎng)的色光經(jīng)透鏡后，不能聚焦于一點(diǎn)，使像不清晰的現(xiàn)象叫色差（圖1—4）。球差：透鏡是球面，通過(guò)透鏡邊緣與中心的光線不聚焦于一點(diǎn)，使像模糊不清的現(xiàn)象叫球差(圖1—3)。像差的大小，不僅與顯微鏡的設(shè)計(jì)制造有關(guān)，而且與使用是否正確有關(guān)。 圖1—1 光學(xué)成像原理示意圖 (a) 低倍 (b)高倍圖1—2 不同放大倍數(shù)下的帶狀組織 2） 顯微鏡的像差 像差就是物點(diǎn)經(jīng)透鏡后不能聚焦于一點(diǎn)，而使像模糊不清的現(xiàn)象。放大倍數(shù)大，則組織清晰，但視域小，不能觀察全貌，代表性受局限，放大倍數(shù)低，則效果完全相反，如圖12所示。物AB經(jīng)物鏡放大成一倒立的實(shí)像A′B′，再經(jīng)目鏡放大成虛像A″B″。制樣材料：砂紙、拋光劑、拋光布、34%硝酸酒精、濾紙四 實(shí)驗(yàn)原理 金相顯微鏡結(jié)構(gòu)與使用簡(jiǎn)單地說(shuō)，成像原理就是將物像兩級(jí)放大。通過(guò)預(yù)習(xí)了解顯微鏡結(jié)構(gòu)、維護(hù)要求以及金相制樣方法和不同合金的組織特征，寫出實(shí)驗(yàn)步驟，然后到實(shí)驗(yàn)室通過(guò)自己的操作體會(huì)各個(gè)過(guò)程。 實(shí)驗(yàn)分三階段進(jìn)行，首先熟悉金相顯微鏡的結(jié)構(gòu)、操作方法和維護(hù)要求，再進(jìn)行具體試樣的金相試樣制備，第三步觀察分析常見二元合金和鐵碳合金的組織。3 掌握二元鑄態(tài)合金的固溶體，共晶(包括亞共晶和過(guò)共晶)和包晶組織的特征，能識(shí)別這些組織；掌握Fe—C合金平衡和非平衡組織的特征。
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