固态相变原理实验指导书

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1、实验一奥氏体的组织观察及奥氏体晶粒度测定实验目的1.了解显示奥氏体晶粒的腐蚀方法；2.掌握奥氏体的典型组织特征及亚结构;3.研究加热温度对奥氏体晶粒的影响；4.应用软件测定奥氏体的晶粒度。二、实验原理钢加热到相变温度（临界点Acl、Ac3、Accm）以上形成奥氏体组织。奥氏体是碳在-Fe屮的间隙固溶体，具有而心立方结构。溶C的位置主要是在八而体的晶格中心及棱边中点。由于体积因素的限制，碳在-Fe中的最大固溶度只有2.11%（重量）。奥氏体的面心立方结构使其具冇高的塑性和低得屈服强度，在相变过程中容易发生集性变形，产生大量的位错或出现李晶，从而造成相变硬化和随后的再结晶、高温下

2、晶粒的反常细化以及低温下马氏体相变的一系列特点。奥氏体的显微组织有两个特点：1）显微组织呈等轴多边形结构，且每三个晶粒的角度大致是120°,因为这样才能保证奥氏体处于能量最稳定的状态。2）在奥氏体的组织屮出现挛晶，主要是由于存在热应力导致相变过程屮发生須性变形的结果。图1奥氏体的典型显微组织在铁碳合金中，奥氏体只在A】温度以上才稳定，因此只有用高温显微镜才能观察到它那等轴状的、并带有以｛111｝面为李生面的李晶晶粒组织。但如果加入足够的合金元索，如镒、鎳、钻等元索，会大大的扩大Y相区，可以使奥氏体在室温下稳定，因此对于某些合金钢，在常温下就可以直接观察到奥氏体的组织结构。奥氏

3、体的成分和晶粒大小对于它向其它组织转变得动力学影响很大，从而对钢的性能也有很大的影响。奥氏体是在加热过程屮形成的，因此钢的成分、加热温度和保温时间不同，从而会造成加热转变后的奥氏体晶粒大小有所差别，从而对材料的性能产生重要的影响。因此了解奥氏体晶粒大小的控制是一个非常重要的内容。三、实验内容及步骤木次实验旨在观察奥氏体组织的典型结构特征，了解奥氏体晶粒大小对于材料性能的影响。1）制备试样根据实验条件和实验要求，选用1〜2种钢材按标准制备和腐蚀试样。2）金相组织观察利用金相显微镜对奥氏体的组织进行观察，同时观察不同工艺条件下同种试样的晶粒度大小的区别。3）硬度测定利用布氏硬度计

4、测定不同晶粒度大小的试样的硬度EU实验设备及材料根据实验的内容和要求选用所需要的设备和材料：1）金相显微镜；2）制备金相试样所需物弘砂轮机、抛光机、砂纸、腐蚀剂（2%〜4%硝酸酒精溶液或饱和苦味酸水溶液）等；3）实验材料：lCrl8Ni9五、实验报告要求1、绘出所观察到的奥氏体的典型金相显微组织；2、记录奥氏体品粒大小不同的材料的硬度，对比分析实验结果；3、了解奥氏体晶粒大小对材料性能的影响。实验二P、B、M的显微组织观察一、实验目的1.掌握过冷奥氏体冷却转变过程屮的特点；2.观察和识别片状珠光体（珠光体、索氏体、屈氏体）、粒状珠光体的典型组织特征；3.观察和识别贝氏体（上贝

5、氏体、下贝氏体）的與型组织特征；4.观察和识别马氏体（板条状马氏体、片状马氏体）的组织特征及其亚结构。二、实验原理钢的热处理基本上由加热和冷却两个阶段组成，钢在加热至相变临界点时发生组织转变，转变为奥氏体。而钢在冷却时，随冷却条件的不同，奥氏体可在A!以下不同的温度发生转变。由于这不是一个平衡过程，所发生的转变不能完全依据Fe-Fe3C相图来判定和分析。为了掌握奥氏体在过冷条件下所发生的转变形为，通过实验的手段建立了过冷奥氏体转变图。如图1所示。从过冷奥氏体转变图上可以看到，过冷奥氏体在知以下三个温度区间内将发生不同类型的组织转变：①在人到550°C左右的高温区，发生珠光体转

6、变；②在550°C左右到Ms点的中温区，发生贝氏体转变；③在此到呱点的低温区，发生马氏体转变。这三种转变的热力学条件和原子的扩散007O605004O3020OOOO1*能力都不同，因而其转变得机理和动力学特点也不同。图1过冷奥氏体转变图1、珠光体转变过冷奥氏体在A.到550°C左右的高温区发生珠光体转变，由于在高温区碳原子和铁原子都可以进行扩散，因此珠光体转变属于典型的扩散型相变。根据形成条件的不同，珠光体的主要形态冇两种：片状珠光体和粒状珠光体。1）片状珠光体：由片层相间的铁素体和渗碳体组成。一片铁素体和一片渗碳体的厚度之和称之为片层间距。出于过冷奥氏体在分解过程中的形成

7、温度的变化，随过冷度壇加,片层间距减小。因此片状珠光体根据片层间距的不同还可以划分为：珠光体、索氏体、屈氏体。如图2所示。狛珠北休1000k（P0°C等黑10000x(650°C^Sl)2）粒状珠光体：铁索体的基体上分布着渗碳体的颗粒。如图3所示。图3粒状珠光体的典型显微2、贝氏体转变过冷奥氏体在550°C左右到Ms点的中温区发生贝氏体转变。根据形成温度的不同,可将贝氏体分为上贝氏体（成束的、大体平行的板条F+条间成粒状或条状的Fe3C）和K贝氏体（片状F+其内部沉淀碳化物）。如图4和图5所示。(a)7