鐵素體與滲碳體的顯微組織鑒別

由于很多材料在不同處理狀態(tài)下的顯微組織非常相似，如網(wǎng)狀鐵素體和網(wǎng)狀二次滲碳體、針狀鐵素體和針狀滲碳體、馬氏體及其回火產(chǎn)物(回火馬氏體、回火托氏體、回火索氏體)、未溶鐵素體和先共析鐵素體、淬火托氏體和回火托氏體、鐵素體和殘留奧氏體、低碳板條馬氏體和羽毛狀上貝氏體、高碳片狀馬氏體和針狀下貝氏體等，盡管通過(guò)電子顯微鏡能夠準(zhǔn)確判斷并區(qū)分這些組織，但生產(chǎn)實(shí)際要求的快速檢驗(yàn)往往做不到，這就給顯微組織的檢驗(yàn)工作帶來(lái)一定困難。

如何利用光學(xué)顯微鏡、硬度計(jì)等常規(guī)儀器，準(zhǔn)確快速地判斷顯微組織就顯得尤為重要。其實(shí)，很多顯微組織只要通過(guò)認(rèn)真仔細(xì)地觀察比對(duì)，就會(huì)在顯微鏡下發(fā)現(xiàn)其獨(dú)立的特征。長(zhǎng)期的觀察表明，充分利用光學(xué)顯微鏡、硬度計(jì)等普通裝備，在理論分析和相互比較的基礎(chǔ)上，快速準(zhǔn)確地鑒別不同材料或同種材料不同處理狀態(tài)下的顯微組織是可行的，而且有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)性和可操作性。這幾期的內(nèi)容將陸續(xù)給大家分享上述相似組織的鑒別。

本期首先給大家分享鐵素體與滲碳體的鑒別。

1、鐵素體與滲碳體的鑒別

鋼材在熱加工過(guò)程中，往往會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)狀鐵素體和網(wǎng)狀二次滲碳體以及針狀鐵素體和針狀滲碳體。

如果亞共析鋼奧氏體晶粒較大，碳含量較高，冷卻速率較慢時(shí)，先共析鐵素體會(huì)沿奧氏體晶界呈網(wǎng)狀析出;如果奧氏體晶粒粗大，冷卻速率適中，碳含量在0.15%-0.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時(shí)，先共析鐵素體將沿某些晶面析出，呈片狀(或針狀)，這種組織稱為魏氏組織。

在過(guò)共析鋼中先共析滲碳體的形態(tài)一般呈網(wǎng)狀或片狀(針狀)，無(wú)塊狀滲碳體。網(wǎng)狀滲碳體通用是冷卻速率較慢時(shí)形成的，而針狀滲碳體(即魏氏組織)是在碳含量大于1.1%和適當(dāng)冷卻速率條件下產(chǎn)生的。先共析鐵素體和先共析滲碳體經(jīng)4%(體積分?jǐn)?shù))硝酸酒精溶液侵蝕后，光學(xué)顯微鏡下觀察都呈白色，不易區(qū)分。

可用以下4種方法鑒別兩種形態(tài)相似的白色網(wǎng)狀或針狀鐵素體和滲碳體。

01、顯微觀察法

如果白色網(wǎng)狀組織比較粗大，粗細(xì)不均勻，還能清除看到網(wǎng)狀組織中存在黑色細(xì)而均勻的線條(即晶界)，則可以判斷該組織為鐵素體，材料為亞共析鋼。

如果白色網(wǎng)狀組織很細(xì)很均勻，則可判斷為網(wǎng)狀二次滲碳體，材料為過(guò)共析鋼，如圖2.2所示為T12鋼完全退火后的顯微組織形貌，由沿晶界析出的白色網(wǎng)狀二次滲碳體和片層狀珠光體組成。

02、顯微硬度法

這種方法適用于較粗大的白色網(wǎng)狀情況，一般選用較小載荷的顯微硬度法進(jìn)行測(cè)試。

所測(cè)之值在600HV以上者可確定為滲碳體；

所測(cè)之值在200HV以下者可確定為鐵素體，并可判定該鋼是亞共析鋼。

03、化學(xué)試劑侵蝕法

對(duì)于細(xì)網(wǎng)狀組織，采用堿性苦味酸鈉水溶液熱蝕，即將被測(cè)試樣浸入其中煮沸5min，取出試樣以流水沖洗干凈，然后吹干，在光學(xué)顯微鏡下觀察。

若白色網(wǎng)狀組織變?yōu)楹谧厣蚋畹暮谏?，則可確定為滲碳體；

若其顏色不變?nèi)猿拾咨?不受侵蝕)，則可判定為是鐵素體。

04、硬針刻劃法

這是最簡(jiǎn)單易行的一種方法，只要有一臺(tái)光學(xué)顯微鏡就可進(jìn)行。

首先將樣品制成金相試樣，并進(jìn)行普通的侵蝕，然后在其上刻劃一條痕跡，放到光學(xué)顯微鏡下觀察;

若刻痕在白色組織處變粗，則認(rèn)為該白色組織為鐵素體;反之若刻痕在白色組織較細(xì)或方向發(fā)生變化，則認(rèn)為是滲碳體。

為T8鋼在1200℃保溫320s，先700℃等溫2.5min，再600℃等溫2min，然后水淬的顯微組織形貌，由于淬火加熱溫度特別高，使T8鋼產(chǎn)生了嚴(yán)重的脫碳，在隨后的冷卻過(guò)程中得到了白色網(wǎng)狀和針狀鐵素體、深色屈氏體以及針狀鐵素體之間的灰色板條狀馬氏體。

T12鋼1150℃滲碳正火后的顯微組織形貌，由粗大白色針狀和網(wǎng)狀滲碳體以及深色屈氏體組成。

2、結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于不同金相組織的識(shí)別，從一定程度上來(lái)講，這不只是金相檢驗(yàn)員需要具備的技能，對(duì)于我們熱處理人來(lái)說(shuō)，也是需要具備的技能。

很多時(shí)候，經(jīng)驗(yàn)固然重要，但是唯經(jīng)驗(yàn)論者，也是不提倡的。懂金相，對(duì)于我們分析問(wèn)題產(chǎn)生的原因，以及提出整改措施都是非常有幫助的。