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工业纯铁显微组织示意图手绘

来源:www.dbkyw.com   时间:2023-07-01 04:27   点击:185  编辑:admin   手机版

一、工业纯铁显微组织示意图手绘

铁素体(ferrite,缩写:FN,用F表示)  即α-Fe和以它为基础的固溶体,具有体心立方点阵。亚共析成分的奥氏体通过先共析析出形成铁素体。这部分铁素体称为先共析铁素体或组织上自由的铁素体。随形成条件不同, 先共析铁素体具有不同形态,如等轴形、沿晶形、纺锤形、锯齿形和针状等。铁素体还是珠光体组织的基体。在碳钢和低合金钢的热轧(正火)和退火组织中,铁素体是主要组成相;铁素体的成分和组织对钢的工艺性能有重要影响,在某些场合下对钢的使用性能也有影响。  碳溶入δ-Fe中形成间隙固溶体,呈体心立方晶格结构,因存在的温度较高,故称高温铁素体或δ固溶体,用δ表示,存在的范围小,一般很少见到。  碳溶入α-Fe中形成间隙固溶体,呈体心立方晶格结构,称为铁素体或α固溶体,用α或F表示,α常用在相图标注中,F在行文中常用。  室温下的铁素体的机械性能和纯铁相近。(注:心立方晶格的晶胞是一个立方体,在体心立方晶胞的每个角上和晶胞中心都排列一个原子。可见,体心立方晶胞每个角上的原子为相邻的八个晶胞所共有,每个晶胞实际上只占有1/8个原子。而中心的原子却为该晶胞所独有。所以,体心立方晶胞中原子数为8*1/8+1=2个。碳原子存在于四面、八面体间隙。) 纯铁在912℃以下为具有体心立方晶格(注1)的α-Fe。碳溶于α-Fe中的间隙固溶体称为铁素体,以符号F表示。由于α-Fe是体心立方晶格结构,它的晶格间隙很小,因而溶碳能力极差,在727℃时溶碳量最大,可达0.0218%,随着温度的下降溶碳量逐渐减小,在600℃时溶碳量约为0.0057%,在室温时溶碳量几乎等于零。 铁素体的显微组织与纯铁相同,呈明亮的多边形晶粒组织,有时由于各晶粒位向不同,受腐蚀程度略有差异,因而稍显明暗不同。

二、工业纯铁显微组织图描述

(1) 铁素体(F,α-Fe)又称纯铁体,在碳钢中是碳在体心立方铁中的固溶体;在合金钢中则是碳和合金元素在体心立方铁中的固溶体。

显微组织特征:呈亮白色块状、层片状、粒状、网络状等。

(2) 渗碳体(Fe3C)是金属间化合物,碳钢中由铁和碳组成,分子式为Fe3C,碳质量分数为6.69%;合金钢中形成合金渗碳体,分子式为(Fe,M)3C。

显微组织特征:呈白色,有多种形态,如片状(针状)、粒状、网络状、半网络状等。

(3) 珠光体(P)为铁素体薄层和渗碳体薄层交替重叠的层状共析物,也称片状珠光体,用符号P表示,其中铁素体占88%,渗碳体占12%。随过冷度增加,珠光体依片间距不同,可以分成珠光体、索氏体、屈氏体三种。

显微组织特征:呈层片交叠状珠光体在光学显微镜下能够明显分辨出片层的;索氏体片层在光学显微镜下难以分辨;屈氏体只有在电子显微镜下才能观察到片层结构

(4) 球状珠光体是球(粒)状渗碳体分布在铁素体基体上的组织。

显微组织特征:白色渗碳体颗粒分布在白色的铁素体基体。

(5)马氏体(M):在碳钢中,马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体;在合金钢中马氏体是碳和合金元素在α-Fe中的过饱和固溶体。钢中马氏体形态主要有板条状马氏体和片状马氏体。

显微组织特征:主要呈针状或板条状。

(6)板条马氏体是低碳结构钢中存在的马氏体。

显微组织特征:尺寸大致相同的细马氏体板条晶粒定向平行排列组成马氏体束,马氏体束之间存在一定位向,一颗原的奥氏体晶粒中可以形成一个或几个不同取向的马氏体束。

(7)针状马氏体是高碳钢中存在的马氏体。

显微组织特征:在第一个奥氏体晶粒内形成的第一片粗大马氏体针往往横贯并分割整个奥氏体晶粒,限制以后形成的马氏体针大小,因此针状马氏体的大小不一,大致按近似60°分布。在马氏体针叶中有一中脊面,碳含量越高,越明显,有残余奥氏体存在。

(8)回火马氏体是淬火钢经低温回火后的产物。

显微组织特征:保持片状或条状马氏体形态,其上析出有细小碳化物。

(9)回火屈氏体是淬火钢中温回火后的产物。

显微组织特征:隐约可见马氏体状形态,析出的碳化物细小,在光学显微镜下难以分辨清楚,只有在电子显微镜下可以看出碳化物的颗粒。

(10)回火索氏体是淬火钢经高温回火后的产物。

显微组织特征:铁素体+细小颗粒状碳化物,在光学显微镜下能分辨清楚。

三、工业纯铁显微组织图怎么画

钢带的再结晶温度是指能使钢带内部组织获得足够的能量,完成再结晶过程所必需的温度,这是确定镀锌生产线加热温度的最基本的依据。影响的主要因素有:

(1)钢带的化学成分。钢带中的合金元素或杂质会影响基体组织中原子的扩散和新晶粒生长时晶界的推移,因而所需的温度要高一些。比如纯铁的再结晶退火温度约为450℃,而一般钢带因含有碳或其他合金元素或杂质,再结晶退火温度比这一温度要高得多。

(2)冷轧时的形变程度。冷轧薄板在冷轧过程中的变形量大约为60%~80%,形变程度越大,则内应力越高,越处于不稳定状态,因此再结晶温度越低。

(3)加热速度。对于连续退火来说,加热速度越快,即在不同温度下停留的时间越短,则再结晶温度越高。反之,再结晶温度就越低。

(4)保温时间。如钢带加热以后在再结晶温度下保温的时间较长,则再结晶有足够的时间形核、长大,再结晶所需的温度就较低。在实际生产中,一般材料的再结晶退火温度可参照热处理规范确定,然后在实际中根据产品的性能修改。而特殊材料的再结晶退火温度要靠试验获得。

四、工业纯铁显微组织图放大倍数

硬度

是指材料抵抗局部变形,特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。它是衡量材料软硬的指标。

按测试方法的不同,硬度分为三种类型。

①划痕硬度。主要用于比较不同矿物的软硬程度,方法是选一根一端硬一端软的棒,将被测材料沿棒划过,根据出现划痕的位置确定被测材料的软硬。定性地说,硬物体划出的划痕长,软物体划出的划痕短。

②压入硬度。主要用于金属材料,方法是用一定的载荷将规定的压头压入被测材料,以材料表面局部塑性变形的大小比较被测材料的软硬。由于压头、载荷以及载荷持续时间的不同,压入硬度有多种,主要是布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度和显微硬度等几种。

③回跳硬度。主要用于金属材料,方法是使一特制的小锤从一定高度自由下落冲击被测材料的试样,并以试样在冲击过程中储存(继而释放)应变能的多少(通过小锤的回跳高度测定)确定材料的硬度。

纯铁是很软的金属,既不能制刀枪,也不能铸铁锅、犁锄。但当纯铁中含有一定量的碳后,就变成我们在各方面使用的钢铁了。纯铁中含碳在0.02%以上就变成硬变较低的能拔铁丝、轧制薄白铁板等用的低碳钢。铁中含碳量0.25%至0.6%的范围内的钢叫中碳钢,其硬度中等,可轧成建筑钢材,钢板、铁钉等制品。铁中含碳量0.6%至2.0%时就成为硬度很高的、可制刀枪、模是等的高碳钢了。低、中、高碳钢合在一起就叫“碳素钢”。如果铁中碳含量超过2.0%就变成又硬又脆的可铸铁锅、暖气片、犁等的生铁了。一般生铁含碳量为3.5%—5.5%。所以纯铁、钢和生铁的区别主要就在于铁中的含碳量的不同。

五、工业纯铁显微组织的相组成

2.11%-6.69% 

含碳量在2%以上的铁碳合金。工业用铸铁一般含碳量为2.5%~3.5%。碳在铸铁中多以石墨形态存在,有时也以渗碳体形态存在。除碳外,铸铁中还含有1%~3%的硅,以及锰、磷、硫等元素。合金铸铁还含有镍、铬、钼、铝、铜、硼、钒等元素。碳、硅是影响铸铁显微组织和性能的主要元素。铸铁可分为:

①灰口铸铁。含碳量较高(2.7%~4.0%),碳主要以片状石墨形态存在,断口呈灰色,简称灰铁。熔点低(1145~1250℃),凝固时收缩量小,抗压强度和硬度接近碳素钢,减震性好。由于片状石墨存在,故耐磨性好。铸造性能和切削加工较好。用于制造机床床身、汽缸、箱体等结构件。其牌号以“HT”后面附两组数字。例如:HT20-40(第一数字表示最低抗拉强度,第二组数字表示最低抗弯强度)。

②白口铸铁。碳、硅含量较低,碳主要以渗碳体形态存在,断口呈银白色。凝固时收缩大,易产生缩孔、裂纹。硬度高,脆性大,不能承受冲击载荷。多用作可锻铸铁的坯件和制作耐磨损的零部件。

③可锻铸铁。由白口铸铁退火处理后获得,石墨呈团絮状分布,简称韧铁。其组织性能均匀,耐磨损,有良好的塑性和韧性。用于制造形状复杂、能承受强动载荷的零件。

④球墨铸铁。将灰口铸铁铁水经球化处理后获得,析出的石墨呈球状,简称球铁。碳全部或大部分以自由状态的球状石墨存在,断口成银灰色。比普通灰口铸铁有较高强度、较好韧性和塑性。其牌号以“QT”后面附两组数字表示,例如:QT45-5(第一组数字表示最低抗拉强度,第二组数字表示最低延伸率)。用于制造内燃机、汽车零部件及农机具等。

六、工业纯铁显微组织图手绘

首先我们要知道钢渗碳的目的是机器零件获得高的表面硬度,耐磨性及高的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度。 常用的固体渗碳温度为900-930度,而且根据铁碳状态图,只有在奥氏体区域,铁中碳的温度才可能有很大范围的变动,碳的扩散才能再单向的奥氏体中进行,900这温度恰恰保证了渗碳钢的AC3点稍高,保证了上述条件的实现。 而且根据渗碳原理来说,温度越高,渗碳的越完全。但是又不能过高,因为要考虑到奥氏体晶粒的长大。 但是铁素体就不行了,首先亚共析成分的奥氏体通过先共析析出形成铁素体,这个因素导致了铁素体的强度和硬度的不高。 其次铁素体的显微组织与纯铁相同,呈明亮的多边形晶粒组织,所以导致了其AC3温度的不高,才700度左右。 根本就不符合渗碳温度。同时因为强度与硬度的不够,也没有什么作用,就好比不锈钢刀具,还没砍两下就炖了,你会用吗?所以渗碳在奥氏体中进行而不在铁素体中进行是双方面的~~技术上和市场上都没需要~。

七、工业纯铁显微组织图典型特征

具有体心立方晶格。

铁素体(ferrite,缩写FN,用F表示),纯铁在912℃以下为具有体心立方晶格。碳溶于α-Fe中的间隙固溶体称为铁素体,以符号F表示。

由于α-Fe是体心立方晶格结构,它的晶格间隙很小,因而溶碳能力极差,在727℃时溶碳量最大,可达0.0218%,随着温度的下降溶碳量逐渐减小,在600℃时溶碳量约为0.0057%,在室温时溶碳量约为0.0008%。因此其性能几乎和纯铁相同,其机械性能如下:

抗拉强度 180—280MN/平方米

屈服强度 100—170MN/平方米

延伸率30--50%

断面收缩率70--80%

冲击韧性 160—200J/平方厘米

硬度 HB 50—80

由此可见,铁素体的强度、硬度不高,但具有良好的塑性与韧性。

铁素体的显微组织与纯铁相同,呈明亮的多边形晶粒组织,有时由于各晶粒位向不同,受腐蚀程度略有差异,因而稍显明暗不同。

铁素体在770℃以下具有铁磁性,在770℃以上则失去铁磁性。

八、工业纯铁显微组织示意图

工业纯铁的显微组织,是材料学科研究金属领域中照片选用时最为经典的一张;也是同学接触的第一张专业照片。只要谈到金属材料的多晶体性质,必然会采用其来说明问题。

工业纯铁的显微组织中总会看到一些位置的晶界的显示灰度很淡,不是“黑线”。通常的解释是浸蚀时间不足。而对于“黑线”的解释,一般是“沟槽”。

在解释其组织形貌的时候,最为普遍的说法是:

对于纯金属或单相和进来说,浸蚀是一个纯化学溶解的过程。由于金属及合金的晶界上原子排列混乱,并有较高能量,故晶界处容易被浸蚀而呈现凹沟,同时,由于每个晶粒原子排列的位向不同,表面溶解速度也不一样,因此,试样被浸蚀后会呈现轻微的凹凸不平,在垂直光线的照射下将显示出明暗不同的晶粒。

实际上,由于某一种二维形貌的三维立体分布的多指向性,仅仅采用普通光学显微镜是难以判定的。金相样品中的沟槽(凹沟)在低倍观察下可以是“黑线”;不过,陡峭的台阶、耸立的峰脊也同样可以呈现“黑线”的形貌。

有意思的是,晶界浸蚀后的形态的认识都是以“示意图”的形式出现, 而不是具体的实验结果、图片。采用普通显微镜,很多时候,即使有疑问,但是由于设备的限制,无法开展进一步的深入研究。

随着激光扫共聚焦显微镜的出现,分辨力提高、金相样品表面的立体形貌得以呈现,问题将迎刃而解;随之,准确认识工业纯铁的显微组织中晶界位置的立体形貌成为可能。在明确了晶界位置二维形貌所对应的准确的三维形态以后,进而可以准确把握二维图像的分析,避免之前很多形貌现象在理论解释方面的困难、错误,消除不确定的疑虑。

我们可以在普通观察条件下选择有疑问的区域,随后,利用激光数字化层扫描以及随后的三维形态数字化重构,准确搭建样品表面的立体形态。进而可以准确把握今后在类似的二维图像分析方面的方法,保证显微组织分析工作的正确结果。

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