金属基体组织Word文档格式.docx

1、一般以M表示马氏体。板条马氏体 lath martensite; dislocation martensite又称位错马氏体，在碳含量较低的钢中形成的具有板条状形貌的马氏体，板条内部存在大量的位错（约0.30.91016/m2）。马氏体板条的形态可以是扁条状也可以是薄板状，相邻板条间往往夹有残余奥氏体薄膜；若干具有相同位向的板条组成一板条束。板条马氏体一般具有较高的强度和比孪晶马氏体明显高的韧性。孪晶马氏体 twin martensite; acicular martensite又称针状马氏体或透镜片状马氏体，在碳含量较高的钢中形成的具有针状或竹叶状形貌的马氏体（其空间形状为双凸透镜，平面交截

2、形状为针状或竹叶状），其微观亚结构主要为孪晶，但孪晶仅存在于马氏体片的中部，在片的边缘则为复杂的位错组列。孪晶马氏体一般具有很高的强度和硬度，但塑韧性较差。回火马氏体 tempered martensite淬火状态的马氏体在低温（150250）回火后得到的组织，淬火马氏体中过饱和的碳脱溶析出使得基体点阵转变为体心立方从而成为铁素体，但铁素体的形貌仍然保持淬火马氏体的形貌特征（如高碳钢中的回火马氏体仍具有针状形貌），而脱溶析出的微细的碳化物则弥散分布于铁素体基体中。由于淬火应力的消除和由过饱和碳脱溶析出导致的晶格畸变的消除，回火马氏体的塑韧性较淬火马氏体有明显的提高；而由于微细碳化物的弥散强化抵

3、消了碳的脱溶导致的强度和硬度的下降，因而回火马氏体仍具有很高的强度、硬度和耐磨性。中高碳钢制作的机械零件通常需在回火马氏体组织状态下使用。回火屈氏体 tempered troostite淬火状态的马氏体在中温（300500）回火后得到的组织，由铁素体基体和在基体中弥散分布的细小碳化物所组成。铁素体基体的形貌已基本失去淬火马氏体的形貌特征，而碳化物（主要为渗碳体）为细小的颗粒状（光学显微镜下难于分辨），故属于粒状珠光体。与冷却相变时得到的屈氏体组织的主要区别就在于渗碳体是细小粒状而非极细片状。回火屈氏体具有相当高且稳定的弹性极限，具有中等的强度、硬度和韧性。弹簧、中碳钢制作的螺栓、农机具等零件通

4、常需在回火屈氏体组织状态下使用。回火索氏体 tempered sorbite淬火状态的马氏体在高温（500650）回火后得到的组织，由铁素体基体和在基体中分布的碳化物所组成。铁素体基体的形貌已完全失去淬火马氏体的形貌特征，而碳化物（主要为渗碳体）为颗粒状（光学显微镜下可分辨），故属于粒状珠光体。与冷却相变时得到的索氏体组织的主要区别就在于渗碳体是粒状而非细片状。由于粒状渗碳体对铁素体基体没有切割作用，铁素体基体在高温回火时可得到充分的回复和再结晶，故回火索氏体组织具有优良的综合力学性能和抗应力腐蚀性能。大部分承受较重载荷的机械零件如轴类、中小模数的齿轮、连杆等通常需在回火索氏体组织状态下使用。

5、珠光体 perlite铁素体与渗碳体的共析混合物。一般情况下这两相呈片状相间分布，这种组织经抛光与腐蚀后在显微镜下观察很象指纹并有珍珠光泽，故称为珠光体。具有相同位向的铁素体和渗碳体组成的一个晶体群称为珠光体团或珠光体晶粒。一般以P表示珠光体。根据形成温度和珠光体中铁素体和渗碳体片的分散度，通常可将珠光体分为三种不同的类型：粗大珠光体（其中的渗碳体片的厚度约为500700nm，片间距约为15004500nm，有时也简称珠光体）；索氏体；屈氏体。索氏体 sorbite在650500左右形成的珠光体，其中的渗碳体片的厚度约为300500nm，片间距约为8001500nm，也称为细珠光体。屈氏体 t

6、roostite在600350左右形成的珠光体，其中的渗碳体片的厚度约为100300nm，片间距约为300800nm，光学显微镜下难于分辨其片层组织，也称为极细珠光体或托氏体。粒状珠光体 granular perlite为获得良好的切削性能或综合力学性能，可通过适当的热处理使珠光体中的渗碳体的形状变为粒状或近球形，这样的珠光体被称为粒状珠光体。伪珠光体 pseudo-perlite化学成分在一定程度偏离共析成分的合金，在冷却速度较快的条件下，先共析铁素体相变和先共析渗碳体相变被抑制，而在低于平衡共析转变温度时发生珠光体相变，所得到的组织的形态与珠光体十分类似，称为伪珠光体。1.39 晶粒度 g

7、rain size 晶粒度指多晶体内晶粒的大小。可用晶粒号、晶粒平均直径、单位面积或单位体积内的晶粒数目定量表征。由美国材料试验协会（ASTM）制定的、并被世界各国采用的一种表示晶粒大小的方法为:晶粒号（N）与放大100倍的视野上每平方英寸面积内的晶粒数（n）之间的关系为n=2H-1。实际检验时，一般采用放大100倍的组织与标准晶粒号图片对比的方法判定。1.40 实际晶粒度 praeficai grain size表示钢铁材料交货状态下的实际晶粒大小，以及经不同热处理后钢或零件所得到的实际晶粒大小。1.41本质晶粒度 elmentary grain size根据标准试验方法，钢在9301O保温

8、足够时间（3h8h）后所得到的奥氏体晶粒度。它表示钢在一定条件下晶粒长大的倾向。1.42 奥氏体 austenite 碳原子溶于面心立方晶格-Fe中所形成的间隙固溶体。用符号或A表示。在合金钢中除碳原子外，溶于-Fe的还有合金元素原子。碳在-Fe中的最大溶解度为2.11（wt）。奥氏体具有顺磁性,导热性能差，线胀系数高，塑性好、但硬度和强度都不高等特点。1.43 过冷奥氏体 super-cooled austenite 钢中被过冷至奥氏体转变临界点以下的奥氏体（过冷相）。1.44 残留奥氏体 retained austenite工件淬火冷却至室温后残留的奥氏体，也叫残余奥氏体或残存奥氏体。1.

9、45 铁素体 ferrite 碳原子溶于体心立方- Fe中所形成的间隙固溶体。用符号或F表示。碳溶于-Fe形成的固溶体叫固溶体，用符号表示，也是铁素体。碳在铁素体中的最大溶解度为0.09（wt）（1495时）。723时，碳在-Fe中的溶解度为0.02（wt）。铁素体是低、中碳钢和低合金钢的一种显微组织。按钢的成分和形成条件的不同，其形态可为等轴状、块状、网状或针状。一般随钢中铁素体含量的增加，钢的塑性和韧性提高，强度下降。1.46 渗碳体 cementite 晶体结构属正交系，化学式为Fe3C的金属化合物，是钢和铁中常见的固相。在合金钢中为合金渗碳体，用符号C表示。渗碳体中含碳量为6.69（w

10、t），熔点为1227，其性质硬而脆，塑性和冲击韧性近于零。1.47 珠光体 pearlite 珠光体是由铁素体和渗碳体所组成的机械混合物，通常呈片层状相间分布。片层间距和片层厚度主要取决于奥氏体分解时的过冷度。按片层间距的大小，又可将珠光体分为粗珠光体、细珠光体和极细珠光体三类。这种组织经抛光与腐蚀后在光学显微镜下观察很像指纹并有珍珠光泽，故称珠光体,用符号P表示。珠光体的性能介于铁素体和渗碳体之间，并取决于珠光体的分散程度，片层越薄，其硬度和强度越高。1.48 粒状珠光体羽 obular pearlite碳化物呈球粒状弥散分布于铁素体基体中的珠光体，又称球状珠光体。1.49 索氏体 sorb

11、ite 过冷奥氏体在600650左右分解所形成的珠光体，其片层较薄（3102nm4102nm），片间距约为80nm150nm，需用600倍以上的光学金相显微镜才能分辨的组织，又称细珠光体，用符号S或C表示。1.50 回火索氏体 tempered sorbite 淬火马氏体经高温回火（500650）后，碳化物已聚集球化并弥散在基体中起强化作用，而基体已发生了回复和再结晶，这种组织叫回火索氏体，又称二次索氏体。1.51 屈氏体 troosite 过冷奥氏体在650550左右分解所形成的珠光体，片层极薄（1102nm2102nm），片间距约为30nm80nm，用放大1000倍的光镜也难于分辨，一般在

12、电镜下才能分辨的组织，又称极细珠光体，用符号T表示。1.52 回火屈氏体 tempered troosite 淬火马氏体经中温回火（300500）后，马氏体中过饱和的碳大部或全部脱溶，析出的碳化物开始聚集长大和球化，基体马氏体已开始回复，这种组织叫屈氏体，又称二次屈氏体。1.53 贝氏体 bainite 钢铁奥氏体化后，过冷到珠光体转变温度区与Ms之间的中温区等温，或连续冷却通过这个中温区时所形成的组织，又称贝茵体，其组织由过饱和固溶体和碳化物组成。按其形态可分为上贝氏体、下贝氏体和粒状贝氏体三种。1.54 上贝氏体 upper bainite 上贝氏体又称为羽毛状贝氏体。在较高温度区域内形成

13、的贝氏体。其典型形态是以大致平行、碳轻微过饱和的铁素体板条为主体，短棒状或短片状碳化物分布于板条之间。在含硅、铝的合金钢中碳化物全部或部分被残留奥氏体所取代，在光学显微镜下观察时呈羽毛状。由于铁素体内位错密度高，故上贝氏体强度高、韧性差，是生产上不希望得到的组织。1.55 下贝氏体 lower bainite 在接近马氏体转变温度区域内形成的贝氏体。其主体是双凸透镜片状碳过饱和铁素体，片中分布着与片的纵向轴呈550650角平行排列的碳化物。下贝氏体强度高、塑性适中，韧性和耐磨性好。1.56粒状贝氏体 granular bainite在贝氏体的高温区域形成，粒状贝氏体不是或不完全是共格切变形核，

14、光学显微镜下在大块铁素体内似乎又包含一些碳化物和一些不规则的小岛状组织，X射线衍射时或薄膜电子衍射时证实，这些小岛状组织为残余奥氏体。1.57 马氏体 martensite 钢铁或非铁金属中通过无扩散共格切变型转变（马氏体转变）所形成的产物。钢铁中马氏体转变的母相是奥氏体，而转变所得到的新相成分与原奥氏体成分完全相同。晶体结构为体心正方，可被看作是碳与合金元素过饱和固溶体。用符号M表示。其主要形态是板条状和片状。它处于亚稳状态，有转变为稳定状态的趋向。马氏体是淬火钢的基本组织。1.58回火马氏体 tempered martensite淬火状态的马氏体在低温回火（150250）的分解产物。1.5

15、9 二次马氏体 secondary martensite 工件回火冷却过程中残留奥氏体发生转变形成的马氏体。1.60马氏体相变点 martenitic transformation point马氏体相变点指马氏体相变开始点，用M2表示。系指奥氏体和马氏体的两相自由能之差达到相变所需的最小趋动值时的温度。1.61魏氏组织 widmanstatten structure组织组分之一呈片状或针状沿母相的特定晶面析出的显微组织。当钢在热加工、正火、或退火热处理时，由于过热而使钢的奥氏体晶粒比较粗大，且冷却速度适当时，就容易形成魏氏组织。钢中一旦出现魏氏组织，其冲击韧性和塑性将下降很多。1.62 莱氏体

16、 ledeburite 铸铁或高碳高合金钢中由奥氏体（或其转变的产物）与碳化物（包括渗碳体）组成的共晶组织。共析温度以上由奥氏体和碳化物组成的共晶组织称为高温莱氏体；共析温度以下由珠光体和碳化物组成的共晶组织称为低温莱氏体。莱氏体性质硬而脆。1.63 共晶组织 eutectic structure 金属凝固时，由液相同时析出紧密相邻的两种或多种固相构成的铸态组织。1.64 共析组织 eutectoid structure 固态金属自高温冷却时，从同一母相中同时析出紧密相邻的两种或多种不同相构成的组织。1.65 枝晶组织 dendritic structure 钢铸锭或金属铸件中呈树枝状的晶体（

17、晶粒）。1.66 带状组织 banded structure 金属材料中两种组织组分呈条带状沿热变形方向大致平行交替排列的组织。例如钢材中的铁素体带-珠光体带，珠光体带-渗碳体带等。1.67 针状组织 acicular structure 含有一种或多种针状相的组织。1.68 片层状组织 lamellar structure 两种或多种薄层状相交替重叠形成的共晶组织、共析组织及其他组织。1.69 碳化物 carbide 钢中碳与一种或数种其他金属元素构成的金属化合物的总称。碳化物按其晶体结构特点应归属于间隙相，是铁碳合金中重要组成相之一。1.70 碳化物 -carbide 密排六方结构，化学式

18、为Fe2-4C的过渡型碳化物。1.71网状碳化物 carbide network 过剩碳化物在晶粒边界上析出呈网络状分布的碳化物。1.72带状碳化物 banded carbide钢锭中的结晶偏析在热加工变形过程中延伸而形成的碳化物富集带。1.73石墨 graphite碳的一种同素异构体，晶体结构属于六方晶系，是铸铁中常出现的固相。其空间形态有片状、球状、团絮状、蠕虫状等。2 金属的强化2.1金属强化 strengthening 0f metal通过合金化、塑性变形和热处理等手段提高金属材料强度的工艺方法。金属强化是一个综合概念，即在提高强度的同时也必须同时注意金属材料的塑性与韧性。强化金属材料

19、的方法很多，主要有形变强化、固溶强化、沉淀强化（弥散强化）和晶界强化等。2.2形变强化 strain strengthening通过增加金属材料塑性变形量来提高金属室温强度（如屈服强度）的工艺，或称加工硬化。这种强化方法仅使用于工作温度为室温或不超过200的部件。2.3固溶强化 solution strengthening向钢或合金中加入合金元素使之溶入作为基体的固溶体，从而使钢或合金强度得以提高的方法。如火电厂用奥氏体耐热钢中加入Mo、W、Nb等元素，以及珠光体耐热钢中加入Cr、Mo、V等元素，可使钢的强度提高。2.4沉淀强化 precipitation strengthening过饱和固溶

20、体在长期保温过程中发生时效，析出弥散分布的碳化物、氮化物或金属间化合物的小质点，阻止了位错运动，从而提高钢和合金的室温抗拉强度、蠕变极限和持久强度等的方法。 在沉淀过程中，当沉淀出的第二相与基体之间产生共格，这种强化也叫时效强化或脱溶强化；当共格关系破坏后，弥散的第二相质点分布在基体上造成的强化，称之为弥散强化。2.5晶界强化 grain-boundary strengthening向钢中加入一些微量的表面活性元素，如硼和稀土元素等，产生内吸附现象浓集于晶界，从而使钢的蠕变极限和持久强度显著提高的方法。如珠光体耐热钢12Cr2MoWVB，即利用硼的晶界强化作用，提高了钢的蠕变极限和持久强度。细

21、化晶粒也是一种晶界强化的手段。2.6马氏体强化 martensite strengthening钢经淬火而得到马氏体使金属材料强化。2.7冶金强化 metallurgic strengthening通过钢的冶炼工艺的改善以提高钢的强度和韧性。3 金属组织稳定性3.1珠光体球化 spheroidization of pearlite钢中片层状珠光体组织，在高温长期应力作用下，珠光体中的片层状渗碳体（或碳化物），通过原子扩散方式逐渐变为球状，并随时间的延长不断聚集长大的现象。20钢、15CrMo和12CrlMoV钢等在高温下长期运行均有产生珠光体球化的倾向。3.2 石墨化 graphitizati

22、on钢中的渗碳体分解成为游离碳，并以石墨形式析出，在钢中形成石墨夹杂，使钢的脆性急剧增大的现象。火力发电厂用低碳钢和不含铬的低碳钼钢（如0.5Mo钢）等，在高温长期运行过程中均有石墨化倾向。3.3合金元素迁移 alloy elements migration在高温长期运行过程中，金属材料中合金元素随时间由一种组织组成物向另一种组织组成物转移（既包括合金元素含量的变化，也包括碳化物数量、结构类型和分布形态的变化）的现象，又称合金元素再分配。4 金属的脆性4.1 冷脆性 cold brittleness 金属在低温下呈现的脆性。冷脆性只产生在具有体心立方晶格（如铁等）的金属中。火力发电厂锅炉用碳钢

23、和低合金钢都有冷脆现象。4.2 热脆性 hot brittleness 某些钢材长时间停留在400550区间，在冷却到室温后其冲击值显著下降的现象。差不多所有的钢都有产生热脆性的倾向。4.3回火脆性 tempering brittleness淬火钢在某一温度区域回火时，其冲击韧性会比其在较低温度回火时反而下降，而临界冷脆转变温度提高的现象。可分为第一类和第二类回火脆性两种。4.4第一类 回火脆性 first sort tempering brittleness合金钢淬火后于250400范围回火后产生的回火脆性，呈晶间型断裂特征，且不能用重新加热的方法消除，故又称为不可逆回火脆性。主要产生在合金

24、结构钢中。4.5 第二类 回火脆性 second sort tempering brittleness合金钢淬火后于500550范围回火后或从600以上回火缓冷通过500550后产生的回火脆性，主要产生在铬钢、锰钢及镍铬钢中。重新加热到600以上快速冷却可以消除此类回火脆性。4.6应变时效脆性 strain-age brittleness某些钢在冷加工变形后，在室温下经过较长时间或在100300下经过一定时间后，强度上升而冲击值下降的现象。主要产生在含碳量较低的钢中。4.7蠕变脆性 creep embrittlement由于蠕变而导致金属材料持久塑性降低、持久缺口敏感性增加，以及在蠕变过程中发

25、生的低应力蠕变脆性断裂的现象。蠕变脆性断裂时无明显的塑性变形，且呈晶间型断裂特征。5 金属材料与加工5.1 铁5.1.1生铁 pig iron含碳量大于2.11的铁-碳合金，常用生铁含碳量为2.54.5的铁-碳合金，此外还含有Si、Mn、P、S等杂质。生铁性脆，无塑性，主要用于炼钢，亦可铸造。5.1.2 纯铁 pure iron 从理论上讲纯铁是不含碳及其他任何杂质的铁。其原子量为55.85，密度7.87g/cm3，熔点1538，室温下具有体心立方晶格的铁。5.1.3 工业纯铁 Armco-iron 含碳量不超过0.04的纯铁，亦称锭铁。5.1.4 铁合金 ferroalloy 含铁及一定数量其他元素的合金。这些元素大部分是金属，但也包括一些半金属（如Si、B）和非金属（如P），是炼钢的主要原料，作为钢的脱氧剂和合金元素添加剂加入钢中。5.1.5 铸铁 cast iron 碳含量大于2的铁-碳-硅合金的统称。此外还含有少量锰、磷、硫和其他微量元素。根据碳在铸铁中的主要存在形式、形状和形成过程，可分为灰口铸铁、球墨铸铁、蠕