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,盡管通過電子顯微鏡能夠準確判斷并區(qū)分這些組織,但生產(chǎn)實際要求的快速檢驗往往做不到,這就給顯微組織的檢驗工作帶來一定困難。
鋼鐵材料組織形態(tài)與材質(zhì)、工藝、性能之間的關(guān)系的研究是人們百年來為之不懈努力的一大課題。而組織形貌的識別、分析(即金相分析)是一門實踐性很強的學科,需要實踐經(jīng)驗及借鑒、參考相關(guān)資料。
如何利用光學顯微鏡、硬度計等常規(guī)儀器,準確快速地判斷顯微組織就顯得尤為重要。其實,很多顯微組織只要通過認真仔細地觀察比對,就會在顯微鏡下發(fā)現(xiàn)其獨立的特征。長期的觀察表明,充分利用光學顯微鏡、硬度計等普通裝備,在理論分析和相互比較的基礎(chǔ)上,快速準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,而且有很強的現(xiàn)實性和可操作性。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。
鋼材在熱加工過程中,往往會出現(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,先共析鐵素體會沿奧氏體晶界呈網(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)量分數(shù))時,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),無塊狀滲碳體。網(wǎng)狀滲碳體通用是冷卻速率較慢時形成的,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%(體積分數(shù))硝酸酒精溶液侵蝕后,光學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。
如果白色網(wǎng)狀組織比較粗大,粗細不均勻,還能清除看到網(wǎng)狀組織中存在黑色細而均勻的線條(即晶界),則可以判斷該組織為鐵素體,材料為亞共析鋼。
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行測試。
所測之值在600HV以上者可確定為滲碳體;
所測之值在200HV以下者可確定為鐵素體,并可判定該鋼是亞共析鋼。
對于細網(wǎng)狀組織,采用堿性苦味酸鈉水溶液熱蝕,即將被測試樣浸入其中煮沸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。
這是最簡單易行的一種方法,只要有一臺光學顯微鏡就可進行。
首先將樣品制成金相試樣,并進行普通的侵蝕,然后在其上刻劃一條痕跡,放到光學顯微鏡下觀察;
若刻痕在白色組織處變粗,則認為該白色組織為鐵素體;反之若刻痕在白色組織較細或方向發(fā)生變化,則認為是滲碳體。
對于不同金相組織的識別,從一定程度上來講,這不只是金相檢驗員需要具備的技能,對于我們熱處理人來說,也是需要具備的技能。
很多時候,經(jīng)驗固然重要,但是唯經(jīng)驗論者,也是不提倡的。懂金相,對于我們分析問題產(chǎn)生的原因,以及提出整改措施都是非常有幫助的。