钢铁试样制备及金相显微组织分析.docx

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钢铁试样制备及金相显微组织分析

实验一金相显微试样的制备

一．实验目的

1．了解金相试样的制备过程

2．掌握钢铁金相试样的制备过程及方法

二．概述

金相显微试样的制备可分为以下五个过程：

（一）取样

1.试样制备：

1.1试样选择

1.1.1试样截取的方向、部位、数量应根据金属制造的方法、检验目的、技术条件、相关标准的规定或双方达成协议的规定进行。

1.1.2需研究金属材料从表层到中心的组织、显微组织状态、晶粒度级别、碳化物网、表层缺陷深度、氧化层深度、脱碳层深度、腐蚀层深度时，应垂直于锻轧方向取横截面截取试样。

1.1.3需研究非金属夹杂物的变形程度、晶粒畸变程度、塑性变形程度、变形后的各种组织形貌、热处理的全面情况时，应平行于锻轧方向取纵截面截取试样。

1.1.4需研究焊接接头从表层到中心及各焊层的组织、显微组织状态、晶粒度级别等情况时，应垂直于焊缝的纵截面截取试样，并应符合相关标准、规程的规定。

注：

显微试样的选取应根据研究的目的,取其具有代表性的部位。

例如

在检验和分析失效零件的损坏原因时，除了在损坏部位取样外，还需要在距破坏处较远的部位截取试样以便比较。

在研究金属铸件组织时，由于存在偏析现象，必须从表面层到中心同时取样进行观察；

对于轧制和锻造材料则应同时截取横向（垂直于轧制方向）及纵向（平行于轧制方向）的金相试样，以便于分析比较表层缺陷及非金属夹杂物的分布情况；

对于一般热处理后的零件，由于金相组织比较均匀，试样的截取可在任一截面进行。

1.2试样截取

1.2.1试样可用手锯、砂轮切割机、锯、刨、铣等截取，必要时也可用气割法、等离子切割等方法截取。

1.2.2不论用哪种方法取样，均应避免截取方法对组织的影响，如变形、过热等。

根据不同方法应在切割边去除这些影响，对过热的影响，可在截取时采取水冷等措施避免。

1.2.3确定好部位后就可把试样截下，试样的尺寸通常采用直径φ12～15mm，高12～15mm的圆柱体或边长12～15mm的方形试样。

注：

试样的截取方法视材料的性质不同而异，软的金属可用手锯或锯床切割，硬而脆的材料（如白口铸铁）则可用锤击打下，对极硬的材料（如淬火钢）则可用砂轮片切割或电脉冲加工。

不论采用那种方法，在切取过程中均不宜使试样的温度过于升高，以免引起金属组织的变化，影响分析结果。

（二）镶嵌

当试样的尺寸太小（如金属丝、薄片等）时，直接用手来磨制抓持很困难，需要使用试样夹或利用试样镶嵌机，把试样镶嵌在低熔点合金或塑料（如胶木粉、电木粉，牙托粉等）中。

如果试样过于细薄、过软、易碎、须检验试样边缘组织、或者为了便于研磨，可对试样进行镶嵌。

但镶嵌后不得改变试样的原始组织。

试样的镶嵌方法根据试样特点及镶嵌的目的选择和执行。

（三）磨制

试样的磨制一般分粗磨和细磨两道工序。

粗磨的目的是为了在试样上获得一个平整的表面。

1.磨平

截取或者选择好的试样，先经砂轮或角向磨光机磨平，为下一道砂纸的磨制做好准备。

磨平过程中,须用水冷却试样，使金属组织不因受热而发生变化。

2.磨光

试样的磨光可采用手工或机械磨样机进行，一般磨到500#水砂纸或01#金相砂纸即可进行宏观检验，对于微观金相试样则还需要进行抛光。

2.1手工磨光

经过磨平的试样，洗净、吹干后，砂纸平铺于平滑的玻璃、金属或其他板上，或者卷在平滑的长条型物体上，使试样与砂纸面完全接触，用手工依次由粗到细在各号砂纸上磨制。

每更换一次砂纸，试样或磨制方向须转90°角与旧磨痕成垂直方向。

手工磨制时还须注意：

a.以均匀的压力向前推进，回程时将试样提起，切忌将试样在砂纸上来回研磨。

b.每更换一次砂纸，均须磨至旧磨痕完全消失，新磨痕均匀一致为止。

c.每次更换砂纸时，须用水将试样清洗干净，以免将粗砂粒带到细砂纸上。

d.试样磨制时用力不可太大，每次磨制时间不可太长以避免试样过热。

2.2机械磨样机磨光

将不同号数的砂纸由粗到细分别置于机械磨样机上依次磨制。

钢铁材料试样的粗磨通常在砂轮机上进行，但在磨制时应注意：

试样对砂轮的压力不宜过大，否则会在试样的表面形成很深的磨痕，增加精磨和抛光的困难；要随时用水冷却试样，以免受热引起组织变化；试样的边缘的棱角若无特殊要求，可磨圆以免在细磨和抛光时撕破砂纸或抛光布，甚至造成试样从抛光机上飞出伤人。

将粗磨后的试样用水冲洗并擦干后就开始进行细磨。

细磨的目的是为了将粗磨后试样表面的磨痕消除，以得到平整而光滑的磨面。

细磨是在一套粗细不同的专用金相砂纸上，由粗到细依次顺序进行的。

将金相砂纸放在厚玻璃板上，手指紧握试样，磨面紧帖砂纸向前推进，回程时提起试样，直到试样磨面出现方向一致的均匀条纹，然后用水清洗并擦干，更换下一号砂纸，并将试样旋转90°，使磨制方向与上一次的磨痕垂直，直到把上一号砂纸所产生的磨痕全部消除为止。

（四）抛光

细磨后的试样还需要进一步抛光，抛光的目的是为了去除细磨时留下的细微磨痕而获得光亮的镜面。

金相试样的抛光方法有机械抛光、电解抛光和化学抛光三种。

机械抛光是在专门的机械抛光机上进行的。

抛光机是由电动机带动一抛光圆盘以300～500转/分的速度旋转，抛光盘上覆有抛光布（以细帆布、呢绒等材料制成），抛光时在抛光盘上不断滴注抛光液。

抛光液通常采用Al2O3、MgO或Cr2O3等粉末（粒度约为0.3～1μm）在水中的悬浮液。

操作时将试样磨面均匀地压在旋转的抛光盘上，并沿盘的边缘到中心不断作径向往复运动。

抛光时间一般为3～5分钟。

抛光结束后，试样表面应看不出任何磨痕而呈现光亮的镜面。

电解抛光是利用阳极腐蚀法使试样表面变得平滑光亮的一种方法。

将试样浸入电解液中作为阳极，用铝片或不锈钢片作为阴极，使试样与阴极之间保持一定的距离（20～30mm），接通直流电源。

当电流密度足够时，试样表面由于电化学作用而发生选择性溶解，从而获得光滑平整的表面。

这种方法速度快，只产生纯化学的溶解作用而无机械力的影响，因此可避免在机械抛光时可能引起的表面金属层的塑性变形，从而能更确切地显示真实的金相组织。

但电解抛光工艺规程不易控制。

化学抛光的实质与电解抛光类似，只是没有外加电流。

化学抛光是将专门配制的化学溶液涂在试样表面，依靠化学腐蚀作用发生选择性溶解，从而得到光滑平整的表面。

1.机械抛光

1.1粗抛光

将经过磨光后的试样，将利用装有尼纶、尼绒或者细帆布的抛光机或其他抛光设备，配合使用氧化铝、氧化镁、氧化铬、氧化铁、金刚砂等磨料进行抛光。

抛光时间2min～5min,抛光后用水洗净并吹干。

1.2细抛光

经过粗抛光后的试样利用装有尼龙绸、天鹅绒或其他纤维细匀的丝绒的抛光机或其他抛光设备，配合使用不同粒度的细抛光粉或细金刚砂软膏进行精抛光。

此过程中应注意：

a.用力要轻，须从盘的中心至边缘来回抛光，并不时滴加少许磨粉悬浮。

b.绒布的湿度以将试样从盘上取下观察时，表面水膜能在2～3s内完全蒸发消失为宜。

c.试样抛光到磨痕完全除去，表面象镜面为止。

d.抛光后的试样用水洗净吹干，使表面不致有水迹或污物残留。

e.试样抛光时，若发现较粗磨痕不易去除，或试样抛光后在显微镜下观察，发现有凹坑等影响试验结果的缺陷时，试样应重新磨制。

2.电解抛光

利用电化学反应时的阳极溶解原理，以试样作为阳极，碳棒或其他材料为阴极，根据样品材料选用相应的抛光液、电压、电流、温度和时间，通过电化学反应而得到光亮表面。

常用电解抛光液及使用条件见表1。

表1常用金相电解抛光液

序号

成份

抛光规范

用途

备注

1

高氯酸15%～20%

酒精80%～85%

电流密度（0.1～0.3）A/cm,小于50℃，时间15min～90min

钢铁

配制时，将高氯酸缓缓加入到酒精中

2

高氯酸18%～20%

醋酸80%～85%

电压20～40V,温度70℃～80℃,电流密度（0.7～1.0）A/cm,

钢铁

配制时，将高氯酸缓缓加入到醋酸中

3

磷酸48（重量百分比）

甘油50（重量百分比）

水2（重量百分比）

电流密度1～5A/cm

温度70～80℃

时间1～3min

不锈钢

铅作阴极

3.化学抛光

利用化学试剂对试样表面进行不均匀溶解，从而得到光亮表面。

该方法只能使试样表面光滑，不能达到表面平整的要求。

常用金相化学抛光液见表2。

表2常用金相化学抛光液

序号

成份

抛光规范

用途

备注

1

硝酸（比重1.33）30ml

氢氟酸（比重1.12）70ml

水300ml

温度60℃

低碳钢

2

双氧水100ml

草酸2.5～3g

氢氟酸5～10ml

低合金钢

3

盐酸（重量百分比）30%

硫酸（重量百分比）40%

氯化钛（重量百分比）5.5%

水（重量百分比）24.5%

温度70～80℃

不锈钢

（五）侵蚀

经抛光后的试样若直接在金相显微镜下观察，只能看到一片亮光，除非某些非金属夹杂物（MnS及石墨等）外，无法辨别出各种组成物及其形态特征。

必须使用侵蚀剂对试样表面进行侵蚀，才能清楚地显示出显微组织的真实情况。

钢铁材料最常用的侵蚀剂为3～4%的硝酸酒精溶液或4%苦味酸酒精溶液。

其它材料可查有关［侵蚀剂手册］。

最常用的金相组织显示方法是化学侵蚀法。

其主要原理是利用侵蚀剂对试样表面的化学溶解作用或电化学作用来显示组织。

对于纯金属或单相合金来说，侵蚀是一个纯化学溶解过程。

由于晶界上原子排列混乱切具有较高能量，故晶界侵蚀速度较快容易被侵蚀出现凹沟，同时由于每个晶粒的原子排列位向不同，表面溶解的速度也不一样，因此被侵蚀后会出现轻微的凹凸不平，在垂直光线的照射下将显示出明暗不同的晶粒。

对于两相以上的合金而言，侵蚀是一个电化学腐蚀过程。

由于各种组成相具有不同的电极电位，因而在侵蚀剂中会形成微电池，电极电位较低的相作为阴极被侵蚀而形成凹坑，电极电位较高的相作为阳极未被侵蚀而保持原表面。

当光线照射到凸凹不平的试样表面时，由于各处对光线的反射程度不同，在显微镜下就能看到各种不同的组织和组成相。

［侵蚀方法］是将试样的磨面浸入侵蚀剂中，或用棉签沾上侵蚀剂擦洗试样表面。

侵蚀时间要适当，一般试样磨面发暗时就可停止。

如果侵蚀不足可重复侵蚀。

侵蚀完毕立即用清水冲洗，接着用无水酒精冲洗，最后用吹风机吹干。

对于一些组织细微复杂的材料，必要时还可利用一些有机化合物将不同组织着上不同的色彩以便于区分，具体可查看相关彩色金相侵蚀剂手册。

1.宏观检验浸蚀

宏观检验用肉眼或10倍以下的放大镜观察被检件，宏观金相检验常用酸浸试验。

1.1酸浸试验可用热酸浸蚀或冷酸浸蚀。

1.2根据被检件的化学成分及检验目的，确定浸蚀液的成分，浸蚀温度和浸蚀时间，以能准确显示缺陷为准。

1.3酸浸液应盛于耐酸器皿（如烧杯）中，酸浸试验宜在通风处进行。

1.4试样放入酸浸液时，被建面应不与器皿或其它试样接触，并应完全浸入酸浸液中，以保证浸蚀均匀。

浸蚀夜可连续使用，但其成分必须能保证试验结果可靠。

表3钢铁材料常用宏观组织浸蚀剂

浸蚀剂名称

成份

使用要点

适用范围

硝酸水溶液

硝酸10ml

水90ml

室温下约10～20min浸蚀后10％过硫酸铵水溶液擦蚀

显示碳钢、低合金钢及焊缝的宏观组织

氧化铜过氯化

铵水溶液

氧化铜35g

过氯化铵53g

水100ml

浸蚀30～90S，再擦洗去磨面上的铜

适用于低、中合金焊缝，能显示焊缝中的点、气孔、裂纹

混合酸溶液

盐酸500ml

硫酸25ml

硫酸铜100g

试样需抛光，用浸蚀法直到显现出组织时为止

适用于不锈钢奥氏体钢焊接

1.7浸蚀完毕后，即可用耐酸钳,戴耐酸手套将试样从浸蚀液中取出，并立即在流动水中冲洗，同时用毛刷将试样表面上的腐蚀产物洗刷掉。

但要注意不可粘污、划伤或用手摸被检面。

刷洗后还可采用2%NaOH或3-5%Na2CO3溶液冲洗，然后吹干。

1.8试样酸浸后，如发现浸蚀不够时，可继续浸蚀至达到要求为止；如发现浸蚀过深时，须将试样被检面重新进行磨平磨光后再按上述方法重新浸蚀。

1.9酸浸后的试样应及时检查或拍照，并作好记录。

若需暂时放置，则应置于干燥器中保存。

1.10检查时如发现折叠、裂纹、气孔和未焊透等缺陷，可绘制简图对其进行记录，拍照时应注明放大倍数并测定缺陷的尺寸与位置，以便评定被检件质量。

2.微观检验浸蚀

2.1试样按照要求进行研磨并经显微镜检查合格后，即可进行浸蚀，浸蚀时间视金属材料的性质、浸蚀液的浓度、温度，检验目的及显微检验的放大倍数而定，以能在显微镜下清晰显示金属组织为宜。

2.2试样浸蚀完毕后，迅速用水冲洗，然后再用无水酒精清洗，热风吹干。

若浸蚀程度不足时，视具体情况可继续进行浸蚀，或重新抛光后再进行浸蚀；若浸蚀过度时，一般可重新抛光后再进行浸蚀；当浸蚀过度严重时，则须重新磨制，并经抛光后再进行浸蚀。

表4钢铁材料常用微观组织浸蚀剂

浸蚀剂名称

成份

使用要点

适用范围

备注

硝酸酒精溶液

硝酸1-5ml

酒精100ml

硝酸含量增加，则选择性减少，而浸蚀作用加剧。

用蒸馏水代替部分酒精（一半），可加速浸蚀；用甘油代替部分酒精则减缓浸蚀

适用于碳钢及低合金钢

配制时，将硝酸缓慢地倒入酒精中

铬酸盐酸水溶液

盐酸25ml

10%铬酸水溶液

5～50ml

适用于热处理后的18-8不锈钢

王水溶液

盐酸1份

硝酸3份

使用前试剂应放置24小时。

长时间浸蚀会形成凹坑

显示奥氏体钢的晶界、腐蚀不锈钢的δ相

2.3浸蚀好的试样，应立即观察拍照。

三．实验设备及材料

1．准备φ12～15mm，高12～15mm的圆柱体或边长12～15mm的方形低碳钢试样若干，预先用砂轮将表面磨平。

2．粗砂纸和金相砂纸每人一套，毛巾、吹风机和水盆共用。

3．机械抛光机，金相显微镜。

4．预先配置好侵蚀剂，并准备好若干棉签用于侵蚀。

四．实验内容及要求

学生按照金相试样的制备流程每人制作一碳钢试样，要求在显微镜下能清楚分辨显微组织，且没有明显可见的磨痕。

实验二铁碳合金平衡组织分析

一、实验目的

1.熟练运用铁碳合金相图，提高分析铁碳合金平衡凝固过程及组织变化的能力。

2.掌握碳钢和白口铸铁的显微组织特征。

二、原理概述

铁碳合金相图是研究碳钢组织、确定其热加工工艺的重要依据。

按组织标注的铁碳相图见图。

铁碳合金在室温的平衡组织均由铁素体F和渗碳体Fe3C两相按不同数量、大小、形态和分布所组成。

高温下还有奥氏体A和δ固溶体相。

利用铁碳合金相图分析铁碳合金的组织时，需了解相图中各相的本质及其形成过程，明确图中各线的意义，三条水平线上的反应及反应产物的本质和形态，并能做出不同合金的冷却曲线，从而得知其凝固过程中组织的变化及最后的室温组织。

根据含碳量的不同，铁碳合金可分为工业纯铁、碳钢及白口铸铁三大类，现分别说明其组织形成过程及特征。

1.工业纯铁

碳的质量分数小于0.0218%的铁碳合金称为工业纯铁。

见图1-1。

当其冷到碳在α-Fe中的固溶度线PQ以下时，将沿铁素体晶界析出少量三次渗碳体，铁素体的硬度在80HB左右，而渗碳的硬度高达800HB，因工业纯铁中的渗碳体量很少，故硬度、强度不高而塑性、韧性较好。

图1-1工业纯铁组织

2.碳钢

碳的质量分数Wc在（0.0218%～2.11%）之间的铁碳合金称为碳钢，根据合金在相图中的位置可分为亚共析、共析和过共析钢。

（1）共析钢成分为

，在727℃以上的组织为奥氏体，冷至727℃时发生共析反应：

A0.77→α0.0218%+Fe3C6.69%,将铁素体与渗碳体的机械混合物称珠光体（P）。

室温下珠光体中渗碳体的质量分数约为12%，慢冷所得的珠光体呈层片状。

图1-2珠光体电镜组织

采用电子显微镜高倍放大能看出Fe3C薄层的厚度，图1-2中窄条为Fe3C，宽条为F基体，两者有明显的分界线。

在普通光学显微镜下观察时，只能看到Fe3C成条条细黑线分布在铁素体上。

位向相同的一组铁素体加渗碳体片层，称一个共析领域。

当放大倍数低，珠光体组织细密或浸蚀过深时，珠光体中的片层难以分辨，呈一片暗色区域。

（2）亚共析钢成分为0.0218%

当含碳量增加，组织中珠光体的量增多，至Wc=0.4%，珠光体与铁素体的量各占一成；Wc>0.5%，珠光体成为钢的基体，铁素体呈连续或断续的网络状围绕着珠光体分布，这是由于先共析铁素体是沿原奥氏体边界优先析出，至一定量后，剩余奥氏体才转变为珠光体，不同含碳量的亚共析钢的显微组织见下图1-4。

（a）20钢（b）40钢

图1-4亚共析钢显微组织

（3）过共析钢成分为0.77%

过共析钢的组织由珠光体及二次渗碳体所组成，二次渗碳体呈网状，碳量愈高，渗碳体网愈多、愈完整。

与先共析铁素体网很容易区别

若经硝酸酒精溶液浸蚀后，两者虽均为亮色，但二次渗碳体网要细得多；

若用碱性苦味酸钠溶液热浸蚀后，渗碳体变成暗色，铁素体仍为亮色。

经不同方法浸蚀后的T12钢组织见图1-5a.b。

图1-5过共析钢显微组织

（a）共晶白口铁（b）亚共晶白口铁（C）过共晶白口铁

图1-6白口铸铁组织

3.白口铸铁

（1）共晶白口铁（Wc=4.3%）此合金由液态冷却到1148℃时，全部发生共晶反应：

L4.3%→r2.11%+Fe3C，所得产物称莱氏体（Ld），呈豹皮状，其中奥氏体呈短棒或小条状分布在渗碳体基体上，在以后继续冷却的过程中，只有奥氏体原地发生转变，先析出二次渗碳体，后在727℃形成珠光体。

沿奥氏体边界析出的二次渗碳体，常与共晶渗碳体连成一片，不易分辨。

室温组织是由奥氏体转变来的二次渗碳体、珠光体及原共晶渗碳体组成，称变态莱氏体（Ld’）。

所谓变态的实质是指共晶内部组成物改变，并非形貌改观，在显微镜下观察变态莱氏体仍呈豹皮状，见图1-6a。

（2）亚共晶白口铁（Wc=2.11%～4.3%）这类合金凝固时先析出初生奥氏体，呈树枝状，剩余液体在1148℃发生共晶反应得到莱氏体，继续冷却时初生奥氏体及共晶体中的奥氏体各在原地发生相同的转变，即先析出二次渗碳体，后形成珠光体，室温组织是由初生奥氏体转变所得的二次渗碳体加珠光体（Fe3CII+P）及变态莱氏体Ld’所组成，见图1-6b。

（3）过共晶白口铁（Wc=4.3%～6.69%）过共晶白口铸铁的组织由粗大片状的一次渗碳体加变态莱氏体组成，见图1-6c。

三、实验内容及步骤

1.讨论Fe-Fe3C相图

1）分析各相及组织组成物的本质。

2）分析不同含碳量的铁碳合金的凝固过程、室温组织及其形貌特征。

3）总结铁碳合金的组织、性能与含碳量的关系。

2.观察、分析并画出工业纯铁、不同碳钢及白口铸铁的组织示意图。

3.测定不同含碳量的碳钢的硬度（硬度试验方法见附录3）。

四、材料及设备

1.表1-1所列的金相试样2套，并附金相照片。

2.金相显微镜2台。

3.布氏硬度计1台。

4.测定组织组成物相对含量用的亚共析钢金相照片及透明方格纸各15张。

表1-1本实验所观察的合金

类别

合金牌号

浸蚀剂

显微组织

类别

合金牌号

浸蚀剂

显微组织

工业纯铁

工业纯铁

4%硝酸酒精溶液

F+Fe3CII

过共析钢

T12

4%硝酸酒精溶液

P+Fe3CII

亚共析钢

20

4%硝酸酒精溶液

F+P

碱性苦味酸钠溶液

亚共析钢

40

4%硝酸酒精溶液

F+P

白口铸铁

亚共晶

4%硝酸酒精溶液

Fe3CII+P+Ld’

亚共

析钢

60

4%硝酸酒精溶液

F+P

共晶

4%硝酸酒精溶液

Ld’

共析钢

T8

4%硝酸酒精溶液

P

过共晶

4%硝酸酒精溶液

Ld’+Fe3CI

五、实验报告要求

1.列表说明铁碳相图中各个相的本质，晶体结构，溶碳量，形成条件，形态等不同点。

2.画出所观察合金的显微组织示意图并加以注解。

3.分析20钢及亚共晶白口铁的凝固过程。

4.总结含碳量增加时钢的组织和性能的变化规律。

5.总结碳钢和铸铁中各种组织组成物的本质和形态特征。

实验三钢的热处理组织观察

一．实验目的

1．分析和了解碳钢的退火、正火、淬火及回火显微组织形态。

2．分析含碳量不同的碳钢的组织的变化情况。

二．概述

碳钢的退火组织接近其平衡组织：

工业纯铁的组织为铁素体，有时会出现极少量珠光体；亚共析钢为珠光体+铁素体；共析钢为珠光体；过共析钢为珠光体+二次渗碳体。

在金相显微镜下，铁素体为亮白色，珠光体是由铁素体和渗碳体所构成的片层状组织，在高倍显微镜下可清楚分辨其片层，但片层太细小或放大倍数较小则无法区分，时只能看到灰色或黑色一片。

珠光体内的渗碳体很细小，在显微镜看到的往往是其边界呈黑色，在过共析钢中呈粗大网状时则为白色。

如图2-1。

碳钢的正火组织与其退火组织类似，只不过其先析出相的含量较少。

亚共析钢的铁素体量正火比退火组织少，过共析钢因二次渗碳体量本来就少，经正火后二次渗碳体就会完全消失，只能看到片层状的珠光体组织。

图2-1.碳钢的退火组织（a.20钢；b.T8钢；c.T12钢）

碳钢的淬火组织主要为马氏体，高碳钢则还有残余渗碳体与残余奥氏体出现。

低碳钢的淬火组织为低碳马氏体，在显微镜呈现板条状形态。

高碳钢的淬火组织为马氏体和少量残余奥氏体及未溶渗碳体。

在显微镜下，高碳马氏体呈竹叶状或针状，未溶渗碳体呈细小颗粒状，残余奥氏体则呈白色与马氏体混在一起难以分辨（经染色处理后可分辨）。

中碳钢的淬火组织则是板条马氏体与针状马氏体的混合形态。

如图2-2。

图2-2.碳钢的淬火组织（

a.板条马氏体；b混合马氏体.c.针状马氏体）

碳钢的回火组织随其含碳量和回火温度不同而不同。

高碳钢通常淬火后进行低温回火，其马氏体也变成回火马氏体。

在显微镜下，回火马氏体呈黑色。

中碳钢淬火后一般要进行中温或高温回火。

经中温回火后，析出大量细小渗碳体颗粒，但基体组织因碳原子的析出而变成铁素体但仍保持原淬火马氏体的形态；经高温回火后，渗碳体长大成颗粒状，基体组织也因进一步发生再结晶而变成等轴状的铁素体。

三．实验设备及材料

1．准备金相显微镜（放大倍数100×和450×）。

2．准备金相试样：

20钢的退火组织、正火组织、淬火组织；45钢的退火组织、淬火组织、淬火+中温回火组织、淬火+高温回火组织；T8钢的退火组织、淬火组织；T12钢的退火组织、正火组织、淬火组织、淬火+低温回火组织。

3．学生自备铅笔和纸。

四．实验内容及步骤

1．学会使用金相显微镜。

2．观察碳钢的退火、正火、淬火、回火组织；

3．分析含碳量不同其退火组织的变化情况；20钢和T12钢的正火组织与退火组织的差别；20钢、T8钢和T12钢的淬火组织的差别；20钢和T12钢的回火组织与淬火组织的差别。

4．选择4～6个试样，仔细观