鐵素體與滲碳體的鑒別方法
鋼材相似顯微組織鑒別系列
鋼鐵材料組織形態與材質、工藝、性能之間關系的研究是人們百年來為之努力不懈的一大課題。 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，需要實踐經驗及借鑒、參考。 但是，由于很多材料不同處理狀態的顯微組織非常相似，比如網狀鐵素體和網狀二次滲碳體、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、鐵素體和殘余奧氏體、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等。 盡管電子顯微鏡能準確判斷并區分，但生產實際要求的快速檢驗往往不允許，這就給顯微組織的檢驗工作帶來一定困難。如何利用光學顯微鏡、硬度計等常規儀器，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認真仔細的觀察比對，會在光鏡下發現其獨立的特征。 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上，快速準確地鑒別不同材料或同種材料不同處理狀態下的顯微組織是可行的，而且有很強的現實性和可操作性。 以下是鋼材中常見的幾種相似顯微組織及其鑒別方法，希望能給予從事金相檢驗教學及生產檢驗的金相工作者以幫助。 鐵素體與滲碳體的鑒別 鋼材在熱加工過程中，往往會出現網狀鐵素體和網狀二次滲碳體以及針狀鐵素體和針狀滲碳體。 如果奧氏體晶粒較大，含碳量較高，冷卻速度較慢時，先共析鐵素體沿奧氏體晶界呈網狀析出；如果奧氏體晶粒粗大，冷卻速度適中，碳的質量分數在0.15%～0.5%范圍內的鋼，先共析鐵素體沿某些晶面析出，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一般是網狀或片狀（針狀），無塊狀滲碳體。網狀滲碳體同樣是冷卻速度較慢時形成的，而針狀滲碳體（即魏氏組織）是碳的質量分數為1.1%并在適當的冷速下產生的。 先共析鐵素體和先共析滲碳體在4%的硝酸酒精溶液侵蝕后都是白色。可用以下方法鑒別兩種形態比較相似的白色網狀（或針狀）鐵素體和滲碳體組織。 1.顯微觀察法 如果白色網狀組織比較粗大，粗細不均勻，還能清楚看到網狀組織中黑色細而均勻的線條（即晶界），可以判斷該組織為鐵素體，材料為亞共析鋼，如圖11a所示為45鋼Φ13.2mm棒料橫截面中的組織，由白色網狀鐵素體和索氏體組成；如果白色網狀組織很細很均勻，則可判斷為網狀二次滲碳體，材料為過共析鋼，如圖11b所示為T12鋼完全退火后的組織，由沿晶界析出的白色網狀二次滲碳體和片層狀珠光體組成。 ▼ 2.顯微硬度法 這種方法適用于較粗大的白色網狀情況。一般選用較小載荷的顯微硬度測量，所測之值在600HV以上者可確定為滲碳體相；所測之值在200HV以下者則確定為鐵素體，并可判定認為是亞共析鋼。 3.化學試劑浸蝕法 對于細網狀組織，采用堿性苦味酸鈉水溶液，將被測試樣浸入其中煮沸5min左右，取出試樣以流水沖洗干凈，然后吹干，放在顯微鏡下觀察，若白色網變為黑棕色或更深的黑色，則確定為滲碳體相；若其顏色不變仍呈白色（不受侵蝕），則認為是鐵素體。 4.硬針刻劃法 這是最簡單易行的一種方法。只要有一臺光學金相顯微鏡就可進行。 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，放到顯微鏡下觀察，若刻劃的痕跡變粗，則認為白色為鐵素體。反之刻痕較細或方向發生變化，則認為是滲碳體相，如圖12a所示為T8鋼1200℃加熱保溫5min20s，先700℃等溫2.5min再600℃等溫2min后水淬的組織，由于淬火加熱溫度特別高，使T8鋼產生了嚴重的脫碳，在隨后的冷卻過程中得到了白色網狀和針狀鐵素體、深色托氏體及針狀鐵素體間的灰色板條狀馬氏體；如圖12b所示為T12鋼1150℃滲碳后正火的組織，為粗大白色針狀和網狀滲碳體及深色索氏體。 ▼
