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1、钢 铁 金 相 图 谱主编：黄振东（钢铁研究院研究员博士生导师）中 国 科 技 文 化 出 版 社前言质量是企业的生命，在市场经济的激烈竞争中，质量问题已经上升到“质量兴国”的战略高度。金相技术是广泛用于钢铁的研究和检验的方法，在各国的钢铁检验标准中，金相检验是物理检验的重要项目。金相检验的目的，一方面是为了查找成品钢材的质量是否符合有关标准规定；另一方面是通过观察鉴定各种缺陷的分布状况和性质，分析研究产生缺陷的原因和各种工艺因素对钢铁质量的影响，为改进工艺质量和各种试验研究提供数据，这也是保证产品质量不可或缺的手段。钢铁中有多种变相，使钢铁金相绚丽多彩，现象复杂。特别是由于工业需要，钢中变相

2、迄今仍倍受科学界关注。当前，因为金相图谱较为缺少，同时为反映材料工艺技术标准的新进展，我们组织了多名长期从事材料、金相热处理和失效分析的一些专家、学者共同编撰了这部钢铁金相图谱 ，以提高我国的金相学研究水平，促进我国的工业发展。本书在内容结构上由典型金相组织、金相实施技术、碳素钢、低合金钢、高合金钢、特殊钢、粉末冶金、表面淬火处理、表面化学热处理、铸铁、焊接、低倍组织和非金属夹杂物、断口分析、失效分析共十四章组成。内容立意新颖，图文并茂，简明扼要，客观真实，从钢的宏观世界进入钢的微观世界，科学与艺术完美的结合在一起，具有极高的实用性和操作性。另外，本书在内容陈述、结构体系、理论观点诸多方面难免

3、有误或不当，望读者不吝指教。!# 年 $ 月本书编委会目录第一章钢铁典型金相组织（ ! ）第二章钢铁金相实验技术（#）第一节金相显微镜的光学原理（#）一、几何光学的基本原理（#）二、透镜成象原理（$!）三、显微镜的成象（$%）第二节普通光学金相显微镜（&）一、显微镜的光学系统（&）二、照明系统（()）三、机械系统（(）四、显微镜的操作与维护（(）五、各类金相显微镜（(*）第三节偏振光显微镜（*)）一、偏振光的基本知识（*)）二、偏振光显微镜的结构特点（*）三、偏光显微镜工作原理（*&）四、偏振光显微镜在金相分析中的应用（*%）第四节干涉显微镜（%）一、干涉理论概述（%）二、干涉显微镜（%(）三

4、、干涉显微镜在金相分析中的应用（#)）第五节相衬金相显微镜（#）一、相衬显微分析的基本原理及其在金相分析中的应用（#）二、偏光干涉衬度装置（!)）第六节金相试样的截取与镶嵌（!)&）一、金相试样的截取（!)&）二、金相试样的镶嵌（!)*）第七节金相试样的磨光与抛光（!）一、磨光与抛光应用的磨料（!）二、金相试样的磨光（!$）三、金相试样的抛光（!)）四、金相试样制备过程的清洁问题（!）五、各种金属材料金相试样的制备（!）第八节金相试样显微组织的显示（!&）! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !

5、! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !目录一、概述（!#）二、常规显示组织的方法（!$）三、特殊显示组织的方法（!%&）第九节金相显微摄影及暗室技术（!$）一、金相显微摄影（!$）二、感光材料（!$(）三、显微摄影技术要点（!)）四、暗室技术（!)#）五、彩色摄影（!)*）第十节金属材料的组织分析（!(）一、前言（!(）二、单相多晶体等轴晶粒组织（!(%）三、金属材料的铸态组织（!(#）四、冷形变和再结晶后的组织（!(）五、热加工变形后的组织（!(*）六、固态相变后的显微组织（!*&）七、铸铁的组织（!*）第十一节定量金相（!*%）一、概述（!*%）二、定量

6、金相用的符号（!*#）三、定量测量基本原理（!*$）四、定量测量的基本方法（!*)）五、测量误差（&!）六、描述组织的特征参数与定量（&）七、定量金相应用例举（&(）八、自动图象分析仪应用简介（&*）第十二节钢中非金属夹杂物的金相分析（!&）一、钢中非金属夹杂物的分类（!）二、钢中非金属夹杂物的鉴定方法（!）三、非金属夹杂物的金相鉴定（!）第十三节显微硬度在金相研究中的应用（!)）一、显微硬度测试原理（!)）二、常用显微硬度计（!）三、显微硬度在金相研究中的应用（）第三章碳素钢（)）第一节低碳碳素钢金相组织（)）第二节中碳碳素钢金相组织（*&）第三节高碳碳素钢金相组织（&）第四节铸造碳素钢金相

7、组织（）! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !目录第五节碳素钢和铸造碳素钢的缺陷组织（!#）第四章低合金钢（!#）第一节低合金结构钢金相组织（!#）第二节弹簧钢金相组织（$%）第五章高合金钢（&）第一节高合金工模具钢金相组织（&）第二节高锰钢金相组织（(）第三节高速工具钢金相组织（!&）第四节耐酸不锈钢金相组织（(）第五节耐热不锈钢金相组织（%(）第六章特殊钢（#$&）第一节特殊钢钢坯表面缺陷图谱（#$&）一、概述（#$

8、&）二、钢坯表面缺陷性质与分类（#$）三、钢坯表面缺陷宏观形态与显微特征（#$）四、产生钢坯表面缺陷因素综合分析（#!#）第二节特殊钢金相组织（#!)）一、特殊钢金相组织简介（#!)）二、超声波预检与低倍组织缺陷对照图（#$）三、钢的低倍组织缺陷（#）四、晶粒长大倾向（#)）五、透射电子显微镜下的光栅像及放大倍数计算（#)）六、电渣钢钢锭低倍组织（#(）七、*+, 钢热轧材碳化物变化规律（#$）八、钢的显微组织缺陷（#&）九、# 钢钢锭帽口碳偏析检验结果示意图（#!）十、$+, 钢水平连铸坯组织（#）十一、$+, 钢钢坯表面发纹及脱碳层（#）十二、以铁素体为基体的组织（#)）十三、珠光体（

9、#)）十四、类珠光体（#-）十五、魏氏组织（#)$）十六、莱氏体（#)&）十七、牛眼石墨（#)）十八、马氏体（#)!）十九、板条马氏体（#)）二十、马氏体 . 托氏体（#)(）二十一、索氏体（#)%）二十二、马氏体低温回火组织（#)-）! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !目录二十三、球状碳化物（!#）二十四、贝氏体立体对照片（!#）二十五、上贝氏体（!$）二十六、下贝氏体（%#）二十七、上贝氏体 & 下贝氏体 & 马氏

10、体混合组织（%$）二十八、粒状贝氏体（%$#）二十九、雪花状贝氏体（%$%）三十、海星状贝氏体（%$）三十一、棒状贝氏体（%$(）三十二、无碳贝氏体（%)#）第三节特殊钢的非金属夹杂物（%)$）一、非金属夹杂物简介（%)$）二、金相显微镜下的点状夹杂物（%*）三、追踪硫化物在钢中的变迁（%!）四、+,$! 铸钢中气泡壁上（-.，/0）1 单晶体形貌（%）五、$! 钢柱状晶断口上的!2 -.1 形貌（%$）六、!3456-7 钢中的（-.，/0）1 夹杂物（%)）七、扫描电镜下的钢铁工艺矿物（%）第四节特殊钢典型断口特征（%）一、形形色色的沿晶断口（%）二、疲劳断口（%(）三、氢脆断口（%8#）

11、四、有夹杂物的等轴韧窝（%8)）五、无夹杂物的等轴韧窝（%8*）六、3456-7 电渣钢中的质点偏析（%8!）七、接触疲劳剥落机理（%8(）八、气泡的韵律（#）九、树枝晶的风采（#8）十、显微孔洞（%）十一、化学腐蚀断口（(）十二、晶界熔化特征（8）十三、$#16-. 钢铸件裂纹分析（$#）十四、,3 2 * 钢断口显微分析（$）十五、钢的晶粒形貌（$*）十六、解理断口（$!）第五节钢中硫化锰铁单晶体图谱（$%）一、 （-.，/0）1 单晶体的发现与巧合（$%）二、 （-.，/0）1 单晶体的发现过程（$8）三、 （-.，/0）1 单晶体的晶体学特征（)(）*! ! ! ! ! ! ! ! !

12、 ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !目录四、 （!，#$）% 单晶体的生长形态（&）五、晶体的层状生长特征（&(）六、关于（!，#$）% 单晶体形核机制的探讨（&)）七、关于（!，#$）% 单晶体生长物理的探讨（&)&）第七章粉末冶金（&*+）第一节铁基粉末冶金金相组织（&*+）第二节硬质合金金相组织（&,-）第八章表面淬火处理（&,(）第一节表面感应淬火处理金相组织（&,(）第二节表面激光淬火处理金相组织（,-.）第九章表面化学热处理（,/)）第一节

13、渗碳处理金相组织（,/)）第二节碳氮共渗处理金相组织（,)+）第三节渗氮处理金相组织（,&）第四节渗硼处理金相组织（(-.）第五节其他渗镀处理金相组织（(-(）第十章铸铁（(./）第一节铸铁金相图谱概述（(./）一、铸铁的液态结构（(./）二、铁 0 碳相图（(.）三、向铸铁的非平衡凝固（(.,）四、铸铁稳定系与介稳定系的转化（(+）五、铸铁的彩色金相技术（(.）第二节灰铸铁（(,）一、铸铁中的石墨（(）二、初生片状石墨的结晶（(),）三、灰铸铁初生奥氏体的结晶（()(）四、灰铸铁的共晶结晶（(*&）五、灰铸铁共晶末期最后凝固 !# 区铁液的结晶（(,/）六、铸铁的偏析（(,&）四、偏析对灰铸

14、铁组织与性能的影响（(+）第三节球墨铸铁（(）一、球状石墨的形核（()）二、球状石墨的生长（/-.）三、球墨铸铁中的奥氏体枝晶（/-/+）四、球墨铸铁的共晶结晶（/-.+）五、球墨铸铁共晶末期最后凝固 !# 区铁液的结晶（/-+.）六、球墨铸铁的凝固形貌（/-+)）七、球墨铸铁的偏析（/-*)）)! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !目录第四节蠕墨铸铁（!#$）四、蠕虫状石墨的形核（!#%）二、蠕虫状石墨的生长（!#）三

15、、蠕墨铸铁初生相的结晶（!&）四、蠕墨铸铁的共晶结晶（!&%）五、蠕墨铸铁共晶末期 !# 区铁液的结晶（!()）六、蠕墨铸铁的凝固形貌（!(%）七、蠕墨铸铁的偏析（!(&）第五节白口铸铁（!*）一、概述（!*）五、白口铸铁中的碳化物（!&）三、白口铸铁初生碳化物的结晶（!)）四、白口铸铁初生奥氏体的结晶（!#）五、白口铸铁的共晶结晶（!)!）六白口铸铁共晶末期 !# 区铁液的结晶（!*&）七、白口铸铁的偏析（!*(）第十一章焊接（!$）第一节碳钢焊接金相组织（!$）第二节合金钢焊接金相组织（!%）第三节堆焊层金相组织（!）第十二章低倍组织和非金属夹杂物（!)$）第一节低倍组织缺陷（!)$）

16、第二节铸件低倍组织（!)*&）第三节非金属夹杂物（!)&）第十三章断口分析（!)#$）第一节韧性断口（!)#$）第二节解理断口及准解理断口（!)&）第三节疲劳断口（!)(#）第四节氢致开裂断口和应力腐蚀断口（!*#）第五节其他断口和有关裂纹（!*!）第十四章失效分析（!*!）第一节轴杆类失效分析案例（!*!）第二节齿轮及轮类构件失效分析案例（!&）第三节管道容器类失效分析案例（!*#）第四节基础件失效分析案例（!#*）第五节其他类构件失效分析案例（!$)(）%! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !

17、! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !目录第一章钢铁典型金相组织图 ! !#$ %图号：图 ! !材料：纯铁工艺情况：退火状态浸蚀方法：苦味酸酒精溶液浸蚀组织说明：白色颗粒状为铁素体，明显黑色曲折线条为晶界，其上黑色小点为氧化物。! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !第一章钢铁典型金相组织图 ! #$% &图号：图 ! #材料：!% 钢工艺情况：退火状态浸蚀方法：(硝酸酒精溶液浸蚀

18、组织说明：白色颗粒状为铁素体，晶界处白色线条和颗粒状为三次渗碳体。#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !钢铁金相图谱图 ! #!$ %图号：图 ! #材料：!&(工艺情况：热轧状态浸蚀方法：)*硝酸酒精溶液浸蚀组织说明：铁素体与珠光体沿轧延变形方向交替成带状分布。#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !

19、! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !第一章钢铁典型金相组织图 ! #$%& 图号：图 ! #材料：!()!*+,-.,工艺情况：固溶处理浸蚀方法：盐酸、硝酸、甘油混合溶液浸蚀组织说明：均一的奥氏体组织，部分晶粒呈孪晶分布，其上黑色小点为碳化物，多边形小块状为氮化物。#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !钢铁金相图谱图 ! #$ %图号：图 ! #材料：&工艺情况：退火浸蚀方法：()硝酸酒精溶液浸蚀

20、组织说明：层片状珠光体。层片状珠光体是一种双相结构的组织，是一层铁素体和一层渗碳体的混合物。它是由高温奥氏体冷却到 *+,-共析反应后所得到的产物，含碳量为 $.*)。#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !第一章钢铁典型金相组织图 ! #$%& 图号：图 ! #材料：%& 钢工艺情况：正火处理浸蚀方法：()硝酸酒精溶液浸蚀组织说明：黑色细片状珠光体、灰色粗片状珠光体及白色条块状铁素体混合分布。#! ! ! ! ! !

21、! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !钢铁金相图谱图 ! #$% &图号：图 ! #材料：()!$工艺情况：球化退火浸蚀方法：*+硝酸酒精溶液浸蚀组织说明：球粒状珠光体。通过正常球化退火工艺，促使碳化物呈均匀的球粒状分布在铁素体基体上，从而降低了硬度，改善了轴承钢的切削性能，并且利于淬火时不易造成过热现象。#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !

22、 ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !第一章钢铁典型金相组织图 ! #$% &图号：图 ! #材料：!%工艺情况：加热至 #(%)保温后炉冷浸蚀方法：*+硝酸酒精溶液浸蚀组织说明：黑色基体为细片状珠光体，沿晶界分布的白色细网络为二次渗碳体。在奥氏体转变为珠光体之前，二次渗碳体从晶界析出，根据二次渗碳体沿晶界分布可以勾划出奥氏体的晶粒度。#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !钢铁金相

23、图谱图 ! #$%& 图号：图 ! #材料：(&)*+,+-工艺情况：! &.过热渗碳后空冷浸蚀方法：/0硝酸酒精溶液浸蚀组织说明：过热渗碳表层的过共析层组织，由灰黑色细片状珠光体基体以及白色网状、针状二次渗碳体构成。由于渗碳温度过高，促使晶粒长大，当渗碳层中出现针状二次渗碳体即表明出现过共析过热魏氏组织。#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !第一章钢铁典型金相组织图 ! !#$%& # (图号：图 ! !#材料：白口

24、铸铁工艺情况：铸态浸蚀方法：三氯化铁盐酸水溶液浸蚀组织说明：白口组织，莱氏体扫描电镜图像，大块平整相为 )*+,，片状组织为珠光体。#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !钢铁金相图谱图 ! !#$ %图号：图 ! !材料：&!$工艺情况：高温淬火后浸蚀方法：(硝酸酒精溶液浸蚀组织说明：较粗大的针状马氏体和残余奥氏体。针状马氏体呈竹叶状或凸透镜状，在空间形似铁饼。针状马氏体之间通常互成 )$*或 !+$*角，一般限制在奥

25、氏体晶粒内，最初形成的马氏体针贯穿奥氏体晶粒，后形成的马氏体较短，先形成的马氏体较易浸蚀。所以完全转变的马氏体为大小不同，分布不规则，颜色深浅不一的针状组织。! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !第一章钢铁典型金相组织图 ! !#$% &图号：图 ! !#材料：!()*+,工艺情况：! #-%.淬火，$/%.三次回火浸蚀方法：+0硝酸酒精溶液浸蚀组织说明：回火马氏体和局部熔化的白色碳化物。碳化物沿晶界堆集分布。由于淬火温

26、度超过正常的加热温度，或在高温下停留时间过长，晶粒粗大，晶粒边界的碳化物部分熔解变形，冷却时呈网状或半网状析出，使钢的强度降低，脆性增大，并使刀具变形或使用中崩刃。#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !钢铁金相图谱图 ! !#$% &图号：图 ! !#材料：()!$工艺情况：*$%+淬火后回火处理浸蚀方法：,-硝酸酒精溶液浸蚀组织说明：为正常的 ()!$ 淬火、回火组织：回火马氏体、未溶碳化物颗粒及残余奥氏体。其组织特

27、征为有黑区和白区之分。黑区是以板条马氏体为主的隐晶马氏体；白区是以孪晶马氏体为主的隐针马氏体。#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !第一章钢铁典型金相组织图 ! !#$% &图号：图 ! !#材料：#%(工艺情况：淬火、回火浸蚀方法：#)硝酸酒精溶液浸蚀组织说明：板条马氏体及针状马氏体，为典型中碳马氏体。#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !

28、 ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !钢铁金相图谱图 ! !#$#% &图号：图 ! !#材料：!#()工艺情况：*+%,渗碳淬火浸蚀方法：-.硝酸酒精溶液浸蚀组织说明：渗碳淬火的心部组织，主要为呈板条状分布的低碳马氏体，又称板条状马氏体。板条状马氏体是由许多一束束尺寸大致相同并几乎平行排列的细板条结合起来的组织，马氏体束之间的角度比较大。此图由于是渗碳淬火，在高温状态材料心部形成较粗大的奥氏体晶粒，淬火后得到较粗大的板条状马氏体。#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !

29、! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !第一章钢铁典型金相组织图 ! !#$%& 图号：图 ! !#材料：(&)*工艺情况：渗碳后淬火和回火处理浸蚀方法：+,硝酸酒精溶液浸蚀组织说明：渗碳淬火和回火后的心部组织，主要为低碳马氏体及羽毛状贝氏体和少量白色铁素体混合分布组织。#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !钢铁金相图谱图 ! !#$%& 图号：

30、图 ! !#材料：(&)*+,+-工艺情况：! &.渗碳后空冷浸蚀方法：/0硝酸酒精溶液浸蚀组织说明：渗碳淬火表层与心部交界处的组织，图中硬度压痕最小的、呈灰色的为马氏体；黑色区为托氏体；灰黑色区为羽毛状贝氏体组织，后两者硬度压痕接近。#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !第一章钢铁典型金相组织图 ! !#$% &图号：图 ! !#材料：%()*+,-（弹簧钢）工艺情况：加热保温，在 .%/盐浴中等温冷却后空冷浸蚀方法

31、：.0硝酸酒精溶液浸蚀组织说明：大片羽毛状上贝氏体及针状下贝氏体和部分灰白色区为马氏体及残余奥氏体。#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !钢铁金相图谱图 ! !#$%& 图号：图 ! !#材料：(&)*$+,（弹簧钢）工艺情况：加热至 ! -&.保温，在 %&.盐浴中等温 $/*, 后空冷浸蚀方法：%0硝酸酒精溶液浸蚀组织说明：黑色针状下贝氏体、羽毛状上贝氏体和部分灰色马氏体及残余奥氏体等混合分布。#! ! ! ! !

32、 ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !第一章钢铁典型金相组织图 ! #$%&($ )图号：图 ! #$材料：*( 钢工艺情况：加热至 +,$-，保温 *$./0，淬火浸蚀方法：12硝酸酒精溶液浸蚀组织说明：上贝氏体扫描电镜高倍形态。羽毛状组织由条状铁素体和铁素体条之间分布的碳化物组成，其碳化物与铁素体呈平行分布。$#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !

33、! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !钢铁金相图谱图 ! #!$%& 图号：图 ! #!材料：(&)*#+,工艺情况：加热至 $(&-后油冷淬火，.$&-回火处理浸蚀方法：./硝酸酒精溶液浸蚀组织说明：保留着马氏体位向的回火托氏体组织。经过加热淬火后为马氏体组织，然后通过中温回火，促使马氏体中析出的碳化物向针叶边缘集聚，从而使针叶马氏体的中心贫碳而呈灰白色。!#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !

34、! ! ! ! ! ! ! !第一章钢铁典型金相组织图 ! #$% (图号：图 ! #材料：)* 钢工艺情况：加热至 +,-，保温 )./0，淬火浸蚀方法：12硝酸酒精溶液浸蚀组织说明：图中呈片状的组织为淬火托氏体扫描电镜下组织形貌。在光学显微镜下托氏体为黑色区。扫描电镜高倍图像可分清其片状形态，周围组织为马氏体。#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !钢铁金相图谱图 ! #$%& 图号：图 ! #$材料：#()!$

35、工艺情况：调质处理浸蚀方法：经氯化高铁、盐酸水溶液浸蚀组织说明：显示奥氏体晶界和孪晶的回火索氏体。索氏体本质上是渗碳体与铁素体的机械混合物，但在光学显微镜下常常难以分辨出渗碳体颗粒。$#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !第一章钢铁典型金相组织图 ! #$%& 图号：图 ! #$材料：$&()工艺情况：淬火、回火浸蚀方法：苦味酸饱和水溶液加入几滴环氧乙烷（洗涤剂）的混合溶液浸蚀组织说明：清晰显示奥氏体晶粒边界的回火索氏

36、体。索氏体的分布仍保留原马氏体形态（位向） 。$#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !钢铁金相图谱图 ! #$%$& 图号：图 ! #$材料：(&)*工艺情况：加热至 %$&+淬油冷却后 ,&+回火处理浸蚀方法：(-硝酸酒精溶液浸蚀组织说明：基体为保留着马氏体位向的回火索氏体组织，属正常调质处理组织。淬火得到针状马氏体，然后通过高温回火，促使马氏体中析出的碳化物向针叶边缘聚集，致使其易浸蚀变黑，而马氏体中心区贫碳呈灰白

37、色。$#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !第一章钢铁典型金相组织图 ! #$%& 图号：图 ! #$材料：(!)*+,-工艺情况：锻后退火、淬火及回火处理浸蚀方法：,.硝酸酒精溶液浸蚀组织说明：黑色回火马氏体和呈带状聚集分布的碳化物颗粒。高速钢由于碳和合金元素含量较高，所以形成大量的碳化物。严重的碳化物不均匀性，易造成锻造或热处理过程中的过热或开裂，还会造成刀具在使用过程中的崩刃现象。$#! ! ! ! ! ! !

38、! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !钢铁金相图谱图 ! #$!%& 图号：图 ! #$材料：()*+,-./工艺情况：调质后气体渗氮浸蚀方法：01硝酸酒精溶液浸蚀组织说明：图上方白色带为!相（23#(4） ；次层黑色为氮化扩散层，它以合金氮化物和!5（2304）相高度弥散分布在回火索氏体的相结晶面上。这种复杂的组成简称为氮化索氏体。在次表层扩散中有白色氮化物呈脉状分布，下方灰白色区为心部调质回火索氏体组织。$#! ! ! ! ! ! ! ! !

39、! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !第一章钢铁典型金相组织图 ! #$%& 图号：图 ! #$材料：#&()*+,-工艺情况：在 $.&/碳氮共渗后，$0&/淬火，!$&/回火浸蚀方法：12硝酸酒精溶液浸蚀组织说明：较粗黑色针状马氏体、灰白色残余奥氏体及齿顶部位呈聚集分布的白色块状（呈断续网状）碳氮化合物。$#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !

40、 ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !钢铁金相图谱图 ! #$%& (图号：图 ! #$材料：# 钢工艺情况：在 $)*渗碳保温后，降温到 %)*淬火浸蚀方法：+,硝酸酒精溶液浸蚀组织说明：基体为粗针状马氏体及残余奥氏体，并有沿晶界分布的白色网状二次渗碳体。由于过热渗碳，在降温时沿晶界析出网状二次渗碳体。$#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !第一章钢铁典型金相组织图 ! #$%$ &图号

41、：图 ! #$材料：% 钢工艺情况：粉末渗硼浸蚀方法：(硝酸酒精溶液浸蚀组织说明：图上方为表层的白色 )*+, 相，其上分布有楔形块状的含硼碳化物 )*#（-、,） 。图下方为基体组织珠光体及铁素体（白色条状） 。$#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !钢铁金相图谱图 ! #!$%&! ( )图号：图 ! #!材料：*+(工艺情况：铸态浸蚀方法：(,盐酸酒精溶液浸蚀深腐蚀组织说明：扫描电镜下片状石墨形态。在石墨表面可清

42、楚地看到石墨结晶网络。!#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !第一章钢铁典型金相组织图 ! #$%& (图号：图 ! #$材料：灰口铸铁工艺情况：铸造状态浸蚀方法：)*硝酸酒精溶液浸蚀组织说明：暗灰色基体为细片状珠光体及大块复合磷共晶体。图中长条黑色为片状石墨。复合磷共晶体具有细小的点状三元磷共晶与白色板块状渗碳体的复合在一起的结构特征。$#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !

43、 ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !钢铁金相图谱图 ! #! $% &图号：图 ! #材料：()% *工艺情况：铸态浸蚀方法：$%+盐酸酒精溶液深度腐蚀组织说明：大孔洞内为在扫描电镜下的球状石墨形貌。表面有隆起的螺旋生长台阶，由内层及外层组成，可看出多晶体特征。四周浅灰区域为基体组织，可看到铁素体及珠光体的形态。#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !

44、! ! ! ! ! ! ! !第一章钢铁典型金相组织图 ! #$%& 图号：图 ! #$材料：高铬铸铁（(：)*+,-；(.：!,*$-；/0：)*,-）工艺情况：1)&2正火，)$&2回火浸蚀方法：$-硝酸酒精溶液浸蚀组织说明：基体为回火针状马氏体和残余奥氏体，白色大块状为合金碳化物及共晶莱氏体。$#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !钢铁金相图谱图 ! #$%& 图号：图 ! #$材料：高铬铸铁（(：)*%+ ,

45、#*&+；(-：).+ , )/+）工艺情况：铸态浸蚀方法：.+硝酸酒精溶液浸蚀组织说明：奥氏体基体和（(- 01）2(#碳化物，六角柱状为初晶碳化物，黑色团状为珠光体。$#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !第一章钢铁典型金相组织图 ! #$%& 图号：图 ! #$材料：高铬铸铁工艺情况：铸造状态浸蚀方法：()硝酸酒精溶液浸蚀组织说明：灰白色枝晶为马氏体及残余奥氏体，枝晶间为分布在隐针马氏体及少量残余奥氏体基体上的合

46、金碳化物。$#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !钢铁金相图谱图 ! #$%& 图号：图 ! #$材料：高铬铸铁工艺情况：铸态浸蚀方法：()硝酸酒精溶液浸蚀组织说明：奥氏体基体和放射状排列的共晶碳化物（*+ ,-）$*#，碳化物周围黑色区域为细片状珠光体。$#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !

47、 ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !第一章钢铁典型金相组织图 ! #$%& 图号：图 ! #$材料：白口铸铁工艺情况：表面激冷处理浸蚀方法：()硝酸酒精溶液浸蚀组织说明：呈白色长条状分布为渗碳体，以及呈鱼骨状分布的共晶莱氏体，黑色团状和呈枝晶分布的珠光体。$#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !钢铁金相图谱第二章钢铁金相实验技术第一节金相显微镜的光学原理金相显微镜是用于观察金属内部组织结构的重要光学仪器

48、。所有光学仪器都是基于光线在均匀的介质中作直线的传播，并在两种不同介质的分界面上发生折射或反射等现象构成的。研究这些现象的理论称为几何光学。随着几何光学及物理光学的发展，金相显微镜已日臻完善。为了能正确地使用各种现代的金相显微镜，本节将介绍与普通光学显微镜有关的几何光学基本原理。一、几何光学的基本原理（一）几何光学基本定律几何光学的理论基础，就是由实际观察和直接实验得到的几个基本定律：光的直线传播定律；光的独立传播定律及光的反射和折射定律。在所研究的对象中，若其几何的尺寸远远大于所用光波的波长（如对有一定大小的透镜或面镜研究由它们成象的物距和象距等） ，则由几何光学可以获得与实际基本相符的结果

49、。几何光学基本定律的要点表述如下：（!）光的直线传播定律：在均匀介质中，光沿直线传播。即在均匀介质中，光线为一直线。（）光的独立传播定律：自不同方向或由不同物体发出的光线的相交，对每一光线的独立传播不发生影响。（#）光的反射和折射定律：当光线由一介质进入另一介质时，光线在两个介质的分界面上被分为反射光线和折射光线。对于这两条光线的行进方向，可分别由反射定律和折射定律来表述。反射定律：入射光线 !（图 $ !） ，分介面 点的法线 # 和反射光线 $，三者在同一平面内，并且反射光线与法线间的夹角!，（反射角）等于入射光线与法线间的夹角 %（入射角） 。折射定律：入射光线 !，分介面 点的法线 #

50、 和折射光线 &，三者在同一平面内，并且入射角 % 的正弦与折射角 %（折射光线和法线间的夹角）的正弦之比，是一个取决于两介质光学性质及光的波长的常数。这个定律可写成：&(%&(%)%*#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !第二章钢铁金相实验技术其中常数 ! 和 !分别为第一介质和第二介质的绝对折射率。它们的定义是：! #!#$式中 为光在真空中的传播速度，#和 #$分别为光在第一介质和第二介质中的传播速度。（二）光的