铁素体与渗碳体的显微组织鉴别

由于很多材料在不同处理状态下的显微组织非常相似，如网状铁素体和网状二次渗碳体、针状铁素体和针状渗碳体、马氏体及其回火产物(回火马氏体、回火托氏体、回火索氏体)、未溶铁素体和先共析铁素体、淬火托氏体和回火托氏体、铁素体和残留奥氏体、低碳板条马氏体和羽毛状上贝氏体、高碳片状马氏体和针状下贝氏体等，尽管通过电子显微镜能够准确判断并区分这些组织，但生产实际要求的快速检验往往做不到，这就给显微组织的检验工作带来一定困难。

如何利用光学显微镜、硬度计等常规仪器，准确快速地判断显微组织就显得尤为重要。其实，很多显微组织只要通过认真仔细地观察比对，就会在显微镜下发现其独立的特征。长期的观察表明，充分利用光学显微镜、硬度计等普通装备，在理论分析和相互比较的基础上，快速准确地鉴别不同材料或同种材料不同处理状态下的显微组织是可行的，而且有很强的现实性和可操作性。这几期的内容将陆续给大家分享上述相似组织的鉴别。

本期首先给大家分享铁素体与渗碳体的鉴别。

1、铁素体与渗碳体的鉴别

钢材在热加工过程中，往往会出现网状铁素体和网状二次渗碳体以及针状铁素体和针状渗碳体。

如果亚共析钢奥氏体晶粒较大，碳含量较高，冷却速率较慢时，先共析铁素体会沿奥氏体晶界呈网状析出;如果奥氏体晶粒粗大，冷却速率适中，碳含量在0.15%-0.5%(质量分数)时，先共析铁素体将沿某些晶面析出，呈片状(或针状)，这种组织称为魏氏组织。

在过共析钢中先共析渗碳体的形态一般呈网状或片状(针状)，无块状渗碳体。网状渗碳体通用是冷却速率较慢时形成的，而针状渗碳体(即魏氏组织)是在碳含量大于1.1%和适当冷却速率条件下产生的。先共析铁素体和先共析渗碳体经4%(体积分数)硝酸酒精溶液侵蚀后，光学显微镜下观察都呈白色，不易区分。

可用以下4种方法鉴别两种形态相似的白色网状或针状铁素体和渗碳体。

01、显微观察法

如果白色网状组织比较粗大，粗细不均匀，还能清除看到网状组织中存在黑色细而均匀的线条(即晶界)，则可以判断该组织为铁素体，材料为亚共析钢。

如果白色网状组织很细很均匀，则可判断为网状二次渗碳体，材料为过共析钢，如图2.2所示为T12钢完全退火后的显微组织形貌，由沿晶界析出的白色网状二次渗碳体和片层状珠光体组成。

02、显微硬度法

这种方法适用于较粗大的白色网状情况，一般选用较小载荷的显微硬度法进行测试。

所测之值在600HV以上者可确定为渗碳体；

所测之值在200HV以下者可确定为铁素体，并可判定该钢是亚共析钢。

03、化学试剂侵蚀法

对于细网状组织，采用碱性苦味酸钠水溶液热蚀，即将被测试样浸入其中煮沸5min，取出试样以流水冲洗干净，然后吹干，在光学显微镜下观察。

若白色网状组织变为黑棕色或更深的黑色，则可确定为渗碳体；

若其颜色不变仍呈白色(不受侵蚀)，则可判定为是铁素体。

04、硬针刻划法

这是最简单易行的一种方法，只要有一台光学显微镜就可进行。

首先将样品制成金相试样，并进行普通的侵蚀，然后在其上刻划一条痕迹，放到光学显微镜下观察;

若刻痕在白色组织处变粗，则认为该白色组织为铁素体;反之若刻痕在白色组织较细或方向发生变化，则认为是渗碳体。

为T8钢在1200℃保温320s，先700℃等温2.5min，再600℃等温2min，然后水淬的显微组织形貌，由于淬火加热温度特别高，使T8钢产生了严重的脱碳，在随后的冷却过程中得到了白色网状和针状铁素体、深色屈氏体以及针状铁素体之间的灰色板条状马氏体。

T12钢1150℃渗碳正火后的显微组织形貌，由粗大白色针状和网状渗碳体以及深色屈氏体组成。

2、结束语

对于不同金相组织的识别，从一定程度上来讲，这不只是金相检验员需要具备的技能，对于我们热处理人来说，也是需要具备的技能。

很多时候，经验固然重要，但是唯经验论者，也是不提倡的。懂金相，对于我们分析问题产生的原因，以及提出整改措施都是非常有帮助的。