圖號：圖1~圖3

材料：純鐵、10鋼、20鋼

工藝情況：退火

浸蝕方法：4%硝酸酒精溶液浸蝕

組織說明：

圖1：純鐵的組織，主要為白色鐵素體，晶粒均勻分布，晶粒度(6級)，圖中黑色細條為晶界。

圖2：10鋼的退火組織，主要為白色鐵素體晶粒及少量黑色小塊狀珠光體，均勻混合分布，珠光體約占12%，鐵素體晶粒細小，晶粒度7~8級。

圖3：20鋼的退火組織，主要為白色鐵素體及黑色珠光體，均勻混合分布，珠光體約占 25%，鐵素體晶粒度6~7級。

以上組織屬低碳鋼正常退火處理后的金相組織。

圖號：圖4~圖9

材料：08Al(08鋼，用鋁脫氧，Al0.02%~0.07%)

工藝情況：沖壓變形后再退火。

其中，

圖4經輕微變形后再結晶退火；

圖5經第二次輕微變形后，再結晶退火；

圖6及圖7大變形量深沖后，再結晶退火；

圖8為大變形量深沖后，正火；

圖9經中等變形量后再結晶退火。

浸蝕方法：4%硝酸酒精溶液浸蝕

組織說明：

圖4，試樣鐵素體晶粒度為7級；

圖5，試樣鐵素體晶粒度為7~8級；

圖6，試樣混合晶粒，粗晶>1級；

圖7，試樣混合晶粒（即混晶），細晶部分晶粒度為7~8級；

圖8，試樣鐵素體晶粒度為4級；

圖9，試樣鐵素體晶粒度為3~4級。

均有微量白色顆粒，為三次滲碳體均勻分布在基體上。

08Al深沖冷軋鋼板的用途十分廣泛，如汽車車體外殼和內殼，各種壓縮機的泵殼，電氣器具、電冰箱及各種容器等。它的特點是厚度薄，表面平整美觀，尺寸精度高，具有優良的冷沖壓性。

在正常工藝情況下，冷軋后鋼板退火的顯微組織應為沿軋向伸長的晶粒。

圖4及圖5是這種正常工藝的典型組織。

圖6及圖7由于深沖時的變形量已經達到臨界變形度，在退火時引起晶粒的突然長大，成為粗、細極不均勻的混合晶粒，粗大部分的晶粒(圖6)達到或大于1級，極易造成因材料的脆性而發生斷裂失效事故。

為防止再結晶退火時局部達到臨界變形區域的晶粒急劇長大，可選用正火代替再結晶退火，以提高冷沖構件使用時的安全可靠性。

深沖用的鋼板要求低碳，常用含碳量為0.03%~0.09%，以利于得到少畸變的鐵素體和優良的再結晶結構。鋼中的鋁作為最終脫氧劑加入鋼內，并有固定氮使AlN彌散析出作用，可顯著降低鋼的應變時效傾向，以提高冷軋鋼板的各種工藝性能。

影響鋼板深沖性能的工藝因素很多，在熱軋工藝中須控制開軋、終軋、卷取溫度以增加固溶鋁和固溶氮，抑止較大AlN的有害析出。在冷軋后的再結晶退火中，須緩慢加熱和長時間保溫，應于再結晶之前析出AIN的細微析出物，以利于形成均勻、細小的再結晶晶粒。

圖號：圖10

材料：10鋼

工藝情況：退火軋制

浸蝕方法：4%硝酸酒精溶液浸蝕

組織說明：

基體為鐵素體和均勻分布的球粒狀滲碳體。由于軋制促使鐵素體晶粒變形拉長。黑色細網狀線條為晶界線。

圖號：圖11

材料：10鋼

工藝情況：退火

浸蝕方法：4%硝酸酒精溶液浸蝕

組織說明：

白色基體為鐵素體，球粒狀為三次滲碳體，均勻分布在基體上。根據GB/T 13299《鋼的顯微組織評定方法》評級，此圖相當于游離滲碳體A系列的1級。這種組織有利于深沖加工，不會造成開裂，是深沖薄板的優良組織。

在Fe-C平衡T₂上，當含碳量很低的10鋼在退火冷卻通過共析溫度727℃及以下時，會從鐵素體中析出球粒狀碳化物，即稱之謂三次滲碳體。

圖號：圖12
材料：10鋼

工藝情況：退火

浸蝕方法：4%硝酸酒精溶液浸蝕

組織說明：

白色基體為鐵素體，粒狀三次滲碳體呈鏈狀分布，級別評定為2級。

這種較短的鏈狀組織，對深沖壓零件危害性不大，承受沖壓應力后不易發生開裂現象。

根據滲碳體的形狀、分布及尺寸特征，評定含碳量≤0.15%低碳退火鋼中的游離滲碳體(三次滲碳體)級別，是 GB/T 13299《鋼的顯微組織評定方法》評定的。低碳鋼游離滲碳體由 A、B、C三個系列各六個級別組成(0~5級)。根據游離滲碳體顆粒構成單層、雙層及多層不同長度鏈狀和顆粒尺寸增大原則確定，此圖屬B系列。

圖號：圖13

材料：10鋼

工藝情況：冷軋

浸蝕方法：4%硝酸酒精溶液浸蝕

組織說明：

白色基體為鐵素體，粒狀三次滲碳體呈較長鏈狀分布，相當于GB/T 13299《鋼的顯微組織評定標準》B系列的3~4級。

三次滲碳體在鐵素體晶界處呈鏈狀聚集分布，鏈長幾乎貫穿視場，這種組織對深沖零件容易在鏈狀方向發生裂紋。因此應檢查深沖薄板的原始組織，控制在不大于2級范圍內，才能使深沖零件成為合格品。

為了確保深沖材料的使用質量，而且便于驗收，可采用杯突試驗來區別其優劣，即沖出一圓凸形，看它表面有無裂紋，若有裂紋出現，即判為不合格。

圖號：圖14

材料：10鋼

工藝情況：退火

浸蝕方法：4%硝酸酒精溶液浸蝕

組織說明：

白色基體為鐵素體，并在晶界外存在著網狀三次滲碳體和少量片狀珠光體。三次滲碳體沿晶界分布呈網狀，包裹鐵素體晶粒周邊達 2/3或沿鐵素體晶界構成連續或近于連續網狀。從而使品界變脆，因而在深沖零件時，容易在晶界處開裂。按 GB/T 13299《鋼的顯微組織評定方法》此圖屬游離滲碳體A系列5級。根據形成晶界滲碳體網的形態，以個別鐵素體晶粒外事被滲碳體網包圍部分的比率作為評定原則。

深沖薄板出現這種組織分布時屬不合格品，不能作為深沖零件使用。

圖號：圖15

材料：Y12-易切削鋼

C0.08%~0.16%，Mn0.70%~1.00%，Si0.15%~0.35%，S0.08%~0.25%，P0.08%~0.15%

工藝情況：熱軋(棒料)

浸蝕方法：未浸蝕

組織說明：

大量沿變形方向分布的條狀硫化物夾雜，主要為硫化錳夾雜物。

易切削結構鋼在GB/T 8731標準中有9種牌號，其中屬于低碳鋼的有Y12、Y12Pb、Y15、Y15Pb、Y20、Y30等6種牌號，屬于中碳鋼的有Y35和Y40Mn、Y45C0三種牌號。易切削鋼的共同特點是鋼中的硫、錳含量較高，如Y12含錳0.70%~1.00%和硫0.10%~0.20%；Y15鋼含錳0.80%~1.20%和硫0.23%~0.33%。

由于硫和錳在鋼中形成MnS夾雜物，切削加工時，鐵屑容易從MnS處斷開，從而提高零件的切削能力和表面粗糙度而因此得名。除錳和硫外，鋼中還含有較高的磷，如 Y12 鋼含磷0.08%~01.5%，Y15鋼含磷0.05%~0.10%，有利于提高鋼的切削性能。

圖號：圖16

材料：Y15-易切削鋼

C0.10%，Mn1.04%，Si0.05%，P0.062%，S0.310%

工藝情況：熱軋(棒料)

浸蝕方法：4%硝酸酒精溶液浸蝕

組織說明：

顯微組織為白色鐵素體晶粒和黑色珠光體，并有許多的硫化物夾雜呈灰色點條狀分布(橫截面)。

Y15為易切削結構鋼，通過提高鋼中的硫和錳的含量，形成大量的硫化錳夾雜物，切削時鐵屑極易斷開，可提高零件表面質量，并能以更快的切削速度和更深的進刀量加工，從而提高生產效率和節約生產成本。低碳易切削鋼主要用來制造對強度要求不高，但粗糙度要求較高的零件，如螺絲、螺桿、螺帽、管接頭、連接螺栓等。中碳易切削鋼 Y35可用于強度要求較高，且不易加工的零件，如紡織機、計算機上的零件。低碳易切削鋼一般在熱軋或冷拉狀態下使用，也可表面滲碳處理；中碳易切削鋼一般在熱處理后使用。

圖號：圖17~圖19

材料：CK15(C0.12%~0.18%，Mn0.35%~0.65%、Si0.17%~0.37%，S、P<0.045%)

工藝情況：

圖17：球化退火

圖18：860℃保溫0.5h，淬水

圖19：900℃保溫0.5h，淬油

浸蝕方法：均經4%硝酸酒精溶液浸蝕

組織說明：CK15為低碳沖壓板材。

圖17：鐵素體和球粒狀碳化物，有良好沖制性能。

圖18：鐵素體和低碳馬氏體。在雙相區加熱，淬火時鐵素體保留下來，奧氏體轉變為馬氏體。

圖19：上貝氏體、珠光體、網狀鐵素體，部分鐵素體呈針狀向晶內發展。由于加熱溫度高，晶粒粗大，冷卻較慢，鐵素體沿晶析出后奧氏體又繼續進行擴散型轉變。

圖號：圖20

材料：20鋼

工藝情況：退火處理

浸蝕方法：4%硝酸酒精溶液浸蝕

組織說明：

白色晶粒狀為鐵素體，灰黑色塊狀區為細片狀珠光體，黑色細條狀為晶界線。

圖號：圖21

材料：20鋼

工藝情況：熱軋狀態

浸蝕方法：4%硝酸酒精溶液浸蝕

組織說明：

鐵素體和珠光體，呈帶狀組織分布，鐵素體晶粒度為7~8級。

20鋼是常用的低碳結構鋼，它具有一定的強度，塑性和韌性比較好，而且切削性能和焊接性能良好，可用來制造要求不高的一般機械結構的零件和設備，也常作滲碳用鋼。

在熱軋狀態下，組織沿軋制方向分布，并有呈條狀分布的硫化物或硅酸鹽夾雜分布其間。

圖號：圖22

材料：20鋼

工藝情況：正火處理-加熱至900℃后空冷

浸蝕方法：4%硝酸酒精溶液浸蝕

組織說明：

20鋼經正火處理后獲得的正常組織，白色塊狀為鐵素體，黑色塊狀為片狀珠光體，晶粒比較細小。

20鋼經正火處理以后，其抗拉強度R_(a)可達420N/mm²。屈服強度R_0.2(a_oz)達到250N/mm²，延伸率A(δ)為26%，斷面收縮率Z_(φ)為55%。所以這類鋼可用來制造承受應力不大，而塑性要求較高的機械零件。

圖號：圖23

材料：20鋼

工藝情況：退火處理(加熱至900℃后爐冷)浸蝕方法：4%硝酸酒精溶液浸蝕

組織說明：

白色顆粒為鐵素體，鐵素體晶界明顯，黑色塊狀為珠光體，珠光體的數量約占視場的 25%。鐵素體可看作不含碳(溶碳甚微)的純鐵，而珠光體的含碳量可視為0.80%。根據珠光體的數量，從金相圖可粗略估算出鋼的含碳量，其計算公式為：

圖號：圖24

材料：20G-鍋爐用鋼，相當于20鋼

工藝情況：熱軋態

浸蝕方法：

試樣經由解拋光電解溶液配比：高氯酸400ml、酒精2200ml、甘油200ml)，然后經5%硝酸酒精溶液浸蝕。

組織說明：

鐵素體(晶粒度為6~7級)和黑色珠光體。

20G高壓管為高壓鍋爐用無縫鋼管，其正火工藝規范為加熱溫度900~930℃，在熱軋終軋溫度不低于900℃的情況下可替代正火處理。

在衡量高壓鍋爐無縫鋼管質量時，工藝性能試驗規定有壓扁試驗、擴口試驗和水壓試驗等項目。

20G橫向力學性能應為：抗拉強度R(σ_b)≥400MPa，屈服強度 R_0.2(σ_0.2)≥ 215MPa，延伸率 A(δ₅)≥22%。

圖號：圖25

材料：20G(鍋爐用鋼，相當20鋼)

工藝情況：埋弧自動焊接后600℃保溫2h，去應力處理。

浸蝕方法：4%硝酸酒精溶液浸蝕

組織說明：

圖右上部為焊縫組織，為鐵素體和珠光體，呈柱狀晶分布。圖左下部為熱影響區，為珠光體和鐵素體，呈魏氏組織，晶粒度4級左右。該高壓鍋爐中使用的工件采用埋弧自動焊的方法進行焊接，焊絲材料H08MnA+431焊劑。焊后經600~650℃保溫2h的去應力處理。焊接接頭的金相檢查，表明焊縫質量達到有關標準要求，焊縫區無夾渣、氣孔等缺陷，熱影響區晶粒有所增大，但尚屬正常范圍。

圖號：圖26

材料：20鋼

工藝情況：加熱至950℃，淬入5%NaCl水溶液，180℃回火

浸蝕方法：4%硝酸酒精溶液浸蝕

組織說明：

具有板條狀馬氏體成排的特征，在顯微鏡下為一束束由許多尺寸大致相同并幾乎平行排列的細板條結合起來的組織，每束內的條與條之間以小角度晶界分開，束與束之間有較大的位向差。由于板條狀馬氏體的形成溫度較高，在形成過程中常有碳化物析出，即產生自行回火現象，所以板條馬氏體易受浸蝕，呈現較深的顏色。

圖號：圖27

材料：20鋼

工藝情況：加熱至930℃，淬入5%NaCl水溶液，180℃回火

浸蝕方法：4%硝酸酒精溶液浸蝕

組織說明：

基體為板條狀馬氏體，沿晶界有少量的鐵素體、托氏體和貝氏體析出，硬度為40~44HRC。

外徑46mm，長48mm，壁厚7mm的滾套加熱至900~930℃淬鹽水，基本上能夠淬透。雖有少量的鐵素體、托氏體和貝氏體出現，但對其強度影響不大。板條馬氏體組織的滾套具有高強度和良好韌性，及使用壽命長的特性。采用900℃淬火，變形量相對較小，淬火后表面經磨床加工即可使用。比之采用氣體滲碳、鹽浴淬火、460~500℃回火工藝，本樣品具有更好的抗大能量沖擊性能和耐磨性能。

圖號：圖28

材料：20鋼

工藝情況：加熱至 860℃后隨爐冷卻(退火)組織說明：

透射電鏡金屬薄膜衍襯像，鐵素體組織，圖中顯示了三叉晶界和晶粒，晶內有位錯網絡和位錯纏結特征，鐵素體晶粒內位錯密度一般為10⁵~10⁶cm/cm³。

圖號：圖29

材料：20鋼

工藝情況：930℃淬火

浸蝕方法：4%硝酸酒精溶液浸蝕

組織說明：

透射電鏡二次碳復型圖像，低碳馬氏體的形態呈板條狀。圖中所示為具有不同取向的幾束馬氏體板條形態。

圖號：圖30~圖41

材料：20鋼

浸蝕方法：4%硝酸酒精溶液浸蝕

工藝情況：

加熱至980℃淬10%鹽水，然后再分別經200℃、300℃、400℃、500℃、600℃回火處理。

組織說明：

20鋼高溫淬火后在各種回火狀態下，在光學顯微鏡中觀察到的組織與高倍電子顯微鏡中觀察到的組織形態的對比。

圖30為試樣經加熱保溫后直接淬入鹽水后得到的粗板條狀馬氏體，硬度為HRC40~41。在電鏡下可清晰觀察到板條狀馬氏體中馬氏體束呈不同位向分布，如圖31所示。

圖32為圖30試樣經200℃回火1h后的組織，呈板條狀分布回火低碳馬氏體，硬度為HRC38。在電鏡下見到回火低碳馬氏體中有很細小碳化物析出，如圖33所示。

圖34為圖30試樣經300℃回火1h后的組織，呈回火低碳托氏體，硬度為HRC35~36。在光學顯微鏡下難以分辨析出的碳化物，在電鏡下觀察，可見到較多的細小碳化物，如圖35所示。

圖36為圖30試樣經400℃回火1h后的顯微組織，呈有板條位向，但硬度下降到HRC32.5，屬于回火托氏體組織。在電鏡下觀察如圖37所示，碳化物顆粒細小，析出更多。

圖38為圖30試樣經500℃回火1h后的顯微組織，板條趨于模糊，有碳化物聚集，屬回火索氏體，硬度為HRC26，光學顯微鏡下還是很難分辨，但在電鏡下可以看到碳化物顆粒明顯增大，如圖39所示。

圖40為圖30試樣經600℃回火1h后的回火索氏體組織，馬氏體位向更趨于模糊，硬度最低為HRC20以下，但碳化物顆粒的分辨還是不清晰，只有在電鏡下觀察，可看到碳化物顆粒已長得很大，如圖41所示。