（一）合金钢

合金钢的显微组织比碳钢复杂，在合金钢中存在的基本相有：合金铁素体、合金奥氏体、合金碳化物(包括合金渗碳体、特殊碳化物)及金属间化合物等。其中合金铁素体与合金渗碳体及大部分合金碳化物的组织特征与碳钢中的铁素体和渗碳体无明显区别，而金属间化合物的组织形态则随种类不同而各异，合金奥氏体在晶粒内常常存在滑移线和孪晶特征。

1.高速钢

高速钢是高合金工具钢，以具有良好的热硬性(或红硬性)著称。这里以典型的W18Cr4V(简称18-4-1)钢为例加以分析研究。

W18Cr4V的化学成分为：0.7-0.8%C，17.5-19%W，3.8-4.4%Cr，1.0-1.4%V，≤0.3%Mo。由于钢中存在大量的合金元素(大于20%)，因此除了形成合金铁素体与合金渗碳体外，还会形成各种合金碳化物(如Fe4W2C、VC等)，这些组织特点决定了高速钢具有优良的切削性能。

(1)高速钢的铸态组织：按组织特点分类，高速钢属于莱氏体钢。图l所示为W18Cr4V钢的铸态组织。显微组织：基体为黑色组织（屈氏体-索氏体）、骨骼状的共晶莱氏体，白色小块状为碳化物。

（2）高速钢的退火组织：高速钢铸态组织极不均匀，特别是共晶组织中粗大碳化物的存在，使钢的性能显著降低，因此，高速钢铸造后必须经过锻造、退火，以改善碳化物的分布状况。图2所示为W18Cr4V钢经锻造及退火后的显微组织，组织中呈亮白色较大块状为一次碳化物，较细小块状为二次碳化物，基体组织是索氏体。

图1W18Cr4V钢铸态组织 图2W18Cr4V钢退火组织

（3）高速钢淬火及回火后的组织高速钢优良的热硬性及高的耐磨，只有经淬火及回火后才能获得。W18Cr4V钢通常采用较高的淬火温度(1270～1280ºC)，以保证奥氏体充分合金化淬火时可在油中或空气中冷却，图3为W18Cr4V钢经1270～1280ºC淬火后的显微组织，其组织为在马氏体（隐晶马氏体）及残余奥氏体的基体上分布着一次碳化物的颗粒。在金相显微镜下观察时，马氏体不易显示。

图3W18Cr4V钢正常淬火组织图4 W18Cr4V钢经淬火回火后的组织

高速钢经淬火后组织中存在相当数量(约30～40％)的残余奥氏体，需经560ºC回火（一般2～3次）加以消除。回火时从马氏体和部分残余奥氏体中析出高度分散的碳化物，降低了残余奥氏体中碳和合金元素的含量，使其稳定性降低，在冷却过程中这些奥氏体就会转变成马氏体。

图4所示为W18Cr4V钢经淬火及560ºC回火后的显微组织，其中呈亮白色块状的为合金碳化物(W2、V4C3)，暗黑色基底是回火马氏体和少量残余奥氏体。

2.不锈钢

不锈钢在大气、海水及化学介质中具有良好的抗腐蚀能力。这里以1Cr18Ni9Ti钢为例加以分析研究。该钢的化学成分为≤0.12％C，17～19％Cr，8～11％Ni，0.6～0.9％Ti。铬在钢中的主要作用是产生钝化作用，提高电极电位而使钢的抗蚀性加强。镍的加入在于扩大g区及降低M，以保证室温下具有奥氏体组织。

lCrl8Ni9Ti钢的热处理方法是进行固溶处理(1050～1100ºC水淬)。图5所示为该钢经1050～1100ºC水淬后的显微组织。组织呈现出单一奥氏体组织并有明显的孪晶。

图51Cr18Ni9Ti钢淬火组织

（二）铸铁

根据石墨的形态、大小和分布情况不同，铸铁分为：灰口铸铁(石墨呈片条状)、可锻铸铁(石墨呈团奖状)和球墨铸铁(石墨呈圆球状)。

1.灰口铸铁

灰口铸铁组织的特征是在钢的基体上分布着片状石墨。根据石墨化程度及基体组织的不同，灰口铸铁可分为：铁素体灰口铸铁，铁素体-珠光体灰口铸铁和珠光体灰口铸铁。图6所示为铁素体灰口铸铁的显微组织，其中石墨呈黑灰色条片状分布在亮白色的铁素体基体上。图7所示为铁素体-珠光体灰口铸铁的显微组织，其中除黑灰色条片状石墨外暗黑色基底为珠光体，亮白色部分为铁素体。

图6铁素体基体灰口铸铁组织         图7铁素体-珠光体基体灰口铸铁组织

2.可锻铸铁

可锻铸铁(又称韧性铸铁)是由白口铸铁经石墨化退火处理而得，其中渗碳体发生分解而形成团絮状石墨。按照基体组织不同，可锻铸铁分为铁素体可锻铸铁和球光体可锻铸铁两类，如图8所示。图8（a）为铁素体可锻铸铁的显微组织，其中石墨呈暗灰色絮状，亮白色晶粒为基体铁素体。图8 (b)为珠光体可锻铸铁的显微组织，在珠光体基体上分布着黑灰色的团絮状石墨。

图8可锻铸铁显微组织

(a)铁素体基体    (b)珠光体基体

3.球墨铸铁

在球墨铸铁中组织中石墨呈圆球状。球状石墨的存在可使铸铁内部的应力集中现象得到改善，同时减轻了对基体的割裂作用，从而充分地发挥了基体性能的潜力，使球墨铸铁获得很高的强度和一定的韧性。

球墨铸铁的显微组织如图9所示。图9 (a)为铁素体基体球墨铸铁的显微组织，其中亮白色晶粒为铁素体基体，黑灰色圆球状为石墨。图9(b)为铁素体-珠光体基体球墨铸铁的显微组织，其中呈暗黑色基底为珠光体，分布在圆球状石墨周围的亮白色基体是铁素体，也称为牛眼状铁素体。

图9球墨铸铁的显微组织

(a)铁素体基体     (b)铁素体-珠光体基体