铁碳合金平衡组织观察与分析报告

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1、实用标准文案实验四铁碳合金平衡组织观察与分析一、实验目的1、熟悉掌握铁碳合金（碳钢及白口铸铁）在平衡状态下的显微组织。2、分析成分（含碳量）对铁碳合金显微组织的影响，从而加深理解成分、组织与性能之间的相互关系。二、实验原理铁碳合金的显微组织是研究和分析钢铁材料性能的基础，所谓平衡状态的显微组织是指合金在极为缓慢的冷却条件下（如退火状态，即接近平衡状态）所得到的组织。可根据以组织组成物标注的Fe-Fe3C合金相图来分析铁碳合金在平衡状态下的显微组织，如图4–１所示。图4–1以组织组成物标注的Fe-Fe3C合金相图精彩文档实用标准文案铁碳合金的平

2、衡组织主要是指碳钢和白口铸铁组织，其中碳钢是工业上应用最广的金属材料，它们的性能与其显微组织密切相关。此外，对碳钢和白口铸铁显微组织的观察和分析，有助于加深对Fe-Fe3C相图的理解。从Fe-Fe3C相图上可以看出，所有碳钢和白口铸铁的室温组织均由铁素体（F）和渗碳体（Fe3C）这两个基本相所组成。但是由于含碳量不同，铁素体和渗碳体的相对数量、析出条件以及分布情况均有所不同，因而呈现各种不同的组织形态。在Fe-Fe3C相图中，ABCD为液相线，AHJECF为固相线。相图中各特征点的温度、成分及其含义见表4–１。表4–１铁碳相图中各特征点的说明

3、点的符号温度/℃含碳量/%说明A15380纯铁熔点B14950.53包晶反应时液态金属的成分点C11484.3共晶点LC→AE+Fe3C，共晶产物称莱氏体D12276.69渗碳体的熔点E11482.11碳在γ–Fe中的最大溶解度F11486.69共晶反应渗碳体的成分点G9120α–Fe⇋γ–Fe同素异构转变点H14950.09碳在δ–Fe中的最大溶解度J14950.17包晶点LB+δH→AJK7276.69共析反应时渗碳体成分点N13940γ–Fe⇋δ–Fe同素异构转变点P7270.0218碳在α–Fe中的最大溶解度S7270.77共析点AS

4、→FP体+Fe3C，共析产物，称珠光体Q室温0.0008室温下碳在F体中的溶解度Fe-Fe3C相图中有二条水平线（此处不介绍包晶线及包晶反应）：ECF水平线（1148°C）为共晶线，在该线温度下将发生共晶转变：L4.3®A2.11+Fe3C。转变产物为奥氏体和渗碳体的机械混合物，称高温莱氏体（Ld）。PSK水平线（727°C）为共析线，在该线温度下将发生共析转变：A0.77®F0.0218+Fe3C。转变产物为铁素体和渗碳体的机械混合物，称珠光体（P）。共析线又称为A1线。Fe-Fe3C相图中还有固态转变线：GS为A体⇋F体固溶体转变线，又称

5、为A3线；ES线为碳在A体中的固溶线。称为Acm线；PQ线为碳在F体中的固溶线。精彩文档实用标准文案综上所述可见，铁碳合金中的渗碳体根据形成条件不同可分为一次渗碳体Fe3CⅠ（由液相直接析出的渗碳体）、二次渗碳体Fe3CⅡ、三次渗碳体Fe3CIII、共晶渗碳体和共析渗碳体五种。它们分属于不同的组织组成物，区别仅在于形态和分布不同，但都同属于一个相。由于它们的形态和分布不同，所以对铁碳合金性能的影响也不相同。各种不同成分的铁碳合金在室温下的显微组织见表4–1。表4–1各种铁碳合金在室温下的显微组织类型含碳量（%）显微组织浸蚀剂工业纯铁<0.02

6、铁素体4%硝酸酒精溶液碳钢亚共析钢0.02～0.77铁素体+珠光体4%硝酸酒精溶液共析钢0.77珠光体4%硝酸酒精溶液过共析钢0.77～2.11珠光体+二次渗碳体苦味酸钠溶液，渗碳体变黑或呈棕红色白口铸铁亚共晶白口铁2.11～4.3珠光体+二次渗碳体+低温莱氏体4%硝酸酒精溶液共晶白口铁4.3低温莱氏体4%硝酸酒精溶液过共晶白口铁4.3～6.69低温莱氏体+一次渗碳体4%硝酸酒精溶液用浸蚀剂显露的碳钢和白口铸铁，在金相显微镜下具有下面几种基本组织组成物。（1）铁素体（F）：碳在α–Fe中的固容体。铁素体为体心立方晶格，具有磁性及良好塑性，硬度

7、较低。用3～4%硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下呈现明亮的等轴晶粒；亚共析钢中铁素体呈块状分布；当含碳量接近于共析成分时，铁素体则呈断续的网状分布于珠光体周围。（2）渗碳体（Fe3C）：经3～4%硝酸酒精溶液浸蚀后，渗碳体呈亮白色。按照成分和形成条件的不同，渗碳体可以呈现不同的形态：一次渗碳体（初生相）是直接由液体中析出的，故在白口铸铁中呈粗大的条片状；二次渗碳体（次生相）是从奥氏体中析出的，往往呈网络状沿奥氏体晶界分布；三次渗碳体是由铁素体中析出的，通常呈不连续薄片状在于铁素体晶界处，数量极微。（3）珠光体（P）：是铁素体与渗碳体的机械混合物

8、。片状珠光体，是由铁素体与渗碳体交替排列形成的层片状组织，经浸蚀后，在不同放大倍数的显微镜下可以看到不同特征的珠光体组织。高倍放大时能清楚看到珠光体中平行相间的宽条