铁碳合金平衡组织观察

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1、实验二铁碳合金平衡组织观察一、实验目的1.了解金相样品的制备及腐蚀过程；2.了解金相显微镜的构造、成像原理，学习金相显微镜的使用方法；3.了解铁碳合金在平衡状态下高温到室温的组织转变过程；4.分析铁碳合金平衡状态室温下的组织形貌；5．加深对铁碳合金的成分、组织和性能之间关系的理解。6．画出常用铁碳合金的组织形貌。二、实验设备及材料1.光学金相显微镜；2.工业纯铁铁素体、T8钢珠光体显微组织试样；3.试样切割机、砂轮机、预磨机，抛光机、抛光粉；不同型号的金相砂纸；低碳钢、45钢试样等；4.3%硝酸酒精溶液，苦味酸酒精溶液，酒精，棉花，吹风机等

2、。三、原理碳钢合金的显微组织是研究钢铁材料性能的基础。碳钢合金平衡状态的组织是指合金在极为缓慢的冷却条件下（如退火状态）所得到的组织，其相变过程均按相图进行，因此可以根据该相图来分析碳钢合金的平衡组织。如图1所示，含碳量小于2.11％的合金为碳钢，含碳量大于2.11％的合金为白口铸铁。所有碳钢和白口铸铁在室温下的组织均有铁素体（Fe）和渗碳体（Fe3C）这两个基本相所组成。只是因含碳量不同，铁素体和渗碳体的相对数量及分布形态有所不同，因而呈不同的组织形态。图1简化后的Fe-Fe3C状态图1、碳钢和白口的基本组织（1）铁素体(F)是碳在铁中的

3、固溶体。铁素体为体心立方格。具有磁性及良好的塑性，硬度较低。用3％～4％硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下呈现明亮色的多边形晶粒。（2）渗碳体（Fe3C）是铁与碳形成的一种化合物，含碳量为6.69％。用3％～4％硝酸酒精溶液浸蚀后，渗碳体呈亮白色，若用苦味酸钠溶液浸蚀，则渗碳体呈黑色而铁素体仍为白色。（3）珠光体(P)是铁素体和渗碳体的机械混合物，其组织是共析转变的产物。由杠杆定律可以求得铁素体与渗碳体的含量比为8︰1。因此，铁素体厚，渗碳体薄。（4）莱氏体（Ld）奥氏体和渗碳体的共晶混合物，其中奥氏体在继续冷却时析出二次渗碳体，在727℃以下

4、分解为珠光体。2、铁碳体合金室温下显微组织（1）工业纯铁含碳量﹤0.0218％，其显微组织为铁素体。（2）碳钢①共析钢含钢量为0.77％。其显微组织由单一地珠光体组成。如图2所示。②亚共析钢含钢量在0.0218％～0.77％范围内的碳钢合金其组织由先共析铁素体和珠光体所组成，随着含碳量的增加，铁素体的数量逐渐减少，而珠光体的数量则相应地增多，图3、图4为亚共析钢的显微组织，其中亮白色为铁素体，暗黑色为珠光体。③过共析钢含碳量在0.77％与2.11％之间。其组织由珠光体和先共析渗碳体（即二次渗碳体）组成。钢中含碳量越多，二次渗碳体数量就越多。

5、图5为含碳量1.2％的过共析钢的显微组织。组织中存在片状珠光体和网络状二次渗碳体，经浸蚀后珠光体成暗黑色，而二次渗碳体则呈白色网络状。图2共析钢室温显微组织图320钢室温显微组织（250×）（500×）图460钢室温显微组织图5过共析钢(1.2％C)室温显微组织（250×）（3）白口铸铁含碳量大于2.11％的铁碳合金。其中的碳以渗碳体的形式存在，断口成亮白色而得此名。①亚共晶白口铸铁含碳量﹤4.3％，在室温下亚共晶白口铸铁的组织为珠光体、二次渗碳体和莱氏体，如图6所示。用硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下呈现黑色枝晶状的珠光体和斑点状莱氏体，其

6、中二次渗碳体与共晶渗碳体混在一起，不易分辨。②共晶白口铸铁含碳量为4.3％，其室温下的组织由单一的共晶莱氏体组成。经浸蚀后，在显微镜下，珠光体呈暗黑色细条或斑点状，共晶渗碳体呈亮白色，如图7所示。③过共晶白口铸铁含碳量﹥4.3％，在室温时的组织由一次渗碳体和莱氏体组成。用硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下可观察到在暗色斑点状的莱氏体基本上分布着亮白色的粗大条片状的一次渗碳体，其显微组织如图8所示。图6亚共晶白口铁室温图7共晶白口铁室温图8过共晶白口铁室温显微组织（250×）显微组织（250×）显微组织250×）（一）组织特征显微组织特征是指晶粒

7、、相、组织的形状、大小、数量和分布。对于纯金属来说，指的是晶粒的形态、大小和分布，对于合金来说还要研究相和组织特征。铁碳合金的平衡组织是研究和分析钢铁材料的基础，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。铁碳合金的平衡组织主要指碳钢和白口铸铁组织。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）这两个基本相所组织。但由于含碳量不同，铁素体（F）和渗碳体（Fe2C）相对数量、析出条件以及分布情况均有所不同，因为呈现各种不同的组织形态。在金相显微镜下平衡组织一般有下面几种基本组

8、成物。（1）铁素体（F）——是碳α—Fe中的固溶体。铁素体为体心立方晶格、具有磁性及良好塑性，硬度低。用4%硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下呈现明亮的等轴晶粒，亚共折钢中铁素体呈块