机械工程材料实验指导书1

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1、机械工程材料实验指导书于洋洋刘毛萍动力与机械学院材料工程系II录实验一铁碳合金平衡组织显微分析3实验二钢的非平衡组织观察8实验一铁碳合金平衡组织显微分析一、实验目的1.熟悉碳钢在平衡状态下的显微组织2.熟悉白口铸铁的显微组织3.了解铁碳合金组织的变化规律二、原理概述由铁——碳相图可知铁碳合金的基本相为铁素体、奥氏休和渗碳体，而在室温下仅能看到两个相：铁索体和渗碳体。各种碳钢和白口铁的组织均由这两个和组成。AP+FfP+Fe,Cn

2、P+Fea+L：/Fg七00.772.11436.69FcC/%Fe.C铁索体、渗碳体、珠光体和莱氏体的显微组织特征(1)铁素体(F

3、)碳在a-Fc中的间隙固溶体，用4%硝酸酒精溶液浸蚀后呈白色，亚共析钢中铁素体一般呈块状分布；当含碳量接近于共析成分时,替我素体则呈断续的网状分布于珠光体周围。（2）渗碳体（Fe3C）铁与碳形成的一种间隙化合物，其碳含量为6.69%,质硬而脆，经4%硝酸酒精溶液浸蚀后呈亮白色。若用苦味酸钠溶液浸蚀后呈暗黑色，而铁素体仍为白色，由此可区别铁素体与渗碳体。按照成份和形成条件的不同，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，通常呈不连续薄片状存在于铁素体晶界处，数量很少。

4、（3）珠光体（P）铁索体和渗碳体的机械混合物，铁素体与渗碳体相互混合交替排列形成的层片状组织，在高倍下能看清珠光体中平行相间的宽条铁素体和细条渗碳体，当放大倍数较低时由于显微镜的鉴别能力小于渗碳体片厚度，这时珠光体中的渗碳体就只能看到是一条黑线，珠光体在较低放大倍数下片层不能分辨，呈黑色。高碳工具钢（过共析钢）经球化退火处理后还可以获得球状珠光体。（4）莱氏体（L'd）在室温下是由共品Fe3C珠光体及二次渗碳体所组成的机械混合物。含碳量为4.3%的共晶白口铁，在1148°C时形成市奥氏体和渗碳体组成的共晶体，其中奥氏体冷却吋析出二次渗碳体，并在727°C以下分

5、解为珠光体。莱氏体的显微组织特征是在亮白色的渗碳体基底上相间地分布着暗黑色斑点细条状的珠光体。二次渗碳体和共晶渗碳体连在一起，从形态上难以区分。根据组织特点及碳含量不同，铁碳合金可分为工业纯铁、钢和铸铁三大类。1.工业纯铁。纯铁在室温下具有单相铁索体组织，含碳量V0.02%的铁碳合金通常称为工业纯铁，即由铁素体和少量三次渗碳体组成。工业纯铁的显微组织，其中黑色线条是铁素体的晶界，而白色基底则是铁素体的不规则等轴晶粒，在某些晶界处可以看到不连续的薄片状三次渗碳体。1.钢(1)亚共析钢：亚共析钢的含碳量在0.02-0.77%范围内，其组织有铁索体和珠光体所组成。白

6、色为铁索体，喑黑色为珠光体。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，可以通过宜接在显微镜下观察珠光体和铁素体各口所占面积的百分数，近似地计算出钢的含碳量，即碳含量~PX0・8%,其中P为珠光体所占面积百分数。例如：在显微镜中观察到有50%的面积为珠光体，50%的面积为铁素体则此钢的含碳量为C%二竺空二0.4%(室温100下铁素体含碳量极微，约为0.008%,可忽略不计)即相当于40钢。(2)共析钢含硫量为0.77%的碳钢称为共析钢，它由单一的珠光体组成。(3)过共析钢含碳量超过0.77%的碳钢称为过共析钢，它在室温下的组织由珠光体和

7、二次渗碳体组成。钢中含碳量越多，二次渗碳体数量就越多。过共析钢的显微组织，组织形态为层片相间的珠光体和细小网络状渗碳体，经硝酸酒精溶液浸蚀后珠光体呈暗黑色，而二次渗碳体呈白色细网状。2.铸铁(1)亚共晶白口铁含碳量＜4.3%的白口铸铁称为亚共晶白口铸铁。在室温下组织为珠光体，二次渗碳体和莱氏体。用硝酸酒精溶液浸蚀后在显微镜下呈黑色枝晶状的珠光体，珠光体外的白亮圈为Fe3CII和斑点状的莱氏体。(1)共晶白口铸铁共晶白口铸铁的含碳量为4.3%,它在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及斑点状，渗碳体呈亮口色鱼骨状。(2)过共

8、晶白口铸铁含碳量大于4.3%的白口铸铁称为过共品白口铸铁，在室温下的组织由一次渗碳体和莱氏体组成。作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底上分布着亮白色粗大条片状的一次渗碳体。三、实验内容1.每人制备一块显微分析试样2.观察分析亚共析钢（20钢和45钢）共析钢（T8）、过过共析钢（T12）、亚共晶白口铁、共品白口铁、过共晶白口铁、工业纯铁的显微组织，并画出组织示意图。3.观察自己制备的试样，并确定属于上述的哪一类。四、实验报告要求1.实验目的和内容2.画出上述各种试样的组织示意图，并注明材料名称、含碳量、浸蚀剂和放大倍数。显微组织画在直

9、径为30mm的圆内，并将组织组成物名称