铁碳合金平衡组织的显微分析实验.pdf

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1、“铁碳合金平衡组织的显微分析实验”实验报告一、实验目的（1）熟悉室温下碳钢与白口铸铁平衡状态下的显微组织，明确成分-组织之间的关系。（2）进一步熟悉金相显微镜的操作。二、实验原理碳钢与白口铸铁在室温下，其平衡状态下的组织中的基本组成相均为铁素体与渗碳体。但是由于碳含量及处理不同，它们的数量、分布及形态有很大不同，因此在金相显微镜下观察不同铁碳合金，其显微组织也就有很大差异。碳含量小于0.02%的铁碳合金称为工业纯铁。碳含量小于0.006%的工业纯铁显微组织为单相铁素体；碳含量大于0.006%的工业纯铁的显微组织为铁素体和极少量的三次渗碳体。根据碳含量的不同，碳钢可分为亚共析钢、共析钢和过

2、共析钢三类。碳含量为0.77%的铁碳合金为共析钢。其显微组织为片状渗碳体分布于铁素体基体上的机械混合物——珠光体；碳含量小于0.77%的铁碳合金称为亚共析钢。其显微组织为铁素体和珠光图。碳含量大于0.77%的铁碳合金称为过共析钢。其显微组织为珠光体和二次渗碳体。碳含量大于2.11%的铁碳合金为铸铁，不含石墨只含渗碳体相的铸铁称为白口铸铁。碳含量为4.3%铁碳合金称为共晶白口铸铁。室温下其组织为珠光体和渗碳体的机械混合物——莱氏体。碳含量小于4.3%铁碳合金称为亚共晶白口铸铁。其显微组织为莱氏体、珠光体和二次渗碳体。碳含量大于4.3%铁碳合金称为过共晶白口铸铁。其显微组织为莱氏体和一次渗碳

3、体。三、实验装置及试件金相显微镜、碳钢和白口铸铁平衡组织金相试样一套、金相图谱、材料检索表。四、实验步骤（1）领取金相试样一套和金相图谱一本（注意不可用手触摸材料面及显微镜镜头）；（2）打开金相显微镜电源（若有变压器须先接变压器后接电源）；（3）用金相显微镜调整光圈并调焦后逐个观察金相试样的显微组织（观察T8钢时需用400x目镜，其它用100x目镜），并仔细观察其特征。（4）选取5个符合要求的适宜的不同材料画出其显微组织（所画的组织要有代表性；组织中组成物的大小与放大倍数一致，其数量与合金成为相符合；对每个图应按要求标注，记录其序号、材料、状态、浸蚀剂与金相组织，用指引线指明组织组成物的

4、名称）。五、实验结果六、实验结果分析与讨论（1）所观察的金相试样中，珠光体的形态为何有不同？珠光体是铁素体和渗碳体组成的细密机械混合物。经4%硝酸酒精溶液浸蚀后,在不同放大倍数的显微镜下可以观察到不同特征的珠光体组织.当放大倍数较高时可以清晰地看到珠光体中平行排列分布的宽条铁素体和窄条渗碳体;当放大倍数较低时,珠光体中的渗碳体只能看到一条黑线;而当放大倍数继续降低或珠光体变细时,珠光体的层片状结构就不能分辨了,此时珠光体呈黑色的一团。而在球化退火条件下,珠光体中的渗碳体也可观察到呈粒状。（2）在所观察的铁碳合金的组织中，渗碳体有几种形态？分别于材料的性能有什么影响？渗碳体有5种形态。1、

5、一次渗碳体：直接由液态结晶出来的渗碳体，形态是白色长条状。量越多，分布越均匀，材料强度越高。2、二次渗碳体：由奥氏体超出碳溶解度而析出来的，形态是网状的形式分布于珠光体周围。对过共析钢来说，，当含碳量超过1.0%时，钢变得硬、脆、强度下降。3、三次渗碳体：由铁素体超出碳溶解度而析出来的，形态是沿着铁素体晶界分布，以条状或短杆状分布于铁素体晶界。对亚共析钢来说，钢的硬度、强度上升，塑性相应降低。4、共晶渗碳体：共晶反应生成的渗碳体，与奥氏体共同形成莱氏体，形态白色条状，大小不一。对共晶白口铸铁来说，使材料硬而脆，难以切削加工。5、共析渗碳体：共析反应生成的渗碳体，与铁素体共同形成珠光体，形

6、态一般是白色片状。对共析钢来说，硬度、强度上升，塑性、韧性降低。（3）用什么方法可以区别亚共析钢中的铁素体和过共析钢中的渗碳体？亚共析钢中渗碳体与铁素体共同组成片状珠光体。渗碳体片分布于铁素体基体上，但渗碳体片较薄，相对而言，铁素体片较宽；过共析钢中二次渗碳体以网状的形式分布于珠光体周围，珠光体呈暗黑色块状或片状，其外围的白色网状即为渗碳体。（4）根据本人实验观察的试样的组织组成物，由铁碳合金平衡状态图的杠杆定律计算材料的组织组成物百分比含量和含碳量。1、T8钢珠光体：100%含碳量：0.77%2、45号钢0.77−0.45铁素体：∗100%=42.77%0.77−0.02180.45−

7、0.0218珠光体：∗100%=57.23%0.77−0.0218含碳量：0.45%3、T12钢1.2−0.77二次渗碳体：∗100%=32.09%2.11−0.772.11−1.2珠光体：∗100%=67.91%2.11−0.77含碳量：1.2%4、共晶白口铸铁莱氏体：100%含碳量：4.3%5、亚共晶白口铸铁（由于含碳量未知，故通过观察图像得出组织组成物的百分比）莱氏体：10%树枝状珠光体：40%二次渗碳体：50%含碳量：0.1