[精品]铁碳合金平衡组织观察.doc

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1、实验二铁碳合金平衡组织观察一、实验目的1、熟悉碳钢及铸铁在平衡状态下的显微特征;2、分析铁碳合金的平衡组织与含碳量的关系。二、实验说明铁碳平衡相图示分析钢铁材料性能的基础，所谓平衡组织，是合金在极其缓慢冷却条件下得到的组织。如图1所示。Fe-Fe3C平衡组织相图由Fe-Fe3C相图可以看出，铁碳合金的室温平衡组织是有两个基本和组成,即铁素体与渗碳体。但对不同含碳量的合金，由于这两个基本相的相对数量、析出条件、形态、分布不同，因而呈现不同的显微组织特征。其屮渗碳体对合金性能影响很大。在碳钢屮，渗碳体一•

2、般可认为是一个强化相。（-）碳合金室温下基本组织特征1、铁素体（F）碳在a-Fc'

3、»的间隙固溶体，体心立方晶格，平衡态下含碳量低于0.02%o具有磁性及良好塑性，硬度低，经3—4%硝酸酒精侵蚀后，呈白色等轴晶粒，晶界呈黑色，亚共析钢时呈块状，当含碳量接近于共析成分时，则呈连续网状分布于珠光体周围。2、渗碳体（Fe3C）具有复杂晶格结构的间隙化合物，平衡态下含碳量为6.69%,用3—4%硝酸酒精侵蚀后，呈亮白色，若用苦味酸钠溶液热侵后，呈黑褐色，由此可区分铁素体与渗碳体。由于形成条件不同，渗碳体又可分

4、为FC3G（从液体屮析出）、FcsCn（从奥氏体中析出）、Fc3Cni（从铁素体中析出）。3、珠光体（P）铁索体与渗碳体组成的细密机械混合物，平衡态下其含碳量为0.77%。在高倍（600x）显微镜下，可看到珠光体屮片层相间的渗碳体和铁素体互和平行交替排列。在屮等（400x左右）放大倍数下，由于物镜的分辨率低于渗碳体层片厚度，渗碳体两侧边缘线无法分辨而合成一条黑线。在放大倍数更低时（200x左右），铁素体与渗碳体的片层间距都不能分辨，珠光休呈暗黑一片。4、低温莱氏体（LdO珠光体与渗碳体的机械混合物，在

5、平衡状态下，含碳量为4.3%,。其显微组织特征为渗碳体（包括共晶渗碳体和二次渗碳体）白色基体上分布着暗黑色的珠光体。（二）铁碳合金平衡组织的显微分析根据组织特点及碳含量不同，合金可分为工业纯铁、钢、和铸铁三大类。1、工业纯铁含碳量低于0.02%的铁碳合金。其显微组织由单和铁素体和沿晶界分布的少量三次渗碳体。2、碳钢含碳量0.02-2.11%的铁碳合金为碳钢。可分为亚共析钢、共析钢、过共析钢。（1）亚共析钢含碳量为0.02-0.77%的铁碳合金。室温下显微组织为铁素体和珠光体，经4%硝酸酒精侵蚀后，铁素

6、体呈白色块状，珠光体呈喑黑色。随含碳量的增加，珠光体量增多，铁素体量减少，半含碳量大于0.60%时,铁素体呈网状分布在珠光体边界上.根据亚共析钢的平衡组织可用下式估算钢的百分数：C%=P%x0.77%式屮：C%=钢的含碳量卩％=珠光体所占面积（2）共析钢含碳量为0.77%的铁碳合金。其室温下的显微组织为珠光体。（3）过共析钢含碳量为0.77-2.11%范围的铁碳合金。其室温下的组织为珠光体和二次渗碳体。经4%硝酸酒精侵蚀后，二次渗碳体呈白色网状分布在珠光体周围。若经苦味酸液煮沸侵蚀后，则二次渗碳体网呈

7、黑褐色，血亚共析钢小的铁素体网仍呈白色，此方法可区分亚共析钢和过共析钢3、白口铸铁白口铸铁是含碳量在2.11-6.69%之间的铁碳合金。其屮的碳除极少量固溶于铁索体屮外，几乎全部与铁形成渗碳体。这种铸铁的断口呈白亮色，故称之为白口铸铁。按其含碳量及平衡组织不同，又可分为亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁三种。（1）亚共晶白口铸铁含碳量为2.11・4.3%Z间的铁碳合金.室温下组织为珠光体、二次渗碳体和莱氏体，经4%硝酸酒精侵蚀后，喑黑色块状或树枝状的珠光体（保留处境奥氏体的枝晶形态）被一圈白

8、色二次渗碳体所包围，在其周围分布着暗黑色散粒状变态莱氏体。（2）共晶白口铸铁含碳量为4.3%的铁碳合金。其室温下的显微组织为变态莱氏体，即白色渗碳体基体上分布着喑黑色粒状或棒状珠光体。（3）过共晶白口铁含碳量为4.3-6.69%的铁碳合金。其室温下显微组织为白色板条状一次渗碳体分布在变态莱氏体基体上。4、灰口铸铁、球墨铸铁和可锻铸铁含碳量大于2.11%的铁碳合金。碳除少量溶解于基体外，大部分以游离态的石墨形式存在。金属基体分为珠光体、铁素体和珠光体+铁素体三种，形状大小不同的石墨分布在钢的基体上。（1

9、）灰口铸铁碳以部分或全部片状石墨状态分布在三种基体上。断口呈暗灰色，浇注的冷却速度越慢，越有利于促进石墨化。(2)球墨铸铁在熔化的铸铁液屮加入一定量的球化剂(镁、钙、稀土等)后再浇注，是石墨呈球状析出。球状石墨分布在三种不同类型基体上，石墨呈黑色，铁素体呈白色，珠光体呈墨色。(3)可锻铸铁白口铸铁经退火而成。只有铁素体和珠光体两种基体。基体上分布着团絮状石墨，石墨由渗碳体分解而得。(三)实验设备及材料1＞金相显微镜;2、按表1所给金相试样。表1平衡状态下