实验一 铁碳合金平衡组织观察.doc

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1、实验一铁碳合金平衡组织观察一、实验目的1、观察和识別铁碳合金（碳钢和白口铸铁）在平衡状态下的显微组织特征;2、牢固建立铁碳合金中成分、组织和性能之间的变化规律；3、应用杠杆定律计算碳钢中的含碳量。二、概述研究铁碳合金的平衡组织是分析钢铁材料性能的基础。所谓平衡组织，是指合金在极其缓慢的冷却条件下所得到的组织。图1-1由Fe-Fe3C相图（图1-1）可以看出，铁碳合金的室温平衡组织，均由铁素体、渗碳体［乂分从液体中直接析出的一次渗碳体（F^Ci）；从奥氏体中析出的二次渗碳体（FqCQ；从铁索体中析出的三次渗碳体（

2、FesGQ］两个基本相所组成，但对于不同含碳量的铁碳合金，由丁铁素体和渗碳体的析出条件、相对数量、形态与分布都不同，从而使各类铁碳合金在显微镜下表现出不同的组织形貌。1、工业纯铁工业纯铁是指含碳量低丁•0.02%的铁碳合金。其显微组织由铁素体和三次渗碳体所组成。经4%硝酸酒精溶液浸蚀后铁索体晶粒呈亮白色块状，晶粒和晶粒Z间显出黑线状的晶界。三次渗碳体呈不连续的小白片位于铁素体的晶界处（图1-2)图1-22、共析钢共析钢是指含碳量为0.77%的铁碳合金。共析钢的显微组织全部由珠光体组成。在平衡条件下，珠光体是铁素

3、体和渗碳体的片状机械混合物，经4%硝酸酒精溶液浸蚀后，其铁素体和渗碳体均为亮口色；在较高放大倍数时（60（）倍以上）,能看到珠光体中片层相间的宽条铁索体和细条渗碳体，H两者相邻的边界黑色弯曲的细条。由于珠光体中铁素体与渗碳体的相对量相差较大，按照杠杆定律可计算岀两者相对量的比约为&1,从而形成了铁素体片比渗碳体片宽得多的特征。在中等放大倍数下（400倍左右），因显微镜的分辨能力不够，珠光体屮的渗碳体两侧边界合成一条黑线（图1・3）。在放大倍数更低的情况下（20（）倍左右），铁索体与渗碳体的片层却不能分辨，此时珠

4、光体呈暗黑色模糊状。图1-33、亚共析钢亚共析钢是指含碳量在0.0218%与0.77%Z间的铁碳合金。亚共析钢的显微组织是由先共析铁素体（呈亮白色块状）与珠光体（呈暗黑色）组成（图1・4）,随着含碳量的增加，组织中铁素体量逐渐减少，而珠光体量不断增加，当含碳量大于0.60%时，铁素体由块状变成网状分布在珠光体周囤（见图1・5）图1-4图1-5根据亚共析钢的平衡组织还可用下式估算钢的含碳量：C%=K%X0.77%式中：C%——钢的含碳量；K%——显微组织中珠光体所占视域面积的白分数；0.77%——珠光体含碳量4、

5、过共析钢过共析钢是指含碳量在0.77%%与2.11%Z间的铁碳合金。过共析钢的显微组织是由珠光体和二次渗碳体组成。随着含碳量的增加，二次渗碳体量逐渐增多。经4%硝酸洒精溶液浸蚀后，二次渗碳体呈亮白色网分布在珠光体的周围（图l-6）o若经苦味酸钠溶液煮沸浸蚀后，则二次渗碳体网呈黑褐色。而铁素体仍呈亮白色。在显微分析中，常用此法来区别铁素体网和渗碳体网。图1-65、共晶白口铸铁共晶白口铸铁是指含碳量在4.3%的铁碳合金。共晶白口铸铁在亨温下的显微组织为变态莱氏体。经4%硝酸酒精溶液浸蚀后，莫显微特征为暗黑色粒状或条

6、状珠光体分布在亮白色渗碳体的基体上（图1・7）。图1-76、亚共晶白口铸铁亚共晶白口铸铁是指含碳量在2.11%〜4.3%Z间的铁碳合金。亚共晶白口铸铁的室温组织是由珠光体、二次渗碳体和变态莱氏体所组成。经4%硝酸酒精溶液浸蚀后，其显微特征为暗黑色的树枝状珠光体（保留着初生奥氏体的树枝晶形态）被一圈白色的二次渗碳体所包閑，在其周围分布着变态莱氏体（图1-8）。图1-87、过共晶白口铸铁过共晶白口铸铁是指含碳量大丁4.3%的铁碳合金。过共晶白口铸铁的室温组织是白色长条状的一次渗碳体分布在变态莱氏体基体上（图1-9）

7、。图1-9三、实验设备及材料1、设备普通光学金相显微镜2、材料表M不同含碳量的铁碳合金名称含碳量热处理工艺显微组织浸蚀剂工业纯铁<0.0218%退火F+少嵐FqCin4%硝酸酒精溶液亚共析钢0.45%退火F+P4%硝酸酒精溶液共析钢0.77%退火P4%硝酸酒精溶液过共析钢1.2%退火P+Fe3Cn4%硝酸酒精溶液亚共晶白口铸铁<4.3%铸态P+F5Cii+Ld4%硝酸酒精溶液共晶门口铸铁4.3%铸态Ld4%硝酸酒精溶液过共晶白口铸铁>4.3%铸态Ld+FesCi4%硝酸酒精溶液亚共析钢退火F+P4%硝酸酒椿溶液

8、按上表制备好金相试样。四、实验内容与方法1、在显微镜下观察表中铁碳合金的显微组织。2、估算未知含碳量的亚共析钢中珠光体所占视场面积的白分数。五、实验要求1、学生进入实验室前必须做好实验预习；2、认真阅读实验指导书；3、明确实验冃的、任务、有关原理、操作的主要步骤、注意事项；4、实验过程中必须严格遵守操作规程及注意事项；5、自觉遵守实验室各项规章制度；6、独立完成实验；7、实验报告中要求