铁碳合金平衡组织的观察.doc

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1、实验五铁碳合金平衡组织观察一、实验目的：1.了解典型成份的铁碳合金在平衡状态下的显微组织特征。2.分析含碳量对铁碳合金显微组织的煤响，从而加深理解成份、组织和性能Z间的相互关系。二、实验原理：1.铁碳合金平衡状态图铁碳合金的平衡组织是指铁碳合金在极为缓慢的冷却条件下所得到的组织。可以根据铁碳相图（如图5-1所示），来分析铁碳合金在平衡状态下的显微组织。铁碳合金主要包括碳钢和白口铸铁，其室温组织是由铁素体和渗碳体这两个基本相所组成，由于含碳量不同，铁素体和渗碳体的相对数量，析出条件及分布均有所不同，因而呈现各种不同的形态。2.铁碳

2、合金在室温下的组织不同成份的铁碳合金在室温下的显微组织见表5-1。5-1各种铁碳合金在室温下的显微组织工业纯诙<0.02饮索体4%硝酸酒楕溶液亚共析钢0.02〜0.77铁素体+珠光体4%硝酸酒耕溶液共析钢0.77珠光体4%硝酸酒粘溶液钢过共析钢0.77〜2.11珠光体+二次渗碳体苦味酸钠溶液，渗碳体变黑或呈棕红色白亚共晶白口铁2.11-4.3珠光体+二次渗碳体+莱氏体4%硝酸酒耕溶液口共晶白口铁4.3莱氏体谯硝酸酒粘溶液铸过共晶白口铁4.3〜6.69铁莱氏体+—次渗碳体4%硝酸酒耕溶液铁碳合金在金相显微镜下具有下曲四种基木相和组

3、织。铁索体（F）铁索体是碳溶解于a-Fe屮的间隙式固溶体。工业纯铁用4%硝酸洒精溶液浸蚀示，显微镜下呈现白亮色的多边形等轴晶粒；亚共析钢屮的铁素体呈块状分布；当含碳量接近共析成分时，铁素体则呈现断续的网状分布于珠光体周围。渗碳体（FesC）渗碳体是铁与碳形成的金属间化合物，其含碳量为6.69%,质驶而脆，耐腐蚀性强，经4%硝酸酒精浸蚀后，渗碳体呈亮白色，而铁索体浸蚀后呈灰白色，由此可区别铁素体和渗碳体。渗確体可以呈现不同的形态：一次渗碳体直接由液态屮结晶岀，呈粗大的片状；二次渗碳体由奥氏体中的出，常呈网状分布于奥氏体的晶界；三次

4、渗碳体由铁素体屮析出，呈不连续片状分布于铁素体晶界处，数量极微，可忽略不计。珠光体（P）珠光体是铁素体和渗碳体呈片状交替排列的机械混合物。经4%硝酸酒精溶液浸蚀后，在不同放大倍数的显微镜下，可以看到具有不同特征的珠光体纽•织。在高倍放大时能清楚地看到珠光体屮平行相间的宽片铁素体和细片渗碳体；当放大倍数较低时，由于显微镜的鉴别率小，渗碳体片很薄，这时珠光体屮的渗碳体就只能看到的是一条黑线；当组织较细而放大倍数较低时，珠光体的片层就不容易分辨出来，而呈黑色块状。莱氏体(L『)莱氏体在室温时是珠光体和渗碳体所组成的机械混合物。其组织特

5、征是在亮白色的渗碳体基底上相间地分布着暗黑色斑点及细条状珠光体。根据含碳量及纽•织特征的不同，铁碳合金可分为丁•业纯铁，钢和铸铁三大类。T业纯铁含碳量＜0.0218%的铁碳合金通常称为工业纯铁。它为两相组织,即由铁素体和少量三次渗碳体所组成。图5-2所示为工业纯铁的显微组织，其中黑色线条是铁索体的晶界，而亮白色基底则是铁索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.碳素钢的组织(1)亚共析钢图5-345钢的显微组织(400X)亚共析钢的含碳量在0.0218%〜V0.77%范围内，其组织由铁素体和珠光体所

6、组成。随着钢屮含碳量的增加铁索体的数量逐渐减少，而珠光体的数量则相应地增多。图5-3为亚共析钢45钢的显微组织，其屮亮白色为铁素体，暗黑色为珠光体。图5-2工业纯铁的显微组织另外，也可通过直接在显微镜下观察珠光体和铁索体备自所占面积的百分数，近似地计算钢屮的碳含量，即碳含量^PX0.77%,其屮P为珠光体所占一面积百分数。例如：某亚共析钢在显微镜下观察到52%的面积为珠光体，则此钢的含碳量_0.77x52C%~1000.4%(室温下铁素体含碳量极微,约为0.0008%,可忽略不计),此钢相当于40钢。⑵共析钢的组织含碳量0.77

7、%的碳钢称为共析钢，它由单一的珠光体所组成。即由铁素体和渗碳体呈层片状交替排列的机械混合物。如图5-4所示即是T8钢的珠光体显微组织。通过金相显微观察可知，珠光体晶粒Z间没有明显的晶界，片层排列方向大致相同的部分就是一个珠光体晶粒。（3）过共析钢的组织含碳量超过0.77%的碳钢称为过共析钢，它在室温下的组织由珠光体和二次渗碳体所组成。钢屮含碳量越多，二次渗碳体数量就愈多。图5-5所示为T12钢的显微组织。组织形态为层片相间的珠光体和细小的亮H色的网络状渗碳体。图5-4T8钢的显微组织（400X）图5-5T12钢的显微组织（400

8、X）1.铸铁的组织（1）亚共晶白口铸铁含碳量＜4.3%的白口铸铁称为亚共晶H口铸铁。在室温下亚共晶白口铸铁的组织由珠光体、二次渗碳体和莱氏体组成，如图5-6所示。用硝酸酒精溶液浸蚀后在显微镜下，斑点状莱氏体为基体，黑色枝晶组织为珠光体。⑵共晶白口铸铁共晶片口铸铁