金属学与热处理实验指导书.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、观察和分析铁碳合金（碳钢和白口铸铁）在平衡状态下的显微组织，2、结合课堂内容了解含碳量对铁碳合金中的相及组织组成物的本质、状态和相对量的影响。3、熟悉金相显微镜的基本原理、构造及使用。二、实验仪器与设备XJP-6A双目金相显微镜（配数字图像采集系统）、XJP-3C双目金相显微镜。三、概述铁碳合金的显微组织是研究和分析钢铁材料性能的基础。所谓平衡状态的显微组织是指合金在极为缓慢的冷却条件下（如实际生产中的退火状态，即接近平衡状态）所得到的组织。根据课堂讲授的Fe-Fe3C相图中可以看出，所有碳钢和白口铸铁的室温组织均由铁素体（F）和渗碳体（Fe3

2、C）的这两个基本相组成。但由于含碳量不同，铁素体和渗碳体的相对量、析出条件以及分布情况均有所不同，因而呈现各种不同的组织形态。铁碳合金的基本组织及特征（1）铁素体（F）用3～4%硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下呈现明亮的等轴晶粒；亚共析钢中铁素体呈块状分布，当含碳量接近于共析成分时，铁素体则呈断续的网状分布于珠光体周围。（2）渗碳体（Fe3C）是Fe与C的化合物，含量为6.69%，质硬而脆，耐腐蚀。经3--4%硝酸酒精溶液浸蚀后，Fe3C呈亮白色；若用苦味酸钠浸蚀，则Fe3C被染成暗黑色或综红色。按成分和形成条件的不同，Fe3C可呈现不同的形态。Fe3CⅠ是直接从液体中析出的，故在白口铸

3、铁中呈粗大的条件片状；Fe3CⅡ是从奥氏体中析出的，往往呈网络状沿奥氏体晶界分布；Fe3CⅢ是由铁素体中析出，通常呈不边疆薄片状存在于铁素体晶界处，数量极微，可忽略不计。（3）珠光体（P）是F与Fe3C的机械混合物，在一般退火处理情况下（近于平衡状态）是由铁素体与渗碳体相互混合交替排列形成的层片状组织。经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组织。在高倍放大时能清楚地看到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吸能看到是一条黑线，当组织较细或放大倍数再低时，珠光体的片层就不

4、能分辩，而呈黑色。（4）莱氏体（Ld）是在室温时珠光体及二次渗碳体和渗碳体组成的机械混合物。如含碳量为4.3%的共晶白口铸铁在1147℃时形成由奥氏体和渗碳体组成的共晶体，其中奥氏体冷却时析出Fe3CⅡ,并在727℃以下分解为珠光体。莱氏体的显微组织特征是在亮白色的渗碳体基低上相间地分布着暗黑色斑点及细条状的珠光体。二次渗碳体和共晶渗碳体连在一起，从形态上难以区分。四、实验内容观察、分析下表所列试样的组织，绘制组织示意图，并根据显微组织近似地确定亚共析钢（20钢或45钢）中的平均含碳量。序号样品名称腐蚀剂显微组织1工业纯铁4％硝酸酒精F220钢4％硝酸酒精F+P345钢F+P4T8钢P

5、5T12钢P+Fe3Cll6亚共晶白口铁P+Fe3CⅡ+Ld‘7共晶白口铁Ld‘8过共晶白口铁Fe3CⅠ+Ld五、实验报告要求1、说明本次实验的目的。2、绘制试样的组织，并注明材料名称、含碳量、（浸蚀剂）和放大倍样。显微组织图画在直径为30mm的园内，并装组织组成物名称以箭头引出标明。3、根据所观察的显微组织近似地确定和估算亚共析钢的含碳量。