铁碳合金平衡组织观察实验报告23

实验3 铁碳合金平衡组织观察一、实验目的1．认识铁碳合金的平衡组织。

2．了解含碳量对铁碳合金平衡组织的影响规律。

．二、概述铁碳合金的显微组织是研究和分析铁碳材料性能的基础，所谓平衡状态的显微组织是指合金在极为缓慢的冷条件下（退火状态，即接近平衡状态）所得到的组织。

因此我们可以根据Fe －Fe3C相图来分析铁碳合金在平衡状态下的显微组织（图1-1所示）。

图1-1 Fe－Fe3C相图铁碳合金的平衡组织主要是指碳钢和白口铸铁组织，其中碳钢是工业上应用最广泛的金属材料，它们的性能与其显微组织密切有关。

此外，对碳钢和白口铸铁显微组织的观察和分析，有助于加深对Fe－Fe3C相图的理解。

从Fe－Fe3C相图上可以看出，所有碳钢和白口铸铁的室温组织均由铁素体（F）和渗碳体（Fe3C）这两个基本相组成。

但是由于含碳量不同，因而呈现各种不同的组织形态。

用侵蚀剂显露的碳钢和白口铸铁，在金相显微镜下具有下面几种基本组织。

1．工业纯铁(C<0．02％)，显微组织是单相铁素体，如图11.1。

2．碳钢随含碳量不同可分为：亚共析钢(含C<0．8％)；共析钢(含C：0．8％)，过共析钢(0．8％<含C<2．06％)。

共析钢的显微组织是片状铁素体和渗碳体的机械混合物，由于试片浸蚀后表面具有珍珠的光泽，故称为珠光体，其显微组织如图11.2图11.1 图11. 2材料：工业纯铁材料：T8(0．8％C)处理方法：退火热处理方法；退火腐蚀剂：4％HNO3，酒精溶液腐蚀剂：4％HNO3，酒精溶液显微组织：铁素体(白亮块是晶显微组织：珠光体，(白亮基体粒，黑线是晶粒边界) 是铁素体，细夹条是渗碳体)放大倍数：100×放大倍数；400×图中的白亮基体是铁素体，细夹条是渗碳体，黑线是铁素体和渗碳体的相界面。

如放大倍数低或片层过薄时，则看不到片层结构，而呈暗黑色块状物。

亚共析钢的显微组织是由铁素体与珠光体组成。

实验2 铁碳合金的平衡组织观察【实验目的】1．研究和了解典型成分的铁碳合金在平衡状态下的显微组织。

2．分析化学成分(碳的质量分数)对铁碳合金在平衡状态下的显微组织的影响，从而进一步加深了对铁碳合金的化学成分、组织与性能之间的相互关系的理解。

【实验原理概述】用浸蚀剂显现的碳钢和白口铸铁，在金相显微镜下具有下面几种基本组织形态：1．铁素体(F)用4％的硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下呈现明亮白色的多边形等轴晶粒。

当钢中的碳的质量分数较多时，铁素体呈块状分布。

当钢中的碳的质量分数接近于共析成分时，铁素体则成为断续的网状分布于珠光体的晶界周围。

2．渗碳体(F3C)用4％的硝酸酒精溶液浸蚀后，渗碳体呈亮白色，若用苦味酸钠溶液浸蚀，则渗碳体呈黑色，而铁素体仍为白色，由此可区别铁素体和渗碳体。

渗碳体的形态可能呈片状，也可能呈条状、颗粒状、带状或网状等形态。

3．珠光体(P)在一般退火状态下，它是由铁素体和渗碳体相互混合交替排列形成的层片状组织。

用4％的硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下可观察到铁素体和渗碳体均呈白色，但在不同放大倍数的显微镜下看到的珠光体组织特征也不相同。

在高倍放大时，能清楚地看到珠光体是由平行相间的宽条铁素体和窄条渗碳体组成，都呈白亮色，而其相界呈黑色。

当显微镜放大倍数较低时，显微镜的鉴别能力小于渗碳体的片层的厚度，这时看到的珠光体中的渗碳体是一条黑线。

当组织较细而放大倍数较低时，珠光体的片层就不能分辨，而呈黑色。

4．莱氏体(L d′)用4％的硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下可观察到亮白色的渗碳体的基体上分布着许多暗黑色的点状及细条状的珠光体，二次渗碳体和共晶渗碳体连在一起，从形态上无法区分。

【金相显微镜的外部构造与使用】金相显微镜的种类和型式很多，常见的有台式，立式和卧式金相显微镜三大类。

金相显微镜的构造通常由照明系统、光学系统、机械调节系统等主要部分组成。

教学用的金相显微镜的结构如图3所示。

图3 XJB—l型金相显微镜外形结构图1-载物台；2-物镜；3-转换器；4-传动箱；5-微动调节手轮；6-粗动调节手轮；7-光源；8-偏心圈；9-试样；10-目镜；11-目镜筒；l2-固定螺钉；13-调节螺钉；14-视场光阑；15-孔径光阑1．显微调焦装置在金相显微镜的两侧有粗动调节手轮6和微动调节手轮5，两者在同一轴上，随着粗调手轮的转动，通过内部的齿轮传动，使支撑载物台1的架臂，做上下运动。

铁碳合金平衡组织观察精讲实验报告实验四铁碳合金平衡组织观察一、实验目的：1．了解铁碳合金在平衡状态下的显微组织。

2．分析成分对铁碳合金显微组织的影响，从而理解成分、组织与性能之间的相互关系。

二、实验原理及内容：铁碳合金的显微组织是研究和分析钢铁材料性能的基础，平衡组织指合金在极其缓慢的冷却速度下得到的组织。

在实验条件下，退火态的铁碳合金组织可以看成平衡组织。

铁碳合金平衡组织是指碳钢和白口铸铁组织，其中碳钢是工业上应用最广的金属材料，它们性能与其显微组织密切相关。

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。

图5-1 Fe－FeC相图3从—相图上可以看到所有的碳钢和白口铸铁在室温时的组织均由铁素体（F）和渗碳体（）这两个基本相组成，但是由于含碳量的不同，铁素体和渗碳体的相对数量、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，其性能也各不相同。

2.几种基本组织组成物用侵蚀剂显露的碳钢和白口铸铁，在金相显微镜下具有下面几种基本组织组成物。

表1 各种铁碳合金在室温下的平衡组织3、各种组成相或组织组成物的特征a) 铁素体(F)是碳溶于α-Fe 的固溶体。

铁素体为体心立方晶格。

具有磁性及良好的塑性，硬度较低，一般为80HB ～120HB ，经3％～5％硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下观察呈白色晶粒，见工业纯铁的组织(如图1所示)。

亚共析钢中，随着钢中碳质量分数的增加，珠光体量增加而铁素体量减少。

铁素体量较多时，呈块状分布(如图2所示)。

当钢中碳质量分数接近共析成份时，铁素体往往呈断续的网状，分布于珠光体的周围(如图3所示)。

合金类型碳质量分数，ω(C) 显微组织工业纯铁≤0.0218% 铁素体(F) 碳钢亚共析钢共析钢过共析钢0.0218%---0.77% 0.77% 0.77%---2.11% 铁素体(F)+珠光体(P) 珠光体(P) 珠光体(P)+二次渗碳体(Fe3C Ⅱ) 白口铸铁亚共晶白口铸铁共晶白口铸铁过共晶白口铸铁 2.11%---4.3% 4.3% 4.3%一6.69% 珠光体(P)+二次渗碳体(Fe3C Ⅱ)+莱氏体(Ld ＇) 莱氏体(Ld ＇) 一次渗碳体(Fe3C Ⅰ) +莱氏体(Ld ＇)b)渗碳体(Fe3C)是铁与碳形成的复杂结构的间隙化合物，它的碳质量分数为6.69％，抗浸蚀能力较强。

“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名称）。

实验 Fe－Fe3C相图观察一、实验目的1．认识铁碳合金的平衡组织。

2．了解含碳量对铁碳合金平衡组织的影响规律。

3．加深对平衡状态下碳钢的成分、组织、性能间关系的认识。

二、实验原理铁碳合金的显微组织是研究和分析铁碳材料性能的基础，所谓平衡状态的显微组织是指合金在极为缓慢的冷条件下（退火状态，即接近平衡状态）所得到的组织。

因此我们可以根据Fe－Fe3C相图来分析铁碳合金在平衡状态下的显微组织（图1-1所示）。

图1-1 Fe－Fe3C相图铁碳合金的平衡组织主要是指碳钢和白口铸铁组织，其中碳钢是工业上应用最广泛的金属材料，它们的性能与其显微组织密切有关。

此外，对碳钢和白口铸铁显微组织的观察和分析，有助于加深对Fe－Fe3C相图的理解。

从Fe－Fe3C相图上可以看出，所有碳钢和白口铸铁的室温组织均由铁素体（F）和渗碳体（Fe3C）这两个基本相组成。

但是由于含碳量不同，因而呈现各种不同的组织形态。

用侵蚀剂显露的碳钢和白口铸铁，在金相显微镜下具有下面几种基本组织。

1．铁素体（F）——碳在α-Fe中形成的固溶体。

铁素体为体心立方晶体，具有磁性及良好塑性，硬度较低。

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，黑色网是晶界，这是因为晶粒晶界耐腐蚀性不同，而且各晶粒的位向不同呈现不同的颜色；亚共析钢中铁素体呈块状分布；当含碳量接近共析成分时，铁素体则呈断续的网状分布于珠光体周围。

2．渗碳体（Fe3C）——是铁与碳形成的一种化合物，其碳含量为6.69%，质硬而脆，耐腐蚀性强，经3-4%硝酸酒精溶液浸蚀后，渗碳体呈亮白色。

按照成分和形成条件的不同，渗碳体可呈现不同的形态：一次渗碳体（初生相）是直接由液体中析出的，故在白口铸铁中呈粗大的条片状；二次渗碳体（次生相）是从奥氏体中析出的，往往呈网状沿奥氏体晶界分布；三次渗碳体是由铁素体中析出的，通常是不连续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）一是铁素体和渗碳体的机械混合物。

铁碳合金的平衡组织变化：实验观察与分析铁碳合金是一种普遍用于制造机械零件的金属材料。

在不同的加工和热处理条件下，铁碳合金的组织会发生不同的变化。

本实验通过观察不同温度和时间下铁碳合金的组织变化，探究其平衡组织的形成条件和特征。

实验装置：
本实验采用常见的金相显微镜观察技术。

所用样品为铁碳合金薄片，加工后表面打磨光洁，试验中分别在600°C、700°C和800°C 温区下加热处理，时间分别为1、3、5小时。

加热结束后，将样品拿出冷却，制作成金相样品，并用光学显微镜观察样品的组织。

实验结果：
经观察，不同加工条件下铁碳合金的组织形成和变化过程如下：
①在600°C温度条件下，热处理1小时后，铁碳合金的组织为珠光体；
②在700°C温度条件下，分别热处理1、3、5小时后，铁碳合金的组织为珠光体和铁素体共存；
③在800°C温度条件下，热处理1小时后，铁碳合金的组织为铁素体；
经过3小时、5小时的加热处理，铁碳合金的组织均为铁素体。

实验分析：
铁碳合金的平衡组织受到加工温度、时间和碳含量的影响。

本实验中，随着加工温度的升高和时间的延长，铁碳合金的珠光体逐渐转变为铁素体。

这是由于铁素体比珠光体更具稳定性，因此在高温下更容易形成。

同时，铁素体的塑性、韧性和硬度也与珠光体不同，不同的铁碳合金组织结构也影响着其性能和用途。

结论：
本实验通过观察不同加工条件下铁碳合金的组织变化，得出了铁碳合金在不同温度和时间下形成平衡组织的条件和特征。

这对于了解铁碳合金的性能与应用、指导加工工艺和热处理工艺具有重要意义。

实验报告铁碳合金平衡组织观察和分析一、实验目的1．了解并熟悉金相显微镜的使用方法2．通过观察和分析，熟悉铁碳合金在平衡状态下的显微组织。

3. 了解铁碳合金中的相及组织组成物的本质、形态及分布特征。

加深对铁碳合金的成分、组织和性能之间关系的理解。

二、实验内容1．观察表中所列金相样品的显微组织，研究每一个样品的组织特征，并联系铁碳相图分析其组织形成过程。

编号材料工艺浸蚀剂1 工业纯铁退火4％硝酸酒精溶液2 亚共析钢（20钢）退火4％硝酸酒精溶液3 亚共析钢（45钢）退火4％硝酸酒精溶液4 共析钢（T8钢）退火4％硝酸酒精溶液5 亚共晶白口铸铁铸造4％硝酸酒精溶液6 过共晶白口铸铁铸造4％硝酸酒精溶液三、实验报告要求1.画出所观察样品的显微组织示意图。

用箭头和代表符号标明各组织组成物，并注明试样编号、材料名称、热处理状态、放大倍数和浸蚀剂。

2.根据所观察的组织，说明碳含量对铁碳含金的组织和性能影响的大致规律。

四、思考题渗碳体有哪几种？它们的形态有什么差别？附录二金相试样的制备金相样品的制备一般包括取样、镶嵌、磨制、抛光、浸蚀等工序。

现简述如下：一、取样和镶嵌取样部位及观察面的选择，必须根据被分析材料或零件的失效分析特点、加工工艺的性质，以及研究目的等等因素来确定。

进行失效分析研究时，应在失效部位完整地取样。

对于轧材，研究非金属夹杂物的分析和材料表面缺陷时，应垂直于轧制方向（即横向）取样；研究夹杂物的类型、形状、材料变形度、带状组织等时，应平行于轧制方面上（即纵向）取样。

对热处理后的零件，因为组织较均匀可任意选择取样部位和方向；对于表面处理过的零件，在表面部位取样，要能较全面地观察到整个表面层的变化。

取样时要注意方法，要避免因取样导致观察面的组织变化。

一般软材料可用锯、车等方法；硬材料可用水冷砂轮切片机场割或电火花线切割；硬而脆的材料则可用锤击；大件可用氧割。

等等。

试样大小一般以手拿操作方便即可（如直径10~15mm，高10mm的圆柱体）。

铁碳合金平衡组织观察与分析材料工程1601实验者：王XX 学号：1703XXXXX一实验目的1、区别和研究铁碳合金（碳钢和白口铸铁）在平衡状态下的显微组织；2、分析含碳量对铁碳合金显微组织的影响，加深理解成分、组织与性能之间的相互关系。

二概述铁碳合金的显微组织是研究钢铁材料性能的基础。

铁碳合金平衡状态的组织是指合金在极为缓慢的冷却条件下(如退火状态)所得到的组织，其相变过程均按Fe—Fe3C相图进行，所以我们可以根据该相图来分析铁碳合金的平衡组织。

图3-1 Fe-Fe3C相图如图3—1所示，所有碳钢和白口铸铁在室温下的组织均由铁素体（F）和渗碳体（FeC）这两个基本相所组成。

只是因含碳量不同，铁素体和渗碳体的相对数量、析出条件以及分布情况各有所不同，因而呈各种不同的组织形态，见表4—1。

碳钢和白口铸铁在金相显微镜下具有下面几种基本组织：表4—1 各种铁碳合金在室温下的显微组织及良好的塑性，硬度较低。

用3—4％硝酸酒精熔液浸蚀后，在显微镜下呈现明亮色的多边形晶粒：亚共析钢中，铁素体呈块状分析；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（FeC）是铁与碳形成的一种化合物，其含碳量为6．67％。

当用3～4％硝酸酒精溶液浸蚀后，渗碳体呈亮白色，若用苦味酸钠溶液浸蚀，则渗碳体呈黑色而铁素体仍为白色。

由此可区别铁素体与渗碳体。

此外，按铁碳合金成分和形成条件不同，渗碳体呈观不同的形态：一次渗碳体(初生相)直接由液体中析出，在白口铸铁中呈粗大的条片状；二次渗碳体(次生相)从奥氏体巾析出，呈网络状沿奥氏体晶界分布，经球化退火，渗碳体呈颗粒状。

（3）珠光休（P）是铁素体和渗碳体的机械混合物，浸蚀后可观察到两种不同的组织形态：1）片状珠光体它是由铁素休与渗碳体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，可以看到具存不同特征的层片状组织。

在高倍放大时（照片4—1），能清楚地看到珠光体中平行相间的宽条铁素休和细条渗碳体。

实验三 铁碳合金平衡组织的观察一、 实验目的：1. 观察铁碳合金在平衡状态下的显微组织特征。

2. 掌握铁碳合金成分，组织性能之间的变化规律。

二、 概述铁和碳组成的合金称为铁碳合金，铁碳合金的平衡组织，可根据铁碳相图来分析，由相图可知所有铁碳合金在室温下的组织均由铁素体和渗碳体二个相组成，随着钢中碳的质量分数的增加，铁素体和渗碳体的相对数量不同，分布形态不同造成了组织和性能差异很大。

（一）铁碳合金室温下基本相和组织组成物的基本特征1.铁素体（F ） 是碳溶入α-Fe 中的间隙固溶体，晶体结构为体心立方晶格，具有良好的塑韧性，但强度硬度低，经4%硝酸酒精浸蚀呈白色多边形晶粒，在不同成分的碳钢中其形态为块状和断续网状。

2.渗碳体（Fe 3C ） 是铁与碳形成的化合物，含碳量为6.69%。

晶格为复杂的八面体结构，硬度高，脆性大，用4%的硝酸酒精浸蚀后呈白色，用碱性苦味酸钠热蚀后呈黑色，用此法可以区分铁碳合金中的渗碳体和铁素体。

由铁碳相图知，随着碳的质量分数的不同，渗碳体有不同的形态，一次渗碳体是由液态直接析出的渗碳体，呈白色长条状；二次渗碳体是从奥氏体中析出的渗碳体，呈网状分布，三次渗碳体是从铁素体中析出的渗碳体，沿晶界呈小片状，共晶渗碳体在莱氏体中为连续基体，共析渗碳体是同铁素体交替形成呈交替片状。

3.珠光体（P ） 是铁素体与渗碳体的机械混合物，在平衡状态下，铁素体和渗碳体是片层相间的层状组织。

在高倍下观察时铁素体和渗碳体都呈白色，渗碳体周围有圈黑线包围着，在低倍下当物镜的鉴别能力小于渗碳体厚度的时候，渗碳体就成为一条黑线。

见图3-1。

（二）铁碳合金相图的分析在铁碳状态图上，根据碳的质量分数的不同，铁碳合金分为工业纯铁，碳钢及白口铸铁。

图2-1不同放大倍数下珠光体的显微组织 a （15000×）b （400×）3-11.工业纯铁 碳的质量分数小于0.0218%的铁碳合金称为工业纯铁。

实验四铁碳合金平衡组织观察一、实验目的：1．了解铁碳合金在平衡状态下的显微组织。

2．分析成分对铁碳合金显微组织的影响，从而理解成分、组织与性能之间的相互关系。

二、实验原理及内容：铁碳合金的显微组织是研究和分析钢铁材料性能的基础，平衡组织指合金在极其缓慢的冷却速度下得到的组织。

在实验条件下，退火态的铁碳合金组织可以看成平衡组织。

铁碳合金平衡组织是指碳钢和白口铸铁组织，其中碳钢是工业上应用最广的金属材料，它们性能与其显微组织密切相关。

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。

C相图图5-1 Fe－Fe3从—相图上可以看到所有的碳钢和白口铸铁在室温时的组织均由铁素体（F）和渗碳体（）这两个基本相组成，但是由于含碳量的不同，铁素体和渗碳体的相对数量、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，其性能也各不相同。

2.几种基本组织组成物用侵蚀剂显露的碳钢和白口铸铁，在金相显微镜下具有下面几种基本组织组成物。

表1 各种铁碳合金在室温下的平衡组织3、各种组成相或组织组成物的特征a)铁素体(F)是碳溶于α-Fe的固溶体。

铁素体为体心立方晶格。

具有磁性及良好的塑性，硬度较低，一般为80HB～120HB，经3％～5％硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下观察呈白色晶粒，见工业纯铁的组织(如图1所示)。

亚共析钢中，随着钢中碳质量分数的增加，珠光体量增加而铁素体量减少。

铁素体量较多时，呈块状分布(如图2所示)。

当钢中碳质量分数接近共析成份时，铁素体往往呈断续的网状，分布于珠光体的周围(如图3所示)。

b)渗碳体(Fe3C)是铁与碳形成的复杂结构的间隙化合物，它的碳质量分数为6.69％，抗浸蚀能力较强。

经3％～5％硝酸酒精溶液浸蚀后呈白亮色。

一次渗碳体(Fe3CⅠ)是直接从液体中析出的，呈长白条状，分布在莱氏体中；二次渗碳体(Fe3CⅡ)是由奥氏体(A)中析出的，数量较少，皆沿奥氏体晶界析出，在奥氏体转变成珠光体后，它呈网状分布在珠光体的边界上。

铁碳合金平衡组织观察实验-- 实验操作者…….一、实验目的1、研究铁碳合金在平衡状态下的显微组织；2、分析含碳量对铁碳合金显微组织的影响，加深理解成分、组织与性能之间的相互关系；3、了解碳钢的热处理操作；4、研究加热温度、冷却速度、回火温度对碳钢性能的影响；5、观察热处理后钢的组织及其变化；6、了解常用硬度计的原理，初步掌握硬度计的使用。

二、实验设备及材料1、显微镜、预磨机、抛光机、热处理炉、硬度计、砂轮机等；2、金相砂纸、水砂纸、抛光布、研磨膏等；3、碳钢试样。

三、实验内容三个形状尺寸基本相同的试样分别是低碳钢、中碳钢和高碳钢，均为退火状态，不慎混在一起，请用硬度法和金相法区分开。

1、设计实验方案：做实验前完成碳钢的热处理工艺。

2、选定硬度测试参数，一般用洛氏硬度。

3、热处理前后的金相组织观察、硬度的测定。

4、分析碳钢成分—组织—性能之间的关系。

四、实验步骤1、用砂轮打磨试样，获得平整磨面；2、使用金相砂纸按照先粗后细，依顺序进行磨制；3、在抛光机上进行抛光，获得光亮镜面；4、用浸蚀剂浸蚀试样磨面；5、显微镜观察。

五、实验报告每个学生做一种试样，三人为一小组，实验数据共享。

完成实验后，要对实验结果进行认真分析，进行讨论，最后写出详细的实验报告。

从以下几点进行分析讨论：1、三种材料在退火状态下显微组织和性能（硬度）的异同；2、每种材料在热处理前后显微组织和性能（硬度）的异同；3、总结出碳钢成分—组织—性能—应用之间的关系。

各组织如下图所示铁素体工业纯铁3～4％硝酸酒精溶液X100 工业纯铁3～4％硝酸酒精溶液X400··珠光体铁素体20钢3～4％硝酸酒精溶液X100 20钢3～4％硝酸酒精溶液X400铁素体珠光体45钢亚共析钢3～4％硝酸酒精溶液X100 45钢亚共析钢3～4％硝酸酒精溶液X400珠光体铁素体T8钢3～4％硝酸酒精溶液X100 T8钢3～4％硝酸酒精溶液X400单一珠光体T12钢珠光体3～4％硝酸酒精溶液X100 T12钢珠光体3～4％硝酸酒精溶液X400莱氏体一次渗碳体过共晶白口铸铁3～4％硝酸酒精溶液X100 过共晶白口铸铁3～4％硝酸酒精溶液X400珠光体莱氏体亚共晶白口铸铁3～4％硝酸酒精溶液X100 亚共晶白口铸铁3～4％硝酸酒精溶液X400珠光体渗碳体莱氏体(共晶白口铁)3～4％硝酸酒精溶液X100 莱氏体(共晶白口铁)3～4％硝酸酒精溶液X400珠光体二次渗碳体T12钢过共析钢碱性苦味酸钠溶液X100 T12钢过共析钢碱性苦味酸钠溶液X400珠光体铁素体自制试样–亚共析钢3～4％硝酸酒精溶液X100自制试样–亚共析钢3～4％硝酸酒精溶液X400。

铁碳合金平衡组织的显微分析一、实验目的1、认识和熟悉铁碳合金平衡状态下的显微组织特征；2、了解含碳量对铁碳合金平衡组织的影响以及Fe-Fe 3C 相图与平衡组织的关系;3、了解平衡组织的转变规律，并能应用杠杆定律和显微组织图分析碳钢的种类；二、显微组织照片所用到的样品侵蚀剂为硝酸酒精溶液1号样品为工业纯铁，含碳量C%<0.0218%2号样品为20钢，含碳量C%=0.2%放大倍数100X 放大倍数400X铁素体铁素体珠光体珠光体铁素体铁素体4号样品为T7钢，含碳量C%=0.70%5号样品为T8钢，含碳量C%=0.8% 珠光体铁素体铁素体放大倍数400X珠光体珠光体珠光体铁素体铁素体珠光体珠光体7号样品为亚共晶白口铸铁，含碳量2.11%<C%<4.30%8号样品为共晶白口铸铁，含碳量C%=4.30%珠光体珠光体网状渗碳体网状渗碳体珠光体变态莱氏体变态莱氏体变态莱氏体变态莱氏体放大倍数400X9号样品为过共晶白口铸铁，含碳量C%>4.30%自己磨制的样品为45号钢三、分析与讨论含碳量对铁碳合金的组织和性能的影响组织影响随着含碳量的增加,铁碳合金的组织发生以下的变化:α+Fe 3C Ⅲ→α+P(珠光体) →P →P+Fe 3C Ⅱ→P+Fe 3C Ⅱ+L ’d →L ’d →L ’d +Fe 3C Ⅰ随含碳量的增加：工业纯铁中的三次渗碳体的量增加； 亚共析钢中的铁素体量减少； 过共析钢中的二次渗碳体量增加；亚共晶白口铸铁的珠光体和二次渗碳量也减少，共晶渗碳体量增加； 过共晶白口铁中的一次渗碳体和共晶渗碳体量增加。

变态莱氏体变态莱氏体一次渗碳体一次渗碳体铁素体珠光体铁素体珠光体性能影响在C%<1%时，随含碳量的增加，钢的强度，硬度增加，塑性和韧性降低。

在C%>1%时，随含碳量的增加，钢的硬度增加，强度、塑性、韧性都降低。

这是因为Fe3CⅡ成连续网状分布，进一步破坏了铁素体基体之间的连续作用造成的。

铁碳合金平衡组织观察实验在材料科学领域，铁碳合金是一种重要的工程材料，广泛应用于制造业中。

铁碳合金的性能很大程度上取决于其组织结构，而组织结构又受到合金元素含量、冷却速率等因素的影响。

为了更好地了解铁碳合金的组织结构及其性能，科研人员开展了铁碳合金平衡组织观察实验。

铁碳合金是由铁和碳两种元素组成的合金，其主要组织结构包括奥氏体、珠光体和渗碳体。

在铁碳合金的平衡组织观察实验中，科研人员首先需要准备试样，通常是将铁碳合金熔化后浇铸成棒状或片状试样。

接着，科研人员会对试样进行热处理，以达到平衡状态，使合金内部的组织结构稳定下来。

在实验过程中，科研人员会使用金相显微镜等工具对铁碳合金试样进行观察。

通过金相显微镜的放大功能，科研人员可以清晰地看到合金内部的组织结构。

奥氏体呈白色，珠光体呈灰色，而渗碳体通常是黑色的。

通过观察这些组织结构，科研人员可以了解铁碳合金的相对含量、分布情况以及晶粒大小等信息。

通过铁碳合金平衡组织观察实验，科研人员可以研究合金的相变规律、晶粒长大规律以及碳元素在铁碳合金中的扩散规律等重要问题。

这些研究成果对于优化合金的组织结构，提高合金的性能具有重要意义。

除了金相显微镜观察外，科研人员还可以利用电子显微镜、X射线衍射仪等先进仪器对铁碳合金进行更加精细的观察和分析。

这些仪器可以帮助科研人员观察到更细微的组织结构变化，从而更深入地了解铁碳合金的性能特点。

总的来说，铁碳合金平衡组织观察实验是材料科学研究中的重要实验之一，通过这一实验可以揭示铁碳合金的组织结构及其性能之间的关系。

科研人员可以借助这些研究成果，指导工程实践，提高铁碳合金制品的质量和性能。

希望未来能有更多科研人员投入到铁碳合金的研究中，为我国材料科学领域的发展做出更大的贡献。

合金牌号
含碳量
硬度测定方法
硬度值
（在平均值后写出单位）
1
2
3
平均值
20
T12
2. 画出7个平衡态组织，并用引线和符号标出各种组织的名称，在组织示意图下方填写合金名称、合金碳含量、显微组织名称。（不明白问指导老师）
（1）工业纯铁 （2）亚共析钢 （3）共析钢
（4）过共析钢 （5）亚共晶白口铸铁 （6）共晶白口铸铁
铁碳合金平衡组织观察与硬度测定实验报告
一、实验目的
1．通过实验能识别铁碳合金在平衡状态下的显微组织。
2．掌握碳含量对铁碳合金平衡组织形貌及相组成比例的影响。
3．深入理解并掌握平衡态碳素钢的碳含量与组织和力学性能之间的关系。
4．了解常用布氏硬度计、洛氏硬度计的原理、构造，并掌握其操作方法。
二、实验原理
利用金相显微镜观察金属的内部组织和缺陷的方法称为显微分析（或金相分析）。合金在极其缓慢的冷却条件（如退火状态）下所得到的组织称为平衡组织。由典型铁碳合金平衡组织观察可知，铁碳合金室温下的平衡组织均由铁素体和渗碳体两相组成，并且两相组成的相对比例、形状、大小及分布状况均随着合金碳含量的增加而发生变化。由于铁素体和渗碳体两相的力学性能相差悬殊，因此随着合金碳含量的变化，合金的各项力学性能判据将发生变化。
（7）过共晶白口铸铁
3.总结各种硬度试验方法的如何正确选用（特点及适用范围）。
4.根据实验数据说明碳素钢的碳含量与组织、性能之间的关系。
1.金属材料布氏硬度
其计算公式如下：
（2-1）
式中 h——压痕凹陷的深度，mm；
πDh——为压痕的是以一定的压力将压头压入试样表面，以残留于表面的压痕深度来表示材料的硬度。
三、实验设备及材料