金相实验教程文件

金相制备实验一、实验目的1．掌握金属显微试样的制备及金相显微组织显示方法。

2．掌握铁碳合金中的相及组织组成物的本质、形态及分布特征。

3．掌握利用显微镜进行显微组织分析、观察的方法。

二、实验原理（一）金相试样的制备方法：图1-1金相显微试样的制备过程金相显微试样的制备过程包括有如下工序：取样、镶嵌、磨制、抛光、浸蚀等，下面就各道工序加以简要说明：1．取样由于金相组织比较均匀，试样截取可在任一截面进行，确定好部位后就可把试样截下，试样的尺寸通常采用直径为Φ12~15mm，高度（或边长）为12~ 15mm的圆柱体或方形试样，如图1-2所示。

试样的截取方法视材料的性质不同而异，软的金属可用手锯或锯床切割；对硬而脆的材料（如白口铸铁）则可用锤击打下；对极硬的材料（如淬火钢）则可采用砂轮切片机或电脉冲加工等切割。

但是，不论采用哪种方法，在切取过程中均不宜使试样的温度过于升高，以免引起金属组织的变化，影响分析结果。

图1-2 金相试样的尺寸2．镶嵌对于尺寸过于细小的金属丝、片及管等，用手来磨制，显然很困难，需要使用试样夹或利用样品镶嵌机把试样镶嵌在低熔点合金或塑料（如胶木粉，聚乙烯聚合树脂等）中。

3．磨制试样的磨制一般分为粗磨与细磨。

（1）粗磨粗磨的目的是为了获得一个平整的表面，钢铁材料试样的粗磨通常在砂轮机上进行。

但在磨制时应注意：试样对砂轮的压力不宜过大，否则会在试样表面形成很深的磨痕，从而增加了细磨和抛光的困难；要随时用水冷却试样，以免受热的影响而引起组织的变化；试样边缘的棱角如没有保存的必要，可先行磨圆（倒角），以免在细磨及抛光时撕破砂纸或抛光市，甚至造成试样从抛光机上飞出伤人。

当试样表面平整后，粗磨就告完成，然后将试样用水冲洗擦干。

（2）细磨经粗磨后的试样表面虽较平整但仍还存在有较深的磨痕。

因此，细磨的目的就是消除这些磨痕，以获得一个更为平整而光滑的磨面，并为下一步抛光做准备。

细磨是在一套粗细程度不同的金相砂纸上由粗到细依次顺序进行的。

实验一、光学金相显微镜的构造和使用一、[实验目的]1．了解利用金相显微镜观察金相显微组织的原理。

2．掌握金相显微镜的构造、工作原理和使用方法。

3．掌握金相组织图片的获取方法。

二、[实验设备及材料]1．实验主要设备：金相显微镜（LWD200-4XB型号）及其数据采集系统等。

2．实验主要材料：标准样品。

三、[实验原理]1、金相显微镜的成象原理:显微镜放大的光学系统由两级组成。

第一级是物镜，细节AB通过物镜得到放大的倒立实角A1B1。

A1B1的细节虽已为被区分开，但其尺度仍很小，仍不能为人眼所鉴别，因此，还需第二次放大。

第二级放大是通过目镜来完成。

当经第一级放大的倒立实象处于目镜的主焦点以内时，人眼可通过目镜观察到二次放大的A3B3的正立虚象。

观察物体的细节经物镜放大后的实象落到目镜主焦点以内后，人眼观察可看到经两次放大后的虚象。

A3B3虚象就是经物镜和目镜两次放大后的组合物象。

（１）物镜的成象根据几何光学可知，当被观察的物体处于该透镜的一倍焦距与二倍焦距之间时，物体的反射光通过物镜经折射后在透镜的另一侧可以得到一个放大的倒立实像。

为了充分发挥物镜的能力，一般设计时是让被观察物体处于很接近于焦点处，因此计算其放大倍数时可以用物镜的焦距f。

显微镜的成象质量、鉴别能力、有效放大倍数主要决定于物镜，物镜放大倍数：（2）目镜的成象同样据几何光学成象规律可知，当被观察物体处于该透镜的一倍焦距以内时，人眼通过透镜观察，可以在250mm远处看到一个放大了的正立虚象(250mm在这里称为明视距离，目镜放大倍数：（3）显微镜总的放大倍数：显微镜是提供人们观察物体细节的一种仪器，在保证鉴别能力的前题下，将物体放大一定的倍数使达到人眼所能分辨。

因此放大倍数与人眼鉴别能力是相关的。

正常人眼的鉴别能力在明视距离250mm远处为0.15~0.30mm间。

设人眼鉴别能力为e，则根据前述公式可导出：2、金相显微镜的种类、型号很多，按功能可分为：教学型、生产型、科研型。

实验一金相试样的制备一、实验目的1.了解金相试样的制备过程2.掌握钢铁材料金相试样的制备过程及方法二、实验原理金相显微试样的制备可分为以下几个过程：1.取样在金属材料上按观察的目的正确选择位置及方向来截取观察面，例如要求检验机械设备某零件破裂的原因，就应在零件破裂处和远离破裂处分别取样，观察组织的异同，分析比较找出导致破裂的原因。

金属材料的组织因材料的生产工艺不同而有所变化，所以不同工艺生产的坯料或零件进行检验时，取样部位也不同。

例如研究铸件的金相组织，必须从铸件表层到中心同时取样进行观察，根据各部位金相组织的差异，了解合金的偏析程度和结晶组织的变化。

对于热轧型材应同时截取横向及纵向的金相试样。

横向试样垂直于轧制方向截取，主要研究表层缺陷（如脱碳折叠等）及非金属夹杂物的分布；对于很长的轧制型材应在两端和中间各取试样观察，以比较夹杂物的偏析情形。

纵向试样平行轧制方向截取，主要研究非金属夹杂物的形状，以决定夹杂物的类型，同时也可以根据纵向磨面上晶粒拉长的程度，估计冷变形程度以及轧制工艺的情况。

试样的大小形状虽没有明确严格规定，但通常以便于磨制操作及适合所选用的显微镜为宜，一般地金相试样为φ12×12mm 的圆柱体或12×12×12mm 的立方体。

试样可用各种方法切取，切取时根据被检验材料的软硬程度采用不同的方法，一般硬度较低的材料，如低碳钢、中碳钢、灰口铸铁、有色金属等均可用锯、车、刨、铣等机械加工。

硬度较高的材料，如白口铸铁、硬质合金等脆性材料，以及经淬火后的零件，可用锤击法，从击碎的碎片中选出大小适当者作为试样。

对于大断面零件或高锰钢零件等也可采用氧乙炔焰气割，但须预留大于20mm 的余量，以便在试样磨制中将气割的热影响区除掉。

韧性较高的材料通常使用砂轮片切割。

但当砂轮片切割时因局部的发热，可能导致组织发生变化，所以应加强水冷却。

尤其对受热容易发生组织变化的试样，如淬火钢，低温回火钢。

金相试验操作规程
《金相试验操作规程》
一、实验目的
金相试验是用金相显微镜对金属、合金、陶瓷等材料的微观组织进行观察和分析的一种试验方法。

本规程旨在规范金相试验的操作流程，保证试验结果的准确性和可靠性。

二、实验设备和试剂
1. 金相显微镜
2. 金相切割机
3. 金相砂纸、研磨液
4. 金相腐蚀液
5. 磨切样品
三、实验操作步骤
1. 样品准备：将待测样品切割成适当大小，并用砂纸和研磨液对其进行磨光处理，直到表面平整光滑。

2. 腐蚀处理：将磨削后的样品放入金相腐蚀液中浸泡一定时间，以去除样品表面的氧化物或其他杂质。

3. 显微观察：将处理后的样品放入金相显微镜中进行观察，以分析样品的微观组织结构和相态组成。

4. 图像记录：对观察到的组织结构和相态进行记录，可以使用相机或显微镜自带的拍摄功能进行图像记录。

四、实验注意事项
1. 操作时要佩戴防护眼镜和手套，避免腐蚀液和其他试剂溅到
皮肤或眼睛。

2. 使用金相切割机时需注意安全，严禁擅自操作。

3. 操作结束后要及时清洁实验台面和设备，保持实验环境整洁。

五、实验结果分析
根据实验得到的图像和观察结果，可以对样品的微观组织结构和相态进行分析，进而得出材料的性能特征和相变规律。

六、实验结论
根据实验结果分析，得出对样品材料的结构、性能和变化进行总结和归纳，为进一步的材料研究和工程应用提供参考。

以上即为《金相试验操作规程》的相关内容，希望能为金相试验工作者提供指导和参考。

机械工程材料实验指导书西安交通大学材料科学与工程学院《机械工程材料》课程组顾美转编目录金相显微分析基础知识（一）光学金相显微镜的一些基础知识概述 2—12（二）金相样品的制备方法概述 13—19实验一金相显微镜的使用与金相样品的制备 20—28实验二碳钢和铸铁的平衡组织和非平衡组织的观察与分析 29—392004．1金相显微分析基础知识金相分析在材料研究领域占有十分重要的地位,是研究材料内部组织的主要手段之一。

金相显微分析法就是利用金相显微镜来观察为之分析而专门制备的金相样品，通过放大几十倍到上千倍来研究材料组织的方法。

现代金相显微分析的主要仪器为：光学显微镜和电子显微镜两大类。

这里仅介绍常用的光学金相显微镜及金相样品制备的一些基础知识．（一）光学金相显微镜的一些基础知识概述一．金相显微镜的构造金相显微镜的种类和型式很多，最常见的有台式、立式和卧式三大类。

金相显微镜的构造通常由光学系统、照明系统和机械系统三大部分组成，有的显微镜还附带有多种功能及摄影装置。

目前，已把显微镜与计算机及相关的分析系统相连，能更方便、更快捷地进行金相分析研究工作。

1．光学系统：其主要构件是物镜和目镜，它们主要起放大作用。

并获得清晰的图象。

物镜的优劣直接影响成象的质量。

而目镜是将物镜放大的象再次放大。

2．照明系统：主要包括光源和照明器以及其它主要附件（1）光源的种类：包括白炽灯（钨丝灯）、卤钨灯、碳弧灯、氙灯和水银灯等。

常用的是白炽灯和氙灯，一般白炽灯适应于作为中、小型显微镜上的光源使用，电压为6—12伏，功率15—30瓦。

而氙灯通过瞬间脉冲高压点燃，一般正常工作电压为18伏，功率为150瓦，适用于特殊功能的观察和摄影之用。

一般大型金相显微镜常同时配有两种照明光源，以适应普通观察和特殊情况的观察与摄影之用。

（2）光源的照明方式：主要有临界照明和科勒照明。

散光照明和平行光照明适应于特殊情况使用。

1）临界照明：光源的象聚焦在样品表面上，虽然可得到很高的亮度，但对光源本身亮度的均匀性要求很高。

《工程材料》课程实验指导书目录实验一 45钢金相样品制备及其平衡组织观察 (2)实验二 45钢的热处理实验 (7)图1.1 XQT 透反射显微镜图1.2 XJP-3A 金相显微镜 实验一 45钢金相样品制备及其平衡组织观察一、目的与要求1．初步掌握金相样品制备的基本方法。

2．熟悉金相显微镜的基本原理及使用方法。

3．初步认识金相显微镜下45钢的组织特征。

二、主要设备与仪器1、主要设备（1）XQT 透反射显微镜（如图1.1所示）主要技术参数 ：总放大倍数： 125X-1560X 目镜： 10×平场目镜、12.5×广角平场目镜、10×分划目镜 物镜：10、40、100×平场消色差物镜（2）XJP-3A 金相显微镜（如图1.2所示）主要技术参数：总放大倍率：1250倍 目镜：5x 、10x 、 12.5x 分划目镜：10×平场消色差物镜：10×、 40× 、100× 电源：220V ， 6V/15W 卤素灯（3）XJG-05型大型金相显微镜＋TDY －J 金相分析软件（如图1.3、图1.4所示）图1.3 XJG-05大型金相显微镜图1.4 金相图像分析系统 图1.5 PW-1B 磨抛机 图1.6 QG-3切割机（4）PW-1B 型柜式多能磨抛机（如图1.5）主要技术参数： 砂纸直径：230mm 抛盘直径：220mm转速：50/1400r/min （无级） 电 动 机：80变频电机三相220V 0～50Hz（5）QG-3金相试样切割机（如图1.6所示）主要技术参数：最大切割截面：Φ85mm 转速：2800/min 砂轮片规格： 300×1.5×32mm 电 动 机：Y100L2-2 电源：380V 功率： 3kW2、其它仪器金相砂纸、4%的硝酸酒精溶液、吹风机、医用脱脂棉、镊子等。

三、内容与步骤1、金相试样的制备金相样品的制备过程一般包括取样、镶嵌、粗磨、细磨、抛光和腐蚀步骤。

金相试验操作指导书金相试样的制备金相试样的制备主要包括取样及磨制，取样的部位应具备代表性和典型性。

1. 金相试样的选取(1) 纵向取样指的是沿钢材或锻坯的轧、锻方向进行取样，主要检验内容有：非金属夹杂物、带状、热处理的全面情况、塑性变形程度等。

(2) 横向取样指的是垂直于钢材或锻坯的轧、锻方向进行取样。

主要检验内容有：金属材料由表及里的组织、显微组织状态、晶粒度、碳化物、表层缺陷深度、氧化脱碳层深度、腐蚀层深度、表面化学热处理及镀层等(3) 缺陷或失效件取样截取缺陷分析的试样应包括零件的缺陷部分在内，取样时应注意不能使缺陷在磨制时被损伤甚至消失。

试样可用手锯、砂轮切割机、显微切割机、化学切割机、线切割机、剪切、锯、刨、磨等截取，也可用气割法截取，硬而脆的金属可用锤击法取样。

无论用何法切割均应注意不能使试样由于变形或过热导致组织发生变化，对有热影响的试样必须去除热影响部分。

试样尺寸以磨面面积小于40m卅、高度15~20为宜。

2. 金相试样的镶嵌在金相试样的制备过程中，有许多试样直接磨抛有困难，所以应进行镶嵌，通常进行镶嵌的试样有：形状不规则试件、线材及板材、细小工件、表面处理和渗层、镀层、表面脱碳层的材料等。

样品镶嵌的常用方法有：机械镶嵌法、树脂镶嵌法3. 金相试样的磨制金相试样经切割或镶嵌后，需要进行一系列的研磨工作，才能得到光亮的磨面，研磨的过程包括磨平、磨光、抛光三个步骤：(1) 磨平试样截取后，一般在砂轮上进行粗磨，并注意冷却，防止组织变化(2) 磨光试样粗磨后虽表面平整，但存在深划痕及变形层，需要通过从粗到细的水砂纸和金相砂纸上细磨，用水砂纸、金相砂纸手工磨样时，砂纸应无杂质附着并放在玻璃板上，每更换一道砂纸试样旋转90°，并使前一道砂纸的磨痕彻底去除。

(3) 抛光抛光的目的是去除金相试样上的细微磨痕及表层变形层，得到光滑镜面。

常用的抛光方法有：机械抛光、电解抛光机械抛光使用的主要设备是抛光机，抛光操作时对试样所施加的压力要均衡，且应先重后轻。

金相试样的制备及金相组织观察金相试样的制备及金相组织观察一、实验目的1、了解金相显微镜的基本原理、构造，初步掌握显微镜的正确使用。

2、掌握金相显微试样的制备过程和基本方法。

3、了解浸蚀的基本原理，并熟悉其基本操作4、学习利用金相显微镜进行显微组织观察。

通过在显微镜下观察到的金相显微组织初步分析材料类型以及材料可能具备的机械性能等。

二、实验设备和用品1、金相显微镜2、不同粗细的金相砂纸一套、玻璃板、侵蚀剂（4%硝酸酒精）3、抛光机4、待制备的金相试样三、金相显微镜的基本原理、构造及使用1、显微镜的放大倍数利用透镜可将物体的象放大，但单个透镜或一组透镜的放大倍数是有限的，为此，要考虑用另一组透镜将第一次放大的象再行放大，以得到更高放大倍数的象。

金相显微镜就是基于这一要求设计的。

显微镜中装有两组放大透镜，靠近物体的一组透镜为物镜，靠近观察的一组透镜为目镜。

金相显微镜的光学原理图1如图所示。

物体AB置于物镜的一倍焦距F1与二倍焦距之间，它的一次象在物镜的另一侧二倍焦距以外，形成一个倒立、放大的实象A′B′；当实象A′B′位于目镜的前一倍焦距F2以内时则目镜复又使映象A′B′放大，而在目镜的前二倍焦距2 F2以外，得到A′B′的正立虚象A″B″。

因此最后的映象A″B″是经过物镜、目镜两次放大后所得到的。

其放大倍数应为物镜放大倍数和目镜放大倍数的乘积。

物体AB经物镜第一次放大的倍数：M物= A′B′/ AB=(Δ+f1′ )/ f1式中f1、f1′——物镜前焦距与后焦距Δ——显微镜的光学镜筒长与Δ相比，物镜的焦距f1′很短，可略，所以M物≈Δ/ f1象A′B′经目镜第二次放大的倍数：M目= A″B″/A′B′≈D/ f2式中f2——目镜的前焦距D——人眼明视距离，D≈250㎜。

镜光学原所以显微镜的放大倍数应为：M= M物·M目=（Δ/ f1）·（D/ f2）当显微镜的机械镜筒长度等于光学镜筒长度时,M= M物·M目；而当这二者不等时，M= M物·M目·C，C是与机械镜筒长、光学镜筒长有关的系数，一般为1，有时为0.63，其C值标在金相显微镜上。

金相分析及热处理综合实验指导书一、实验目的及要求本实验为综合性实验，要求学生在老师指导下独立完成，包括：原材料检测（金相组织、硬度）→ 热处理（去应力火）→ 终检（金相组织、硬度）的全过程并得出相关实验结果。

1．熟悉金相分析基本方法（金相试样的制备、观察、金相显微镜的使用）； 2．熟悉钢的热处理工艺及操作（退火工艺、热处理炉的使用）；3．熟练掌握洛氏硬度仪的操作，了解工业生产中常用硬度检测方法。

二、实验设备及材料1．设备金相显微镜、热处理炉及控温仪表、洛氏硬度计、砂轮机、预磨机、抛光机、吹风机。

2．试样材料20、45、T10(任选一种) 。

3．消耗材料Cr203抛光液、4％硝酸酒精溶液、棉花、水砂纸、金相砂纸、抛光布、水。

三、实验步骤及方法两人一个试样，做完该试样实验的全过程。

金相试样的制备过程主要步骤有：1．取样（已完成45号钢φ20×25）试样通常选取圆柱体或正方体。

试样可用手锯（软质）或薄片砂轮/切割机床（硬质）等切取或锤击成块（脆性）。

应注意试样的温度条件，必要时用水冷却，以避免正式试样因过热而改变其组织。

2．镶嵌（不需要）对不规则的材料，如果试样太小，直接用手磨制困难，可将其镶嵌在低熔点合金或塑料中。

因此本实验金相试样制备过程的步骤如下：3．磨制（1）粗磨用砂轮或锉刀将已截取试样去除飞边、毛刺、尖角等，将试样待观察面制成平面，可先在粗砂轮上磨平，候磨痕均匀一致后，即移至细砂轮上续磨，磨时须用水冷却试样，使金属的组织不因受热而发生变化。

粗磨（2）细磨经砂轮磨好、洗净、吹干后的试样，随即依次在由粗到细的各号砂纸上磨制。

方法：①将砂纸放在玻璃板上，左手按住砂纸，右手握住试样，并使磨面朝下，均匀用力（轻微压力）沿直线向前推行，返回时试样要离开砂纸，如此反复，直至磨面上的磨痕被去掉，新的磨痕均匀一致时为止。

注意磨制以“单程单向”方式重复进行。

②从粗砂纸换到细砂纸时，应将试样上的磨屑和砂粒清除干净，并使试样的磨制方向调转90°，与旧磨痕成垂直方向。

金相试验作业指导书1目的规范金相检测的操作，确保试验的准确性和稳定性，特制定金相试验操作标准文件。

2范围适用于本司内部金相试样制作和观察分析。

3试验步骤3.1试验流程取样→镶嵌→粗细磨→抛光→腐蚀→观察判定3.1.1取样取样要具有代表性，截取过程中应防止组织发生变化，可采取水冷措施避免。

3. 1.2镶嵌由于产品尺寸偏小，直接用手来磨制困难，需使用镶嵌机对试样进行镶嵌。

操作如下：3.1.2.1首先检查上、下模块的边沿是否有镶嵌粉的粘黏，及时清理掉，不要过于用力避免划伤上、下模块。

3.1.2.2开启电源开关，设定加热温度（一般是140℃）当镶嵌机温度上升到设定温度后，可开始后序操作。

3.1.2.3调整手轮使下模与下平台平行然后把试样观察面向下放在下模中心处，逆时针转动手轮14~16圈，使下模及样品下沉样品的高度一般不应高于1cm。

加入镶嵌粉使其与下平台平行，然后把上模压在填料上，左手指在上模上施以向下的力，同时右手再逆时针转动手轮使上模下沉至其上表面低于上平台即可。

迅速合上盖板，然后立即、快速顺时针转动手轮到压力灯亮，此时再多加1～2圈即可，不可多加过大的压力容易出现取样困难出现崩弹的现象。

3.1.2.4在选择正确保温温度以及恰当压力的条件下，若过程压力灯灭、需继续施加压力使灯亮，保温15分钟后可以取样。

3.1.2.5去除压力逆时针转动手轮卸压至压力灯熄灭。

腾出脱模空间，再逆时针转动5圈。

顺时针转动八角旋钮、向下顶动上模块，将样品脱模，这是保证不出现崩动、弹跳现象的关键步骤，然后再逆时针转动八角旋钮打开盖板。

顺时针转动手轮把上模顶出，顶至上模下边缘与下平台平行时，用绒布垫着拿木榔头敲下上模。

注意：上模此时较热，不能用手直接拿。

将上模放在镶嵌机腔体右边的上平台角落处。

3.1.2.6继续升起下模，样品完全暴露即可取出，方法与取出上模的方法相同，也不能用手直接拿。

注意事项：A.每个样品镶嵌前都要注意清理上、下模块的边缘，上模放入时务必对正保证镶嵌的顺利。

金相检验-低碳钢和铸铁的组织的观察与分析实验指导书XX大学（一）金相样品的制备方法概述在用金相显微镜来检验和分析材料的显微组织时，需将所分析的材料制备成一定尺寸的试样，并经磨制、抛光与腐蚀工序，才能进行材料的组织观察和研究工作。

一．金相样品的制备过程一般包括如下步骤：取样、镶嵌、粗磨、细磨、抛光和腐蚀。

分别叙述如下：1．取样（1）选取原则应根据研究目的选取有代表性的部位和磨面，例如，在研究铸件组织时，由于偏析现象的存在，必须从表层到中心，同时取样观察，而对于轧制及锻造材料则应同时截取横向和纵向试样，以便分析表层的缺陷和非金属夹杂物的分布情况，对于一般的热处理零件，可取任一截面。

（2）取样尺寸截取的试样尺寸，通常直径为12—15mm，高度和边长为12—15mm的圆柱形和方形，原则以便于手握为宜。

（3）截取方法视材料性质而定，软的可用手锯或锯床切割，硬而脆的可用锤击，极硬的可用砂轮片或电脉冲切割。

无论采取哪种方法，都不能使样品的温度过于升高而使组织变化。

2．镶嵌当试样的尺寸太小或形状不规则时，如细小的金属丝、片、小块状或要进行边缘观察时，可将其镶嵌或夹持。

见图1所示。

（1）热镶嵌用热凝树脂（如胶木粉等），在镶嵌机上进行。

适应于在低温及不大的压力下组织不产生变化的材料。

（2）冷镶嵌用树脂加固化剂（如环氧树脂和胺类固化剂等）进行，不需要设备，在模子里浇铸镶嵌。

适应于不能加热及加压的材料。

（3）机械夹持通常用螺丝将样品与钢板固定，样品之间可用金属垫片隔开，也适应于不能加热的材料。

3．粗磨取好样后，为了获得一个平整的表面，同时去掉取样时有组织变化的部分，在不影响观察的前提下，可将棱角磨平，并将观察面磨平，一定要将切割时的变形层磨掉。

一般的钢铁材料常在砂轮机上磨制，压力不要过大，同时用水冷却，操作时要当心，防止手指等损伤。

而较软的材料可用挫刀磨平。

砂轮的选择，磨料粒度为40、46、54、60等号，数值越大越细，材料为白刚玉，棕刚玉、绿碳化硅、黑碳化硅等，代号分别为GB、GZ、GC、TH、或WA、A、TL、C，尺寸一般为外径×厚度×孔径=250×25×32，表面平整后，将样品及手用水冲洗干净。

试验一铁碳相图平衡组织分析一、实验目的1、观察和分析铁碳合金的平衡组织；2、分析铁碳合金显微组织的形成过程。

二、概述图1-1 铁碳平衡相图铁碳合金是目前应用最广泛的工程材料，铁碳合金的平衡组织是研究铁碳合金的性能及相变机理的基础。

通常将缓冷（退火）后的铁碳合金组织看作为平衡组织。

表1―1 铁碳合金的分类和组织1、铁碳合金的平衡组织铁碳合金在常温下只有两相，即铁素体和渗碳体，由于含碳量的不同，这两个基本相的相对量，形状和分布情况有很大的不同，因此呈现各种不同的组织形态。

下面介绍一下各种显微组织的基本特征：（1）铁素体：是碳在α—Fe中的固溶体，碳的浓度是可变的，在727℃时达到最大溶解度，为0.0218%，在常温下，碳的浓度为0.008%左右，铁素体的硬度很低，塑性好，经4%硝酸酒精浸蚀后呈白亮色。

含碳量较低时，铁素体呈块状分布，随含碳量增加，铁素体量减少，在接近共析成分时，铁素体呈网状分布在珠光体周围。

（2）渗碳体：是碳与铁的一种化合物，化学式为Fe3C，含碳量很高，达6.69%，坚硬而脆，抗浸蚀能力很强，经4%硝酸酒精浸蚀后成白亮色。

在过共晶白口铸铁中的一次渗碳体是从液态中直接结晶成的，故呈条状分布。

在过共析钢和亚共晶白口铸铁中的二次渗碳体是从奥氏体中沿晶界析出的，所以呈网状分布在珠光体的周围。

由于渗碳体硬度很高，所以在磨面上是突起的。

铁素体和渗碳体经4%硝酸酒精浸蚀后都呈白亮色（3）珠光体：是铁素体和渗碳体的两相混合物，片状珠光体是经一般退火后得到的铁素体和渗碳体的片层交叠组织，经4%硝酸酒精浸蚀后，这种组织在显微镜下由于放大倍数不同而有不同的特征，在600倍以上观察时，可见珠光体中平行相间的宽条铁素体和细条渗碳体都呈白亮色，而边界呈黑色；在400倍左右观察时，由于显微镜鉴别率降低，白亮的细条渗碳体被黑色的边界所“吞没”而呈黑色，这时看到的珠光体是宽条白亮色铁素体和细条渗碳体相间；在200倍以下观察时，宽条白亮色的铁素体也难以区分了，这时的珠光体特征是暗黑色，低碳钢中的珠光体量很少，片间距细小，即使在较高倍观察时也是暗黑色的。

实验金相试样的制备一、实验目的熟悉金相显微试样的制备过程了解掌握金相显微试样的制备方法二、概述在利用金相显微镜作金相显微分析时，必须首先制备金相试样，我们在显微镜中所观察到的显微组织，是靠光线从试样观察面上的反射来实现的。

若试样观察面上的反射光能进入物镜。

我们就可以从目镜中观察到反射的象，否则就观察不到。

图2-1 光线在不同表面上的反射情况由图2-1所示可见，未经制备的试样的表面相当于无数多个与镜筒不垂直的平滑表面，这是不能成象的。

因此，我们要先把试样观察面制备成光滑平面。

但是光滑平面在显微镜下只看到光亮一片，而不能看到显微组织结构特征，故还须用一定的浸蚀剂浸蚀试样观察面，使某些耐浸蚀弱的区域不同程度地受到浸蚀而呈现微观察的凸凹不平。

这些区域的反射光线被散射而呈暗色。

由于明暗相衬，在显微观察中就能表示试试样磨面组织结构的特征了。

金相试样的制备包括试样的切取、镶嵌、磨制抛光、锓蚀等五个步骤。

1. 取样试样应根据分析目的和要求在有代表的位置上截取。

一般地说，取横截面主要观察：1、试样边缘到中心部位显微组织的变化。

2、表层缺陷的检验、氧化、过滤、折叠等。

3、表面处理结果的研究，如表面淬火、硬化层、化学热处理层、镀层等。

4、晶粒度测定等。

通过纵截面可观察：1、非金属夹杂；2、测定晶粒变形程度；3、鉴定带状组织及通过热处理消除带状组织的效果等。

试样一般可用手工切割、机床切割、切片机切割等方法截取(试样大小为φ12×12mm圆柱体或12×12×12mm的立方体)。

不论采用哪种方法，在切取过程中均不宜使试样的温度过高，以免引起金属组织的变化，影响分析结果。

2. 镶嵌当试样的尺寸太小(如金属丝、薄片等)时，直接用手来磨制很困难，需要使用试样夹或利用样品镶嵌机，把试样镶嵌在低熔点合金或塑料(如胶木粉、聚乙烯及聚合树脂等)中，如图2-2所示。

图2-2 试样的镶嵌（见实验室挂图）3. 磨制试样的磨制一般分粗磨和细磨两道工序。

金相实验指导书一．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．实验器材1.金相显微镜2.金相标准试样三．实验原理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（Fe3C）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。

四．实验内容及步骤观察以下铁碳合金组织1.工业纯铁2.碳钢1)亚共析钢2)过共析钢3.白口铸铁1)共晶白口铸铁五．实验数据及实验报告1）画出各合金的显微组织示意图，并加以注解。

2）结合相图分析不同成分合金结晶组织的形成过程。

记录所观察的结果并完成实验报告上交六．思考题1.共析钢的奥氏体的形成包括哪几个过程？2.珠光体有哪两种基本形态？珠光体的强度和塑性随珠光体的片层间距降低而增大，为什么？完成上述思考题，并在实验报告上作答。