实验四铸铁金相组织观察

实验四：碳钢和铸铁的平衡组织的观察一、实验目的：1．识别不同成分的碳钢和各种铸铁平衡组织的特征；2．建立铁碳合金成分、组织和性能之间的变化规律；3．应用杠杆定律估算钢中的含碳量。

二、实验说明：根据铁碳合金状态图，铁碳合金随着含碳量的不同，碳钢可分为亚共析钢、共析钢和过共析钢；白口铸铁可分为亚共晶、共晶和过共晶白口铸铁。

1．铁碳合金在平衡状态下的基本组织特征：铁碳合金在平衡状态下的基本组织为铁素体、渗碳体、珠光体和莱氏体。

它们在金相显微镜下（使用3～4%硝酸酒精溶液的浸蚀后）其组织的特征为：(1) 铁素体（F）呈白点的，其分布呈块状（当钢中含碳量较少时）或呈网状（当钢中含碳量接近共析成分时），铁素体的硬度很低，一般为HB80～120。

强度也较低，但塑性、韧性好。

(2) 渗碳体（Fe3C）呈亮白色（但苦味酸溶液浸蚀后呈暗色），其分布一般呈网状分布在珠光体的周围（过共析钢中为Fe3CⅡ）。

或呈长条状分布在莱氏体中（过共晶白口铸铁中的Fe3CⅠ）。

渗碳体的硬度很高。

HB达800，是一种硬而脆的相，所以强度、塑性却较差。

(3) 珠光体（P）是铁素体和渗碳体的混合物，它在低倍显微镜下观察无法分辨，呈暗色；而在高倍显微镜下观察呈黑白相间的片状分布。

片状珠光体硬度为HB190～230，随着间距的变小硬度升高。

(4) 莱氏体（Ld）是一种共晶组织，它是在亮色渗碳体的基底上分布着暗黑色点状或条状的珠光体。

莱氏体和珠光体不同，前者是在渗碳体的基体上分布着珠光体，后者是在铁素体的基体上分布着渗碳体。

莱氏体的硬度很高，达HB700，性脆。

它一般在含碳量大于2.11%的白口铁中存在，在某些高碳合金钢的铸造组织中也会出现。

2．亚共析钢的含碳量的估算：了解了这些组织的特性后，就可以结合现实合金状态图，根据不同含碳量的碳钢和铸铁分析其在室温下的平衡组织（见表4-1）。

亚共析钢的平衡组织为铁素体+珠光体。

已知珠光体的平均含碳量为0.8%，由于铁素体中含碳量极少，可以忽略，因而根据杠杆定律，从显微镜下观察到珠光体含量面积百分数乘上0.8%，即为碳钢的含碳量。

⼯程材料实验指导书（附参考答案）西南交通⼤学⼯程材料实验指导书陈俊英⾼国庆杨萍编冷永祥万国江王良辉西南交通⼤学材料系2011 年10 ⽉实验须知1. 实验不得⽆故缺席，否则取消期未考试资格；2. 实验前认真做好预习，明确实验⽬的和原理，了解实验内容和步骤，以及注意事项；3. 实验过程中必须服从指导教师的指导，严格遵守安全及设备操作规章制度；4. 损坏设备、仪器根据情节轻重按学校规定进⾏全部或部分赔偿；5. 在实验过程中认真记录好实验数据，实验完毕后，实验数据及结果经指导教师认可并签字后⽅能离开实验室；6.，实验报告格式在本指导书后；交实验报告时同时还必须附上指导教师签字的实验数据及结果；7. 实验⼀⾄实验五在⽹上进⾏，⽹址是：/doc/931f19cdbfd5b9f3f90f76c66137ee06eff94e82.html /，进⼊材料系主页后，到⼯程材料精品课程⽹页的⽹上实验相应拦⽬中，时间在相应教学内容结束后⾃⼰安排，实验报告在所有实验结束后统⼀交；8. 实验六（材料综合实验）在材料实验室进⾏，具体时间在相应教学内容结束后安排。

9. 实验部分成绩占期末总成绩的20%，即20分；10. 在考试内容中涉及实验内容部分占20-30%，即20-30分。

⽬录实验实验⼀⾦属材料的硬度和冲击韧性测定┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅（ 3）实验⼆铁碳合⾦组织观察第⼀实验部分铁碳合⾦平衡显微镜组织观察┅┅┅┅┅┅（ 5）第⼆实验部分铁碳合⾦⾮平衡显微镜组织观察┅┅┅┅┅（ 7）实验三铸铁⾦相组织观察┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅（ 9）实验四有⾊⾦相组织观察┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅（10）实验五常规热处理┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅（11）实验六综合实验┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅（12）附录附录⼀┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅（14）附录⼆┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅（20）附录三┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅（24）实验报告实验报告⼀┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅（28）实验报告⼆第⼀实验部分报告┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅（30）第⼆实验部分报告┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅（32）实验报告三┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅（34）实验报告四┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅（35）实验报告五┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅（36）综合实验报告┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅（37）实验⼀⾦属材料的硬度和冲击韧性测定⼀、实验⽬的1. 了解材料硬度测定原理及⽅法；2. 了解布⽒和洛⽒硬度的测量范围及其测量步骤和⽅法；3. 了解显微硬度的测量范围及⽅法；4. 了解冲击韧性设备的测定原理、⽅法；5. 了解脆性、韧性材料冲击后的断⼝及冲击值的区别。

合金钢、铸铁、有色金属的显微组织观察与分析实验目的实验说明实验内容及方法指导实验报告要求思考题一：实验目的(1)观察各种常用合金钢、有色金属和铸铁的显微组织.（2)分析这些金属材料的组织和性能的关系及应用。

二:实验说明1．几种常用合金钢的显微组织一般合金结构钢、低合金工具钢都是低合金钢。

即合金元素总量小于5％的钢,由于加入了合金元素，使相图发生了一些变动，但其平衡状态的显微组织与碳钢没有质的区别。

热处理后的显微组织仍然可借助C曲线来分析，除了Co元素之外，合金元素都使C曲线右移，所以低合金钢用较低的冷却速度即可获得马氏体组织。

例如，除作滚动轴承外，还广泛用作切削工具、冷冲模具、冷轧辊及柴油机喷嘴的GCrl5钢，经过球化退火、840～C油淬和低温回火，得到的组织为隐针或细针回火马氏体和细颗粒状均匀分布的碳化物以及少量残余奥氏体.高速钢是一种常用的高合金工具钢.如W18Cr4V高速钢，因为含有大量合金元素，使Fe-Fe3C相图中点E 大大向左移动,所以它虽然只含有w（C）=0．7%~0．8％碳，但已经含有莱氏体组织。

在高速钢的铸态组织中可看到鱼骨状共晶碳化物，如图1所示。

这些粗大的碳化物，不能用热处理方法去除，只能用锻造的方法将其打碎.锻造退火后高速钢的显微组织是由索氏体和分布均匀的碳化物组成（图2)。

大颗粒碳化物是打碎了的共晶碳化物。

高速钢淬火加热时，有一部分碳化物未溶解,淬火后得到的组织是马氏体、碳化物和残余奥氏体(图3）。

碳化物呈颗粒状,马氏体和残余奥氏体都是过饱和的固溶体,腐蚀后都呈白色，无法分辨，但可看到明显的奥氏体晶界。

为了消除残余奥氏体，需要进行三次回火，回火后的显微组织为暗灰色回火马氏体、白亮小颗粒状碳化物和少量残余奥氏体，如图4所示。

图1 W18Cr4V钢铸态组织图2 W18Cr4V钢锻后退火组织图3 W18Cr4V钢的淬火组织图4 W18CNV钢的淬火回火组织2．铸铁的显微组织依铸铁在结晶过程中石墨化程度不同，可分为白口铸铁、灰口铸铁、麻口铸铁.白口铸铁具有莱氏体组织而没有石墨，碳几乎全部以碳化物形式(Fe3C)存在；灰口铸铁没有莱氏体，而有石墨,即碳部分或全部以自由碳、石墨的形式存在。

铸铁组织的显微观察实验报告范文篇一：合金钢铸铁与有色金属的显微组织分析实验报告兰州理工大学学生实验报告学院实验室课程名称实验类型实验名称学生姓名学生学号实验日期指导教师材料科学与工程学院实验中心金属学与热处理验证性合金钢、铸铁、有色金属的显微组织观察魏玉鹏合金钢、铸铁、有色金属的显微组织观察实验报告一、实验目的二、使用的设备仪器三、实验方法、步骤四、画出下列材料的显微组织示意图，并用箭头标明示意图中所示组织的名称1材料名称：W18Cr4V处理状态：铸造组织：腐蚀剂：放大倍数：材料名称：灰口铸铁处理状态：铸造组织：腐蚀剂：放大倍数：材料名称：W18Cr4V 处理状态：淬火+高温回火组织：腐蚀剂：放大倍数：材料名称：球墨铸铁处理状态：铸造组织：腐蚀剂：放大倍数：2材料名称：ZL102（未变质）材料名称：ZL102（变质）处理状态：处理状态：组织：组织：腐蚀剂：腐蚀剂：放大倍数：放大倍数：五、实验结果讨论1. 根据显微组织观察，试分析高速钢性能和热处理特点，说明为什么？2.将以上灰口铸铁的组织与性能同球墨铸铁进行比较，说明为什么？3.试分析变质处理对硅铝明合金的作用。

4. 简述巴氏合金组织与性能的特点。

篇二：常用金属材料显微组织观察实验报告一、实验目的1．观察各种常用合金钢，有色金属和铸铁的显微组织。

2．分析这些金属材料的组织和性能的关系及应用。

二、金属材料的显微组织观察及分析1．几种常用合金钢的显微组织合金钢依合金元素含量的不同，可分为三种：合金元素总量小于5％的称为低合金钢；合金元素为5～10％的称为中合金钢；合金元素大于10％的称为高合金钢。

1）一般合金结构钢、合金工具钢都是低合金钢。

由于加入合金元素，铁碳相图发生一些变动，但其平衡状态的显微组织与碳钢的显微组织并没有本质的区别。

低合金钢热处理后的显微组织与碳钢的显微组织也没有根本的不同，差别只是在于合金元素都使C曲线右移(除Co外)，即以较低的冷却速度可获得马氏体组织。

常用金属材料的显微组织观察一、实验目的观察几种常用合金钢、铸铁和有色金属的显微组织；了解这些金属材料的成分、组织和性能的特点。

二、仪器与材料仪器： XJP-2A( 单目 ) 金相显微镜； XJP-3C( 双目 ) 金相显微镜；材料： 10 种常用金属材料表 1 常用金属材料的金相试样三、实验原理及教学内容1 合金钢在合金钢中，由于合金元素对相图及相变过程的影响，其显微组织比碳钢复杂得多，组成相除了合金铁素体、合金奥氏体、合金渗碳体外，还可能出现金属间化合物，其组织形态随钢种的不同而呈现出不同的特征。

根据其用途可分为：合金结构钢、合金工具钢、特殊性能钢。

• 40Cr 调质钢（合金结构钢）合金调质钢是指调质处理后的合金结构钢，调质处理后具有高强度与良好的塑性及韧性。

40表示含碳量0.4%，Cr是加入的合金元素，起着增加淬透性，使调质后的回火索氏体组织得到强化。

回火索氏体以前我们学过，是由等轴状F和粒状渗碳体构成。

40Cr调质处理（淬火后高温回火） W18Cr4V退火• W18Cr4V 高速钢（合金工具钢）高速钢是一种高合金工具钢，具有高硬度、高耐磨性和高热硬性，还具有一定的强度、韧性和塑性。

加入合金元素W提高热硬性；Cr可以提高钢的淬透性；加入合金元素V可显著提高钢的耐磨性和热硬性。

a. 铸态组织显微组织分为三个部分：晶界附近为骨骼状莱氏体共晶碳化物Fe4W2C及WC，严重地分割了基体，使钢受载时极易脆裂；晶粒外层为奥氏体分解产物—马氏体及残余奥氏体，因为它不易被浸蚀而呈亮色，常称为“白色组织”；晶粒的心部是δ共析体，为极细的共析组织，易受浸蚀而呈黑色，通常称为“黑色组织”。

b. 锻造和退火后的组织为了改善碳化物的不均匀性，生产上采用反复锻造的方法将共晶碳化物击碎使其分布均匀。

为了去除锻造内应力，清除不平衡组织，降低了硬度，改善切削加工性能，为淬火提供良好的原始组织，必须对高速钢进行退火处理。

经过860～880℃退火后，高速钢 W18Cr4V 的退火组织为较粗大的共晶碳化物颗粒及稍细的二次碳化物,分布在索氏体基体上。

第1篇一、实验目的本实验旨在研究耐热铸铁的性能，特别是其在高温下的抗生长能力。

通过对不同成分的耐热铸铁进行加热实验，观察其尺寸变化和性能表现，评估其耐热性能和抗生长性能。

二、实验材料1. 耐热铸铁材料：选择几种不同成分的耐热铸铁，包括硅含量、铬含量、铝含量不同的样品。

2. 加热设备：高温炉，能够将样品加热至指定温度。

3. 测量工具：电子秤、卡尺、高温热电偶等。

4. 保护气氛设备：CO/CO2气氛发生器、真空泵等。

三、实验方法1. 样品准备：将不同成分的耐热铸铁样品切割成相同尺寸，并确保表面平整。

2. 加热实验：将样品分别放入高温炉中，加热至600℃、800℃、1000℃等不同温度，保持一定时间，记录加热过程中的温度变化。

3. 尺寸测量：加热结束后，迅速取出样品，使用卡尺测量其尺寸变化，计算体积膨胀率。

4. 性能测试：对加热后的样品进行力学性能测试，包括抗拉强度、屈服强度、硬度等，评估其性能变化。

5. 组织观察：使用金相显微镜观察样品的组织变化，分析生长现象。

四、实验结果与分析1. 尺寸变化：在不同温度下，所有样品均发生了不同程度的尺寸膨胀。

随着温度升高，体积膨胀率逐渐增大。

其中，硅含量较高的样品膨胀率最小，铝含量较高的样品膨胀率最大。

2. 性能变化：随着温度升高，样品的抗拉强度、屈服强度和硬度均有所下降。

其中，硅含量较高的样品抗拉强度、屈服强度和硬度下降幅度最小，铝含量较高的样品下降幅度最大。

3. 组织观察：加热后，样品的组织发生了明显变化。

硅含量较高的样品组织较为稳定，生长现象不明显；铝含量较高的样品组织较为疏松，生长现象较为明显。

五、讨论1. 生长原因：铸铁在高温下会发生生长现象，主要原因是碳化物的分解、内氧化、循环相变和气氛中碳沉积等。

2. 耐热性能：本实验结果表明，硅含量较高的耐热铸铁具有较好的耐热性能，抗生长能力较强。

3. 抗生长措施：为提高耐热铸铁的抗生长能力，可采取以下措施：- 加入硅、铬、铝等合金元素，提高铸铁的抗氧化性。

灰口铸铁 可锻铸铁 球墨铸铁 蠕墨铸铁
片状石墨（未浸蚀） 团絮状石墨（未浸蚀） 球状石墨（未浸蚀） 蠕虫状石墨（未浸蚀） 放大倍数400× 放大倍数400× 放大倍数400× 放大倍数400×
灰口铸铁 灰口铸铁 灰口铸铁
F 基＋片状石墨 （F ＋P ）基＋片状石墨 P 基＋片状石墨
放大倍数400× 放大倍数400× 放大倍数400×
可锻铸铁
可锻铸铁 球墨铸铁 F 基＋团絮状石墨
P 基＋团絮状石墨 F 基＋球状石墨 放大倍数400×
放大倍数400× 放大倍数400×
球墨铸铁
球墨铸铁 高磷铸铁 （F ＋P ）基＋球状石墨
P 基＋球状石墨 P 基＋片状石墨＋磷共晶 放大倍数400× 放大倍数400× 放大倍数400×。

实验四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）铁素体是碳溶于α-Fe中的间隙固溶体。

由于在室温时其溶碳量几乎等于零，故其显微组织与纯铁相同，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晶粒，晶界呈黑色网络状。

在碳的质量分数较低的非合金钢中，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（Fe3C）渗碳体是具有复杂晶格形式的间隙化合物，其碳的质量分数w C＝6.69%，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。

渗碳体在碳钢和铸铁一与其它相共存时，可以呈片状，条状、颗粒状（球状）、带状或网状等形态。

3、珠光体（P）珠光体是铁素体和渗碳体组成的细密混合物，在平衡状态下，其w C＝0.77%。

珠光体有层状和球状两种。

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，而放大倍数更低时，珠光体的片层就不能分辨，而呈黑色。

4、低温莱氏体（Ld′）低温莱氏体是珠光体和渗碳体组成的混合物，在平衡状态下，其碳的质量分数w C＝4.3%。

铸铁的金相组织观察实验铸铁的金相组织观察一、实验目的1(观察和研究灰铸铁、可锻铸铁及球墨铸铁的显微组织特征。

2(了解影响铸铁中石墨形态的因素。

二、概述根据石墨的形态、大小和分布情况不同，铸铁分为:灰口铸铁(石墨呈片条状)、可锻铸铁(石墨呈团絮状)和球墨铸铁(石墨呈圆球状)。

(一)灰口铸铁灰口铸铁组织的特征是在钢的基体上分布着片状石墨。

根据石墨化程度及基本组织的不同，灰口铸铁可分为:铁素体灰口铸铁，铁素体—珠光体灰口铸铁和珠光体灰口铸铁。

对灰口铸铁石墨形态的观察，应在未浸蚀的试样上进行。

放大倍数为100倍。

灰口铸铁石墨分布形状的说明见下表1。

表1名称符号说明图号A 1 片状片状石墨均匀分布B 2 菊花状片状与点状石墨聚集成菊花状分布C 3 块片状部分带尖角块状、粗大片状粗生石墨及小片状石墨D 4 枝晶点状点、片状枝晶间石墨呈无向分布E 5 枝晶片状短小片状枝晶间石墨呈有向分布F 6 星状星状(或蜘蛛状)与短片状石墨均匀分布(二)可锻铸铁可锻铸铁(又称韧性铸铁)是由白口铸铁经石墨化退火处理而得。

其中渗碳体发生分解而形成团絮状石墨。

按照基体组织不同，可锻铸铁分为铁素体可锻铸铁和珠光体可锻铸铁两类，如下图所示。

(三)球墨铸铁在球墨铸铁组织中石墨呈圆球状。

球状石墨的存在可使铸铁内部的应力集中现象得到改善，同时减轻了对基体的割裂作用，从而充分地发挥了基体性能的潜力，使球墨铸铁获得很高的强度和一定的韧性。

如下图所示。

三、实验方法指导 (一)实验内容及步骤1(各小组分别领取各种不同类型的铸铁材料试样。

2(在显微镜下进行观察，并分析其组织形态特征。

(二)实验设备及材料1(金相显微镜;2(金相放大照片;3(各类铸铁的金相显微试样。

(三)注意事项1(对各类铸铁可采用对比方法进行分析研究，着重区别各自的组织形态特征。

(四)实验报告要求1(明确本次实验的目的。

2(根据观察，综合分析各类铸铁的形成机理。