实验二：铁碳合金平衡组织观察剖析

１ 实验一 铁碳合金平衡组织的显微分析及观察

一．实验目的

1．认识不同成分的铁碳合金在平衡状态下的组织形态。

2．加深理解铁碳合金的化学成分－组织－性能之间的关系。

3．分析含碳量对铁碳合金显微组织的影响。

二．实验原理

在金相显微镜下观察到的金属内部结构称为显微组织，平衡状态的显微组织是指合金在极为缓慢的冷却条件下所得到的组织。铁碳合金的平衡组织主要指碳钢和白口铸铁。从铁碳合金状态图上可以看出，所有碳钢和白口铸铁的室温均由铁素体（F）和渗碳体(Fe3C)这两个基本相所组成。但由于碳的质量分数不同，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，因而呈现出各种不同的组织状态。

在金相显微镜下铁碳合金的几种基本组织：

1．铁素体（F） 它是碳溶于α-Fe中的间隙固溶体。在金相显微镜观察为白色晶粒，亚共析钢中的铁素体呈块状分布，随着钢中含碳量的增加，铁素体数量减少，其形状也由多边形块状逐渐变成在珠光体边界呈断续网状分布。

2．渗碳体（Fe3C） 它是铁和碳形成的化合物，其碳的质量分数为6.69%，抗浸蚀能力较强，经3-5%硝酸酒精溶液浸市蚀后呈亮白色，若用苦味酸钠溶液浸蚀，则被染成暗黑色。由此可以区别铁素体和渗碳体。

3．珠光体（P） 它是铁素体和渗碳体的机械混合物，在一般退火处理下，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，经4%硝酸酒精溶液浸蚀后，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条状渗碳体；当放大倍数较低时，这时所观察到的珠光体中的渗碳体呈一条黑线。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） 它是在室温时,由珠光体、共晶渗碳体及二次渗碳体所组成的机械混合物。经4%硝酸酒精溶液浸蚀后，莱氏体的组织特征氏，在白亮色的渗碳体基体上分布着许多黑色点（块）状或条状的珠光体。二次渗碳体和共晶渗碳体连在一起，没有边界线无法分辨开。

１ 实验一 铁碳合金平衡组织地显微分析及观察

一．实验目地

1．认识不同成分地铁碳合金在平衡状态下地组织形态.

2．加深理解铁碳合金地化学成分－组织－性能之间地关系.

3．分析含碳量对铁碳合金显微组织地影响.

二．实验原理

在金相显微镜下观察到地金属内部结构称为显微组织,平衡状态地显微组织是指合金在极为缓慢地冷却条件下所得到地组织.铁碳合金地平衡组织主要指碳钢和白口铸铁.从铁碳合金状态图上可以看出,所有碳钢和白口铸铁地室温均由铁素体（F）和渗碳体(Fe3C)这两个基本相所组成.但由于碳地质量分数不同,铁素体和渗碳体地相对数量.析出条件以及分布情况均有所不同,因而呈现出各种不同地组织状态.

在金相显微镜下铁碳合金地几种基本组织：

1．铁素体（F） 它是碳溶于α-Fe中地间隙固溶体.在金相显微镜观察为白色晶粒,亚共析钢中地铁素体呈块状分布,随着钢中含碳量地增加,铁素体数量减少,其形状也由多边形块状逐渐变成在珠光体边界呈断续网状分布.

2．渗碳体（Fe3C） 它是铁和碳形成地化合物,其碳地质量分数为6.69%,抗浸蚀能力较强,经3-5%硝酸酒精溶液浸市蚀后呈亮白色,若用苦味酸钠溶液浸蚀,则被染成暗黑色.由此可以区别铁素体和渗碳体.

3．珠光体（P） 它是铁素体和渗碳体地机械混合物,在一般退火处理下,是由铁素体和渗碳体相互混合交替排列形成地层片状组织,经4%硝酸酒精溶液浸蚀后,在高倍放大时能清楚地看到珠光体中平行相间地宽条铁素体和条状渗碳体；当放大倍数较低时,这时所观察到地珠光体中地渗碳体呈一条黑线.当组织较细而放大倍数较低时,珠光体地片层就不能分辨,而呈黑色.

4．莱氏体（L＇d） 它是在室温时,由珠光体.共晶渗碳体及二次渗碳体所组成地机械混合物.经4%硝酸酒精溶液浸蚀后,莱氏体地组织特征氏,在白亮色地渗碳体基体上分布着许多黑色点（块）状或条状地珠光体.二次渗碳体和共晶渗碳体连在一起,没有边界线无法分辨开.

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－Fe3C相图

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％

铁碳合金显微组织观察实验报告

一、实验目的

1、 熟悉铁碳合金平衡状态下的显微组织特征。

2、 掌握根据铁碳相图分析不同成分铁碳合金的结晶过程及室温组织。

3、 学会使用金相显微镜观察并识别各种铁碳合金的显微组织。

二、实验设备及材料

1、 金相显微镜。

2、 不同成分的铁碳合金试样（如工业纯铁、亚共析钢、共析钢、过共析钢、亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁等）。

3、 金相砂纸、抛光机、腐蚀剂（如 4%硝酸酒精溶液）等。

三、实验原理

铁碳合金的平衡组织是指在极其缓慢冷却的条件下所得到的组织。根据铁碳相图，铁碳合金在室温下的平衡组织由铁素体（F）、珠光体（P）、渗碳体（Fe₃C）三种基本相组成。

工业纯铁的含碳量小于 00218%，其显微组织为单相铁素体。

亚共析钢的含碳量在 00218%至 077%之间，其组织由铁素体和珠光体组成。随着含碳量的增加，珠光体的含量逐渐增多。 共析钢的含碳量为 077%，其组织全部为珠光体。

过共析钢的含碳量在 077%至 211%之间，其组织由珠光体和二次渗碳体组成。

亚共晶白口铸铁的含碳量在 211%至 43%之间，其组织由珠光体、二次渗碳体和莱氏体组成。

共晶白口铸铁的含碳量为 43%，其组织为莱氏体。

过共晶白口铸铁的含碳量大于 43%，其组织由一次渗碳体和莱氏体组成。

通过对不同成分铁碳合金的显微组织观察，可以确定其成分，并分析其性能。

四、实验步骤

1、 制备试样

取样：从不同成分的铁碳合金材料上截取合适尺寸的试样。

镶嵌：对于尺寸较小的试样，采用镶嵌的方法将其固定在镶嵌材料中，以便后续的磨制和抛光。

磨制：依次使用不同粗细的金相砂纸对试样进行磨制，每更换一次砂纸，应将试样旋转 90°，并将上一道砂纸的磨痕完全去除，直至试样表面平整、光滑，且磨痕方向一致。

抛光：将磨制好的试样在抛光机上进行抛光，直至试样表面光亮如镜，无任何磨痕和划痕。 2、 腐蚀试样