实验一 铁碳合金平衡组织观察

实验一铁碳合金平衡组织观察

一、重点

1.金相显微镜的使用

2.显微组织图

二、难点

成分、组织性能的关系

三、分组情况

两人一组，每组一台显微镜

四、实验目的

1.了解金相显微镜的构造，熟悉金相显微镜的使用方法；

2.观察铁碳合金在平衡状态下的显微组织，以进一步熟悉Fe-Fe3C相图；

3.分析和研究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。

五、实验设备及材料

1.金相显微镜；

2.金相图谱；

3.各种铁碳合金的金相试样。

六、实验原理

所谓平衡状态的组织是指合金在极为缓慢的冷却条件下所得到的组织。一般退火状态就接近平衡状态。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。室温下铁碳合金的组织都由铁素体和渗碳体两个基本相组成。但由于含碳量的不同，铁素体和渗碳体的相对数量、分布状况均有所不同，从而不同成分的铁碳合金呈现不同的组织形态。

1.工业纯铁在室温下为单相铁素体组织，呈白亮色多边形晶粒，块状分布。有时在晶

界处可观察到不连续的薄片状三次渗碳体。

2.亚共析钢的室温组织为铁素体和珠光体。当含碳量较低时，白色的铁素体包围黑色

的珠光体。随着含碳量的增加，铁素体量逐渐减少，珠光体量逐渐增多。

3.共析钢的室温组织全部为珠光体。在显微镜下看到铁素体和渗碳体呈层片状交替排

列。若显微镜分辨率低，则分辨不出层片状结构，看到的则是指纹状或暗黑块组织。

4.过共析钢的室温组织为珠光体和二次渗碳体。经质量浓度为4%硝酸酒精溶液浸蚀

后，Fe3CⅡ为白色细网状，暗黑色的是珠光体。若采用苦味酸钠溶液浸蚀，渗碳体

被染成黑色，铁素体仍保留白色。

5.亚共晶白口铁的室温组织为珠光体、二次渗碳体和低温莱氏体。在显微镜下，珠光

体呈黑色块状或树枝状，莱氏体为白色基体上散布黑色麻点和黑色条状，二次渗碳

体则分布在珠光体枝晶的边缘。

6.共晶白口铁的室温组织为低温莱氏体。显微镜下看到的是黑色粒状或条状珠光体散

布在白色渗碳体的基体上。

7.过共晶白口铁由先结晶的一次渗碳体与低温莱氏体所组成。显微镜下看到的是一次

渗碳体呈亮白色条状分布在莱氏体基体上。

七、实验步骤

1.实验前复习铁碳合金相图，并了解显微镜的操作过程。

2.按观察要求，选择物镜和目镜，装在显微镜上。

3.将试样磨面对着物镜放在显微镜载物台上。

4.接通电源。

5.用手慢旋显微镜粗调焦手轮，视场由暗到亮，直至看到组织为止。然后再旋微调焦手轮，

直到图象清晰为止。调节动作要缓慢，不允许试样与物镜相接触。

6.逐个观察全部试样。

八、实验结果

1.根据观察结果填写表1-1。

2.将观察到的试样组织形态与金相图谱进行比较，画出3至5个试样的组织示意图。

九、分析与讨论

1.根据所观察组织说明含碳量对铁碳合金的组织和性能的影响和性能有何影响。

①亚共析钢含碳量越低，铁素体越多；含碳量越高，珠光体越多；

②过共析钢含碳量越高，渗碳体越多；

③白口铁含碳量越高，莱氏体和渗碳体越多。

2．根据杠杆定律确定未知样品的含碳量。

已知珠光体平均含碳量为0.8%，如果忽略铁素体中的碳份（723℃0.02%到室温0.006%的变化），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。如显微组织中珠光体面积百分数约占75%，则该试样含碳量约为75%×0.8=0.6%。

钢的含碳量等于珠光体百分比×0.8%。

如45钢，珠光体占60%，W c=60%×0.8%=0.4

表1.1

序号样品名称状态腐蚀剂显微组织

1 工业纯铁退火4%硝酸酒精 F

2 20钢退火4%硝酸酒精F+P

3 45钢退火4%硝酸酒精F+P

4 65钢退火4%硝酸酒精F+P

5 T8钢退火4%硝酸酒精P

6 T12钢退火4%硝酸酒精P+Fe3O2

7 亚共晶白口铸铁铸态4%硝酸酒精P+Fe3O2+Ld’

8 共晶白口铸铁铸态4%硝酸酒精Ld’

9 过共晶白口铸铁铸态4%硝酸酒精Ld’+ Fe3O1