材料课件 铁碳合金的显微组织分析
铁碳合金的显微组织及分析
铁碳合金的显微组织及分析材科095 陈国滔 40930366引言：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。
铁碳合金主要包括碳钢和白口铸铁，其室温组成相由铁素体和渗碳体这两个基本相所组成。
由于含碳量不同，铁素体和渗碳体的相对数量、析出条件及分布状况均有所不同，因而呈现各种不同的组织形态。
通过此次实验，分析含碳量对铁碳合金显微组织的影响，从而加深理解成分、组织和性能之间的相互关系。
一、铁碳合金在金相显微镜下具有的四种基本组织1、铁素体（F ）铁素体是碳溶解于α-Fe 中的间隙固溶体。
工业纯铁用4%硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下呈现明亮的等轴晶粒；亚共析钢中铁素体呈块状分布；当含碳量接近共析成分时，铁素体则呈现断续的网状分布于珠光体周围。
2、渗碳体（）渗碳体是铁与碳形成的金属间化合物，其含碳量为6.69%，质硬而脆，耐蚀性强，经4%硝酸酒精浸蚀后，渗碳体仍呈亮白色，而铁素体浸蚀后呈灰白色，由此可区别铁素体和渗碳体。
渗碳体可以呈现不同的形态：一次渗碳体直接由液体中结晶出，呈粗大的片状；二次渗碳体由奥氏体中析出，常呈网状分布于奥氏体的晶界；三次渗碳体由铁素体中析出，呈不连续片状分布于铁素体晶界处，数量极微，可忽略不计。
3、珠光体（P ）珠光体是铁素体和渗碳体呈层片状交替排列的机械混合物。
经4%硝酸酒精浸蚀后，在不同放大倍数的显微镜下可以看到具有不同特征的珠光体组织。
当放大倍数较低时，珠光体中的渗碳体看到的只是一条黑线，甚至珠光体片层因不能分辨而呈黑色。
4、莱氏体（Ld'）莱氏体在室温时是珠光体和渗碳体所组成的机械混合物。
其组织特征是在亮白色渗碳体基底上相间地分布着暗黑色斑点及细条状珠光体。
二、铸铁与石墨化1.石墨化的三阶段：● 第一阶段：液相中析出石墨（先共晶） ● 中间阶段：奥氏体中直接析出石墨 ● 第二阶段：共析转变中析出石墨3Fe C2.相图三、各种铁碳合金在室温下的显微组织四、不同成分的铁碳合金在室温下的显微组织见表五、实验数据六、实验数据分析1.工业纯铁在室温下具有单相铁素体的组织，显微组织中的褐色线条是铁素体的晶界，亮白色的基底是铁素体的不规则等轴晶粒，在某些晶界处可以看到不连续的片状三次渗碳体。
铁碳合金平衡组织的显微分析及观察
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。
三．实验内容观察给出试样的显微组织，画出所观察到组织的示意图。
铁碳合金平衡组织显微分析
铁碳合金平衡组织显微分析金相试样的制备一、实验目的1.熟悉金相显微试样的制备过程2.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。
铁碳合金的显微组织与分析
实验五铁碳合金的显微组织与分析摘要C相图的基础上，对不同成分铁碳合金的显微组织进行观在充分理解Fe-Fe3察，并全面的分析了碳钢、白口铸铁不同显微组织的形成过程及铁碳合金的进本组织的形貌特征，对铁碳合金和Fe-Fe3C进行了概括性的分析与总结。
关键词C相图钢白口铸铁铁碳合金 Fe-Fe3一、实验目的1.进一步熟悉铁碳合金相图（C相图）。
FeFe32.掌握各相和组织组成以及它们的金相形貌特征（珠光体、铁素体、渗碳体、莱氏体等）。
3.了解含碳量对各相及组织组成物和形貌和相对量的影响。
二、相关原理三、实验设备及材料1.光学显微镜2.标准实验样品：（1）亚共析钢（0.0218-0.77%C）：20，60（2）共析钢（0.77%C）：T8（3）过共析钢()0.77-2.11%C):T12（4）亚共晶白口铸铁（2.11-4.30%C）（5）过共晶白口铸铁（4.30-6.99%C）四、实验内容1.钢的平衡组织及含碳量的影响（固态转变组织）（1）三次渗碳体的形成及确认；（2）网状铁素体及渗碳体的区分；（3）含碳量对铁素体形态及分布的影响；（4）二次渗碳体的分布特点，最大析出量；2.白口铸铁凝固组织的观察与分析（1）先共晶产物的形态特征；（2）先共晶莱氏体的形态特征；（3）奥氏体稳定温度区间降温时的组织变化；（4）珠光体团的形状；3.观察并画出6块样品的组织示意图。
五、思考题1.怎样鉴别0.7%C合金的网状铁素体和1.3%C合金的网状渗碳体？答：网状铁素体与网状渗碳体，二者较难区分，若用煮沸的碱性苦味酸钠溶液做浸蚀剂，则可将渗碳体网染成黑色，而铁素体仍为亮白色。
因此这种实际可以将接近共析成分的亚共析钢与过共析钢区别开来。
2.冷却速度对组织形貌和相对量有无影响？并举例说明。
答：有影响。
以工业纯铁为例，冷却速度越慢，则析出的渗碳体就越细小弥散。
当冷却速度不够缓慢时，渗碳体析出的过程往往进行的不充分，因而室温下铁素体的含碳量往往是过饱和的。
钢中常见的显微组织及铁碳合金相图PPT课件
3.亚共析钢 ( Wc = 0.45% )
.
45
亚共析钢组织金相图
.
46
4.过共析钢 ( Wc = 1.2% )
.
47
过共析钢组织金相图
.
48
5.共晶白口铁 ( Wc = 4.3% )
.
49
共晶白口铁组织金相图
.
50
6.亚共晶白口铁 ( Wc = 3.0% )
.
51
亚共晶白口铁组织金相图
.
0.0218%C 0.77%C 2.11%C
Fe
4.3%C
36 6.69%C Fe3C
⒈ 特征点
⇄
⇄ ⇄
⇄ ⇄
.
J N
A
G
F +A
L+A
L
L+Fe3C
A +Fe3C
P +Fe3C
37
⒉ 特征线 ⑴ 液相线—ACD，
固相线—AECF ⑵ 水平线：
ECF：共晶线LC⇄ E+Fe3C
共晶产物是A与Fe3C的机械混合物， 称作莱氏体, 用Le表示。为蜂窝状, 以Fe3C为基，性能硬而脆。
b
A
.
B
30
二、铁碳合金状态图
铁碳合金相图是研究 铁碳合金最基本的工 具，是研究碳钢和铸 铁的成分、温度、组 织及性能之间关系的 理论基础,是制定热加 工、热处理、冶炼和 铸造等工艺依据.
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31
含碳量大于Fe3C成分（6.69%）时，合金太脆，已 无实用价值。
实际所讨论的铁碳合金相图是Fe- Fe3C相图。
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56
二.制定热加工工艺方面的应用
.
57
实验十铁碳合金显微组织的观察与分析
实验十铁碳合金显微组织的观察与分析前言铁碳合金是以铁为主，加入少量碳而形成的合金，具有多种相结构和组织。
其价格低，易加工，在实际生产中得到了广泛的应用。
而铁碳合金的显微组织是研究和分析贴碳材料性能的基础。
本次试验在进一步熟悉铁碳相图的基础上，达到掌握珠光体、铁素体、莱氏体、渗碳体等相和组织的成分、形貌特征的LI的，同时学分分析各组织的形成过程，了解碳含量对各相及组成物的形貌和相对量的影响。
摘要在充分理解Fe-Fe3C相图的基础上，对不同成分铁碳合金的显微组织进行观察，并全面的分析了碳钢、白口铸铁不同显微组织的形成过程及铁碳合金的进本组织的形貌特征，对铁碳合金和Fe-Fe3C进行了概括性的分析与总结。
关键词铁碳合金Fe-Fe3C相图钢白口铸铁一、实验设备与材料实验设备：光学显微镜9 T12钢，退火4%硝酸酒精 10白口铸铁亚共晶白口铁 2. 14~4. 3 4%硝酸酒精 11 共晶白口铁 4. 3 4%硝酸酒精 12过共晶白口铁4. 3、6. 674%硝酸酒精二、Fe-Fe 3C 相图及典型铁碳合概述铁碳合金相图是研究铁碳合金的基础，山于碳含量高于6. 69%的铁碳合金脆 性大，因而只研究Fe-Fe 3C 部分。
如下图所示的Fe-FeC 体系相图中，存在液相、 固溶体相8 (Fe), a (Fe), Y (Fe)及0 ~Fe3C 相。
根据组织特征则有奥氏体(A),铁 素体(F), §铁素体、渗碳体或夜析渗碳体(Fe 3C.).二次渗碳体(Fe 3C,.).三次渗 碳体(FeC 珠光体(P)、莱氏(Ld)、变态莱氏体(Ld ，)和液体(L)。
相图中三条平衡线表示三个恒温反应。
1493°C 发生包晶反应，此次试验不做研究。
1148 °C 发 生共品反应： LoA+Fe3C 共 品反应形成奥 氏体与渗碳体 的共晶混合物, 称为莱氏体 (Ld)。
冷却至室 温后莱氏体中 的奥氏体转变 为珠光体，此时 莱氏体为变态莱氏体(Ld')。
铁碳合金显微分析
铁碳合金平衡组织的显微分析一实验目的1.识别和研究铁碳合金在平衡状态下的显微组织；2.加深理解铁碳合金成分、组织与性能之间的相互关系;3.掌握金相显微镜的使用方法。
二实验设备及材料1.金相显微镜；2.金相挂图；3.各种铁碳合金的标准试样。
三实验原理1.铁碳合金的分类及其平衡组织铁碳合金平衡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，分析铁碳合金的平衡组织以铁碳合金相图为依据。
根据组织特征及含碳量的不同，铁碳合金分为工业纯铁、碳钢和白口铸铁三大类。
图1 铁碳合金相图类型含碳量（%）显微组织工业纯铁＜0.0218铁素体碳钢亚共析钢0.0218～0.77铁素体+ 珠光体共析钢0.77珠光体过共析钢0.77～2.11珠光体+ 二次渗碳体白口铸铁亚共晶白口铁 2.11～4.3珠光体+二次渗碳体+莱氏体共晶白口铁 4.3莱氏体过共晶白口铁 4.3～6.69莱氏体+ 一次渗碳体表1 铁碳合金的分类及组织类型1）工业纯铁含碳量小于0.0218％的铁碳合金通常称为工业纯铁。
它为两相组织，即由铁素体和少量三次渗碳体组成。
如图2所示，工业纯铁经硝酸酒精溶液浸蚀后的显微组织，其中黑色线条是铁素体的晶界，而亮白色基体为铁素体。
三次渗碳体一般沿铁素体晶界分布，由于量很少，看不出来。
图2 工业纯铁的显微组织▪2）亚共析钢▪含碳量在0.0218-0.77%的钢为亚共析钢，其室温组织由铁素体和珠光体组成，随着含碳量的增加，铁素体逐渐减少而珠光体逐渐增多，当含碳量增至0.77%则全部为珠光体。
亚共析钢经硝酸酒精溶液浸蚀后，亮白色的为铁素体，暗黑色的为珠光体，如图3所示。
图3 亚共析钢的显微组织3）共析钢含碳量为0.77％的碳钢，称为共析钢，由单一的珠光体组成。
珠光体是由铁素体和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细条渗碳体；当放大倍数较低时，渗碳体片层就只能看到一条黑线，它实际上就是渗碳体。
铁碳合金平衡组织观察与分析教材演示课件(31张)
+ 莱氏体 莱氏体
过晶白口铸铁
4.30-6.69
莱氏体 + 二次渗碳体
工业纯铁的显微组织
20钢的显微组织
45钢的显微组织
45钢的显微组织
65钢的显微组织
T8钢的显微组织
T8钢的显微组织
T12钢的显微组织
T12钢的显微组织
亚共晶白口铁的显微组织
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7.要想战胜电话销售时的恐惧心理， 道理与 击碎巨 石的道 理其实 是一样 的。一 锤击不 碎巨石 ，就多 击几锤 ，一句 话，坚 持就是 胜利。
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8.多打电话，并且坚持不懈地打电话 ，就会 成功地 克服与 销售有 关的一 切恐惧 心理。 实际上 ，拨打 电话的 数量与 销售额 之间有 着顺理 成章的 正比关 系
铁素体灰铸铁的显微组织
珠光体灰铸铁的显微组织
铁素体球墨铸铁的显微组织
铁素体+珠光体球墨铸铁的显微组织
珠光体球墨铸铁的显微组织
下贝氏体球墨铸铁的显微组织
珠光体可锻铸铁的实验报告
1.实验目的。 2.实验所用仪器设备、试样。 3.按下列要求画出灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁（至少3种）的 显微组织，并注明各组织的名称。
实验三：铁碳合金平衡组织观察与分析
一、实验目的 1．进一步熟悉Fe—Fe3C相图，了解不同成分的 铁碳合金在平衡状态下的显微组织特征。 2．分析碳钢的含碳量与其平衡组织间的关系。 3．加深对平衡状态下铁碳合金的成分、组织、性 能间关系的理解。
二、实验原理
利用金相显微镜观察和研究金属内部的组织和 缺陷的方法称为显微分析。
3）更换物镜或调焦时，不许有任何剧烈动作， 以防损坏物镜。
铁碳合金的显微组织及分析
实验十铁碳合金的显微组织及分析1 实验目的1．进一步熟悉Fe-Fe3C相图。
2．掌握各相和组织组成以及它们的金相形貌特征（珠光体、铁素体、渗碳体、莱氏体等）。
3．掌握共晶、亚共晶、过共晶白口铸铁的显微组织特征（莱氏体、变态莱氏体，一次渗碳体、共晶渗碳体和二次渗碳体的形成与形貌特点；高温奥氏体转变所得室温产物等)。
4．了解碳含量对各相及组织组成物的形貌和相对量的影响。
2 实验设备及材料1.光学显微镜2.标准实验样品：45钢，60钢，T8钢，T12钢，亚共晶、共晶、过共晶白口铁。
3 实验原理3.1铁碳相图及其组织组成物如图3.1铁碳相图所示，不同的碳含量，平衡组织也不相同，具体如下表3.1所示3.2随碳含量增加的组织形貌改变碳含量低于0.0218%时，组织在光镜下为白色铁素体晶粒；随碳含量增加，出现第二相组织为珠光体，光镜中为暗黑色组织；当含碳量达到0.77%时，变为单相珠光体组织，光镜下为黑白相间的细条形貌；含碳量继续增大，原晶粒晶界处出现网状白色第二相为一次渗碳体；含碳量继续增大，光镜中能看到呈树枝状分布的黑色区域是由先共晶奥氏体转变成的珠光体，周围一圈白色为二次渗碳体，其余为变态莱氏体；当碳含量达到4.3%时，变为莱氏体组织；碳含量继续增大，出现粗大的片状一次渗碳体，其余为变态莱氏体。
4实验内容及步骤1．白口铁凝固组织的观察与分析。
注意：（1）三次渗碳体的形成及辨认；（2）网状铁素体与渗碳体的区分；（3）含碳量对铁素体形态及分布的影响；（4）二次渗碳体的分布特点，最大析出量。
2．钢的平衡组织及含碳量的影响（固态转变组织）。
注意：（1）三次渗碳体的形成及辨认；（2）网状铁素体与渗碳体的区分；（3）含碳量对铁素体形态及分布的影响；（4）二次渗碳体的分布特点，最大析出量5实验结果实验结果如附图所示。
6 结论图a：60钢，亚共析钢，白色块状为铁素体，黑色块状为珠光体。
因放大倍数较低，珠光体中的层状结构未能清晰显示出来，故呈黑色块状。
金属材料与热处理第4章铁碳合金课件.ppt
4.2 二元合金相图
4.2.1 二元合金相图的表示方法 4.2.2 二元合金匀晶相图分析 4.2.3 二元合金共晶相图分析
4.2.1 二元合金相图的表示方法
合金相图是用图解的方法表示合金系中合金状态、温 度和成分之间的关系，简称相图或状态图。
它是了解合金中各种组织的形成与变化规律的有效工 具，是合金在极缓慢冷却、接近平衡条件下测绘的，又 称平衡图。
a)间隙固溶体 b)置换固溶体 溶质原子对晶格畸变影响示意图
4.1.3 金属化合物
合金组元间发生相互作用而形成一种具有金属特性的物质 称为金属化合物。
金属化合物可用化学分子式来表示。金属化合物的晶格类 型不同于任一组元，一般具有复杂的晶格结构，其性能具有 “三高一稳定”的特点，即高熔点、高硬度、高脆性和良好 的化学稳定性。
相：合金中化学成分、结构相同的组成部分称为相，相与 相之间具有明显的界限。
合金的组织是指合金中不同相之间相互组合而成的综合 体 。各相的数量、形状、大小及分布方式的不同形成了 合金组织。
4.1.2 固溶体
固溶体：一种组元的原子溶入另一组元的
晶格中所形成的均匀固相，称为固溶体。溶入
的元素称为溶质，而基体元素称为溶剂。固溶
1点以上
1～2点
2～3点
共析钢结晶示意图
3点以下
珠光体显微组织
2. 亚共析钢的结晶过程分析
亚共析钢（含碳量0.0218%＜C＜0.77%）的冷却过程如 图4-15结晶出奥氏体，到2点时结晶完毕。在2点到3点之 间，奥氏体组织不发生转变；冷却到与GS线相交的3点时， 从奥氏体中开始析出铁素体。当温度降至与PSK线相交的 4点时，剩余奥氏体的含碳量达到0.77%，此时奥氏体发 生共析转变，转变为珠光体。亚共析钢室温组织由珠光体 P和铁素体F组成。
工程材料 第四章 铁碳合金ppt课件
重要的点J、C、S
A A
A 室温
A
A+Fe3CⅡ+ Ld
P+Fe3CⅡ+L′ d
L+Fe3C Ⅰ
J点为包晶点 ， 反响式： LBH 14 9 C 5 A J
C点为共晶点 ，反响式：LC 11 4C 8AEF3eC(共晶渗碳
S点为共析点 ，反响式：AS 72 7CFPFe3C(共析渗
重要的线： ABCD—液相线； AHJECF—固相线； 程度线HJB—包晶线；程度线ECF—共晶线； 程度线PSK —共析反响线〔A1 线〕； GS—合金冷却时自A中开场析出F的临界温度线〔A3线〕; ES—碳在A中的固溶 线〔Acm线〕 ； PQ—碳在F中的固溶线。
0.35%；它能溶于F中，使F强化，从而使钢的强度、硬
度、弹性提高，而塑性、韧性降低。 〔3〕硫的影响 硫在钢中是有害杂质，它不溶于铁，而以FeS方式存在，
会使钢产生热脆性。
〔4〕磷的影响 磷在钢中是有害杂质，它 全部溶于铁素体中，虽可使
铁素体的强度、硬度有所提高，但却使室温下钢的塑性、 韧性急剧降低，并使钢产生冷脆性。
在运用此相图时应留意以下两点： 〔1〕此相图只反映铁碳二元合金中相的平衡形状，如含
其它元素，相图将发生变化。 〔2〕此相图反映的是平衡条件下铁碳合金中相的形状，
假设冷却或加热速度较快时，其组织转变就不能只 用
相图来分析了。
第三节 碳钢 一、钢中常存杂质元素的影响 〔1〕锰的影响
在钢中它是一种有益元素，在碳钢中含锰量通常＜
其钢号以“已〞或“B〞字加上阿拉伯数字表示，共有 7级即B1、B2、B3 、… B7〔或已1、已2、已3、 …已7〕， 数字愈大的已类钢，其含碳量愈高。
铁碳合金平衡组织的显微分析及观察
铁碳合金平衡组织的显微分析及观察铁碳合金是钢铁制造中的重要原料，其组织与性能的研究对于钢铁生产及应用的改进具有重要意义。
本文将就铁碳合金的微观组织进行分析及观察，探究不同的组织类型对铁碳合金的性能影响。
铁碳合金的显微组织包括珠光体、贝氏体、马氏体和残余奥氏体等不同类型。
其中珠光体和贝氏体较为常见，马氏体则在钢铁淬火处理过程中生成，残余奥氏体则是有机会在高温下形成的。
不同类型的组织在铁碳合金的性能中起着不同的作用。
首先，珠光体是由同形晶体铁素体和渗碳钢化物交替排列组成的均质混合物。
它的显微结构呈层状结构，类似于细小的珍珠，因此得名。
珠光体在钢铁制造中应用广泛，在造船、汽车等领域具有重要作用。
由于珠光体的塑性较好，它对铁碳合金的韧性和强度的提升也有一定的促进作用。
贝氏体则是由铁素体和渗碳钢化物交替排列组成的组织。
与珠光体不同的是，贝氏体的结晶形态在加热过程中会发生不同程度的变化。
贝氏体的硬度较高，因此在一些具有高强度要求的领域（如制造高强度钢材）有着重要应用。
然而，贝氏体在成型过程中会采用形变硬化技术，从而影响了钢铁的切削加工性。
因此，在改善铁碳合金的加工性能方面，珠光体的作用更优。
马氏体是在淬火加热后生成的一种组织，硬度非常高，且不易变形。
在制造高强度钢材、弹簧钢等领域具有重要应用。
然而，由于马氏体的脆性较大，钢铁的韧性会减弱，这对一些机械零件来说是不利的。
残余奥氏体则是在铁碳合金高温处理过程中形成的一种组织。
相比于其它类型的组织结构，残余奥氏体的韧性较高，因此在制造大型机械顶轴等领域有着广泛的应用。
综上所述，铁碳合金的显微组织类型不同，对铁碳合金的性能表现具有显著的影响。
例如珠光体塑性好，因此在钢铁深度加工中更有优势；马氏体则硬度高、强度大，因此适用于一些高要求领域，如制造高强度钢材和弹簧钢。
铁碳合金微观组织及性质的研究，有助于优化材料的结构，提高材料的性能表现。
金相——铁碳合金平衡组织显微分析
铁素体、渗碳体、珠光体和莱氏体的显微组织特征。
（1） 铁素体(F)碳在Fe -α中的间隙固溶体，用4%硝酸酒精溶液浸蚀后呈白色，亚共析钢中铁素体一般呈块状分布；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光体周围。
（2） 渗碳体(Fe 3O)铁与碳形成的一种间隙化合物，其碳含量为6.69%，质硬而脆，经4%硝酸酒精溶液浸蚀后呈亮白色，若用苦味酸钠溶液浸蚀后呈暗黑色，而铁素体仍为白色，由此可区别铁素体与渗碳体。
按照成份和形成条件的不同，渗碳体可以呈现不同的形态；一次渗碳体(初生相)是直接由液体中析出的，故在白口铸伯中呈粗大的条片状，二次渗碳体(次生相)是从奥氏体中析出的，往往呈网络状沿奥氏体晶界分布；三次渗碳是由铁素体中析出的，通常呈不连续薄片状存在于铁素体晶界处，数量很少。
（3） 珠光体(P)铁素体和渗碳体的机械混合物，铁素体与渗碳体相互混合交替排列形成的层片状组织，在高倍下能看清珠光体中平行相同的宽条铁素体和细条渗碳体，当放大倍数较低时由于显微镜的鉴别能力小于渗碳体片厚度，这时珠光体中的渗碳体就只能看到是一条黑线，珠光体在较低放大倍数下片层不能分辨，呈黑色。
高碳工具钢(过共析钢)经球化退火处理后还可以获得球状珠光体。
（4） 莱氏体(d L ')在室温下是由共晶Fe 3O 珠光体及二次渗碳体所组成的机械混合物，含碳量4.3%的共晶白口铁，在1148℃时形成由奥氏体和渗碳体组成的共晶体，其中奥氏体冷却时析出二次渗碳体，并在727℃以下分解为珠光体。
莱氏体的显微组织特征是在亮白色的渗碳体基底上相间地分布着暗黑色斑点及细条状的珠光体。
二次渗硕体和共晶渗碳体连在一起，从形态上难以区分。
根据组织特点及碳含量不同，铁碳合金可分为工业纯铁、钢和铸铁三大类。
1. 工业纯铁。
纯铁在室温下具有单相铁素体组织，含碳量<0.02%的铁碳合金通常称为工业纯铁，即由铁素体和少量三次渗碳体组成。
工业纯铁的显微组织，其中黑色线条是铁素体的晶界，而白色基底则是铁素体的不规则等轴晶粒，在某些晶界处可以看到不连续的薄片状三次渗碳体，图4-2为工业纯铁的退火组织。
铁碳合金
性能 组成物 铁 素 体 渗 碳 体 片状珠光体 球状珠光体
硬 度 HB 60～N/m2) 120～230 30～35 860～900 650～750
断面收缩率 ψ(％) 60～75 － 10～15 18～25
(a) 20钢（200×）
(b) 45钢 （200×）
图6-7 亚共析钢显微组织
2）共析钢 含碳量为0.8％的碳钢，称为共析钢，由单一的珠光体组成，其显微组织如图6 含碳量为0.8％的碳钢，称为共析钢，由单一的珠光体组成，其显微组织如图6—5所示 3）过共析钢 含碳量超过0.8％的碳钢，称为过共析钢，它在室温下的组织由珠光体和二次渗碳体组 含碳量超过0.8％的碳钢，称为过共析钢，它在室温下的组织由珠光体和二次渗碳体组 成。钢中含碳量越多，二次渗碳体数量就越多。图6—8（a）为含碳量1.2％的过共析 成。钢中含碳量越多，二次渗碳体数量就越多。图6 ）为含碳量1.2％的过共析 钢的显微组织。组织形态为层片相间的珠光体和二次渗碳体，经硝酸酒精溶液浸蚀后 珠光体呈暗黑色，而二次渗碳体则呈白色网状。若采用苦味酸钠溶液浸蚀，网络状二 次渗碳体就被染成黑色，而珠光体为白色，如图6 次渗碳体就被染成黑色，而珠光体为白色，如图6—8（b）所示。
图6-4 Fe-Fe3C相图
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 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 体（Fe3C）这两个基本相组成。但是由于含碳量不同，铁素体和渗碳体的相对数量、 体（Fe3C）这两个基本相组成。但是由于含碳量不同，铁素体和渗碳体的相对数量、 析出条件以及分布情况均有所不同，因而呈现各种不同的组织形态（见表6 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（见表6—2）。 表6—2 各种铁碳合金在室温下的显微组织 类 型 含碳量（%） ＜0.02 0.02～0.8 0.8 0.8～2.06 显 微 组 织 铁 素 体 铁素体 + 珠光体 珠 光 体 珠光体 + 二次渗碳体 浸 蚀 剂 4％硝酸酒精溶液 4％硝酸酒精溶液 4％硝酸酒精溶液 4％硝酸酒精溶液； 苦味酸钠溶液 4％硝酸酒精溶液 4％硝酸酒精溶液 4％硝酸酒精溶液
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三、实验设备及样品
1.光学显微镜； 2.标准样品： •纯铁、20钢、60#钢、T8共析钢、T12钢； •亚共晶、共晶、过共晶白口铁；
四、实验内容
1、白口铁凝固组织的观察与分析
注意： •先共晶产物的形态特征； •共晶莱氏体的形态特征； •奥氏体稳定温度区间降温时的组织变化； •珠光体团的形状；
2、钢的平衡组织及含碳量的影响 （固态转变组织）
注意 1）三次渗碳体的形成及辨认； 2）网状铁素体与渗碳体的区分； 3）含碳量对铁素体形态及分布的影响； 4）二次渗碳体的分布特点，最大析出量；
五、实验报告基本要求（同前）
1.符合实验报告基本规范，结构完整； 2.画出各组织的示意图，Φ50MM半圆，
标出各相关参数； 3.分析简练，结合本实验所得结果；
实验五
铁碳合金的显微组织及分析I
一、实验目的
1.进一步熟悉Fe-Fe3C相图。 2.掌握各相和组织组成以及它们的金相形貌特征
（珠光体、铁素体、渗碳体、莱氏体等）。 3.了解碳含量对各相及组织组成物的形貌和
相对量的影响。
二、相关原理
• • •
固一钢 态︑铁 转二生 变︑产 的三过 基次程 本渗 特碳 点体
六、课堂讨论
单个组织详细分析 工业纯铁
20钢退火
Hale Waihona Puke 35钢退火60钢退火
铁素体在奥氏体晶界的形核
T8钢退火
共析钢的高倍组织（扫描电镜）
片间距随截面的变化
珠光体形态的退化
T12钢退火
3%硝酸酒精浸蚀
苦味酸浸蚀
白口铁（铸态）