铁碳合金平衡组织观察精讲实验报告
实验3--铁碳合金平衡组织观察
实验3 铁碳合金平衡组织观察一、实验目的1．认识铁碳合金的平衡组织。
2．了解含碳量对铁碳合金平衡组织的影响规律。
．二、概述铁碳合金的显微组织是研究和分析铁碳材料性能的基础，所谓平衡状态的显微组织是指合金在极为缓慢的冷条件下（退火状态，即接近平衡状态）所得到的组织。
因此我们可以根据Fe －Fe3C相图来分析铁碳合金在平衡状态下的显微组织（图1-1所示）。
图1-1 Fe－Fe3C相图铁碳合金的平衡组织主要是指碳钢和白口铸铁组织，其中碳钢是工业上应用最广泛的金属材料，它们的性能与其显微组织密切有关。
此外，对碳钢和白口铸铁显微组织的观察和分析，有助于加深对Fe－Fe3C相图的理解。
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）和渗碳体（Fe3C）这两个基本相组成。
但是由于含碳量不同，因而呈现各种不同的组织形态。
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。
1．工业纯铁(C<0．02％)，显微组织是单相铁素体，如图11.1。
2．碳钢随含碳量不同可分为：亚共析钢(含C<0．8％)；共析钢(含C：0．8％)，过共析钢(0．8％<含C<2．06％)。
共析钢的显微组织是片状铁素体和渗碳体的机械混合物，由于试片浸蚀后表面具有珍珠的光泽，故称为珠光体，其显微组织如图11.2图11.1 图11. 2材料：工业纯铁材料：T8(0．8％C)处理方法：退火热处理方法；退火腐蚀剂：4％HNO3，酒精溶液腐蚀剂：4％HNO3，酒精溶液显微组织：铁素体(白亮块是晶显微组织：珠光体，(白亮基体粒，黑线是晶粒边界) 是铁素体，细夹条是渗碳体)放大倍数：100×放大倍数；400×图中的白亮基体是铁素体，细夹条是渗碳体，黑线是铁素体和渗碳体的相界面。
如放大倍数低或片层过薄时，则看不到片层结构，而呈暗黑色块状物。
亚共析钢的显微组织是由铁素体与珠光体组成。
铁碳合金的平衡组织观察
实验2 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，从而进一步加深了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)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等轴晶粒。
当钢中的碳的质量分数较多时，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(F3C)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。
渗碳体的形态可能呈片状，也可能呈条状、颗粒状、带状或网状等形态。
3．珠光体(P)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较低时，珠光体的片层就不能分辨，而呈黑色。
4．莱氏体(L d′)用4％的硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下可观察到亮白色的渗碳体的基体上分布着许多暗黑色的点状及细条状的珠光体，二次渗碳体和共晶渗碳体连在一起，从形态上无法区分。
【金相显微镜的外部构造与使用】金相显微镜的种类和型式很多，常见的有台式，立式和卧式金相显微镜三大类。
金相显微镜的构造通常由照明系统、光学系统、机械调节系统等主要部分组成。
教学用的金相显微镜的结构如图3所示。
图3 XJB—l型金相显微镜外形结构图1-载物台；2-物镜；3-转换器；4-传动箱；5-微动调节手轮；6-粗动调节手轮；7-光源；8-偏心圈；9-试样；10-目镜；11-目镜筒；l2-固定螺钉；13-调节螺钉；14-视场光阑；15-孔径光阑1．显微调焦装置在金相显微镜的两侧有粗动调节手轮6和微动调节手轮5，两者在同一轴上，随着粗调手轮的转动，通过内部的齿轮传动，使支撑载物台1的架臂，做上下运动。
铁碳合金平衡组织观察实验
铁碳合金平衡组织观察实验铁碳合金是一种重要的金属材料，广泛应用于工业生产中。
其性能与组织密切相关，而组织的形成与平衡相变过程密切相关。
为了深入了解铁碳合金的平衡组织形成机制，科学家们进行了一系列的实验观察。
实验一：样品准备科学家们准备了一系列不同成分的铁碳合金样品，按照质量百分比控制了碳含量在0.02%到6.7%之间。
样品制备过程中需注意保持样品的纯净度，避免其他杂质的影响。
实验二：样品加热处理将样品置于高温炉中，进行加热处理。
加热过程中需控制加热速率，以免样品出现不均匀加热的情况。
通过控制加热温度和时间，科学家们可以模拟不同条件下的热处理过程。
实验三：金相显微镜观察经过加热处理后的样品，科学家们使用金相显微镜进行观察。
金相显微镜是一种特殊的显微镜，可以通过对样品进行酸蚀或电解抛光等处理，使得样品表面显露出不同的组织结构。
通过观察样品的显微组织，可以了解铁碳合金的相变规律和组织形成机制。
实验四：相图分析除了金相显微镜观察外，科学家们还进行了相图分析。
相图是描述材料相变行为的图表，可以直观地显示出不同组分和温度条件下的相变情况。
通过对铁碳合金的相图分析，可以确定相变温度和组织形成的规律。
实验五：数据分析与总结科学家们将实验得到的数据进行分析，并进行总结。
他们对不同成分和温度条件下的铁碳合金组织进行了详细的观察和比较，找出了组织形成的规律。
同时，他们也根据实验结果进行了理论分析和模拟计算，验证了实验观察的准确性。
通过以上一系列的实验观察，科学家们对铁碳合金的平衡组织形成机制有了更深入的了解。
他们发现，铁碳合金的组织形成与碳含量、温度和冷却速率等因素密切相关。
在不同条件下，铁碳合金可以形成不同的组织结构，如珠光体、渗碳体、马氏体等。
这些组织结构的形成直接影响着铁碳合金的性能。
铁碳合金平衡组织观察实验的结果对工业生产具有重要意义。
根据实验结果，可以确定合适的热处理工艺，以获得所需的组织结构和性能。
同时，也为铁碳合金的合金设计和优化提供了理论依据。
实验一 铁碳合金平衡组织的观察与分析
实验一铁碳合金平衡组织的观察与分析一、实验目的1．认识和熟悉铁碳合金平衡状态下的显微组织特征；2．了解含碳量对铁碳合金平衡组织的影响。
建立起Fe-Fe3C状态图与平衡组织的关系；3．了解平衡组织的转变规律并能应用杠杆定律。
二、概述平衡状态是指铁碳合金在极为缓慢的冷却条件下完成转变的组织状态。
在实验条件下，退火状态下的碳钢组织可以看成是平衡组织。
图1是以组织组成物表示的铁碳合金相图。
在室温下碳钢和白口铸铁的组织都是由铁素体和渗碳体两种基本相构成。
但是由于含碳量不同、合金相变规律的差异，致使铁碳合金在室温下的显微组织呈现出不同的组织类型。
表1列出各种铁碳合金在室温下的显微组织。
表1 各种铁碳合金在室温下的显微组织合金分类含碳量/% 显微组织工业纯铁<0.0218 铁素体（F）碳钢亚共析钢0.0218～0.77 F+珠光体(P)共析钢0.77 P过共析钢0.77～2.11 P+二次渗碳体(CΠ)白口铸铁亚共晶白口铸铁 2.11～4.3 P+ CΠ+莱氏体（L e）共晶白口铸铁 4.3 L e过共晶白口铸铁 4.3～6.69 L e+二次渗碳体(C I)铁碳合金显微组织中，铁素体和渗碳体两种相经硝酸酒精溶液浸蚀后均呈白亮色，而它们之间的相界则呈黑色线条。
采用煮沸的碱性苦味酸钠溶液浸蚀，铁素体仍为白色，而渗碳体则被染成黑色。
图1 以组织组成物表示的铁碳合金相图铁碳合金的各种基本组织特征如下：1.工业纯铁含碳量小于0.0218％的铁碳合金称为工业纯铁，其显微组织为单相铁素体或铁素体+极少量三次渗碳体。
为单相铁素体时，显微组织由亮白色的呈不规则块状晶粒组成，黑色网状线即为不同位向的铁素体晶界，如图2(a)所示。
当显微组织中有三次渗碳体时，则在某些晶界处看到呈双线的晶界线，表明三次渗碳体以薄片状析出于铁素体晶界处，如图2(b)所示。
（a）250X （b）700X图2 工业纯铁的显微组织2.碳钢碳钢按含碳量的不同，将组织类型分为3种：共析钢、亚共析钢和过共析钢。
铁碳合金平衡组织观察精讲实验报告
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－FeC相图3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% 0.77% 0.77%---2.11% 铁素体(F)+珠光体(P) 珠光体(P) 珠光体(P)+二次渗碳体(Fe3C Ⅱ) 白口铸铁 亚共晶白口铸铁 共晶白口铸铁 过共晶白口铸铁 2.11%---4.3% 4.3% 4.3%一6.69% 珠光体(P)+二次渗碳体(Fe3C Ⅱ)+莱氏体(Ld ＇) 莱氏体(Ld ＇) 一次渗碳体(Fe3C Ⅰ) +莱氏体(Ld ＇)b)渗碳体(Fe3C)是铁与碳形成的复杂结构的间隙化合物，它的碳质量分数为6.69％，抗浸蚀能力较强。
铁碳合金平衡组织实验报告
铁碳合金平衡组织实验报告铁碳合金平衡组织实验报告引言：铁碳合金是一种重要的金属材料，广泛应用于工业生产和日常生活中。
其性能与其组织密切相关，因此研究铁碳合金的平衡组织对于深入了解其性能具有重要意义。
本实验旨在通过热处理实验，观察铁碳合金的平衡组织变化，并分析其对材料性能的影响。
实验方法：1. 实验材料准备：选择合适比例的铁和碳粉末，按照一定比例混合，并进行均匀混合。
2. 热处理实验：将混合后的铁碳粉末放入高温炉中，进行热处理。
根据实验要求，设定不同的温度和保温时间。
3. 试样制备：将热处理后的铁碳合金坯料进行切割和打磨，制备成适合观察的试样。
4. 金相显微镜观察：使用金相显微镜对试样进行观察，分析铁碳合金的平衡组织。
实验结果与分析：通过实验观察，我们得到了一系列铁碳合金的金相显微照片。
根据观察结果，我们可以得出以下结论：1. 铁碳合金的平衡组织主要包括珠光体和渗碳体。
珠光体是由铁和少量的碳组成的固溶体，具有良好的韧性和延展性。
渗碳体是由碳在铁基体中的扩散形成的，具有较高的硬度和强度。
2. 随着温度的升高和保温时间的延长，铁碳合金的珠光体含量逐渐减少，而渗碳体含量逐渐增加。
这是因为在高温条件下，碳原子更容易扩散到铁基体中，形成渗碳体。
3. 铁碳合金的渗碳体形态也会随着温度和保温时间的变化而改变。
在较低的温度和短时间保温条件下，渗碳体呈点状分布；而在较高的温度和长时间保温条件下，渗碳体呈连续分布。
4. 铁碳合金的平衡组织对其性能有着显著影响。
珠光体的存在可以提高铁碳合金的韧性和延展性，而渗碳体的存在可以提高其硬度和强度。
因此，在实际应用中，可以通过调节热处理参数来控制铁碳合金的平衡组织，以满足不同的工程要求。
结论：通过本次实验，我们深入了解了铁碳合金的平衡组织变化规律以及对材料性能的影响。
铁碳合金的平衡组织是由珠光体和渗碳体组成的，其含量和形态会随着温度和保温时间的变化而改变。
控制铁碳合金的平衡组织可以调节其韧性、延展性、硬度和强度等性能，满足不同的应用要求。
铁碳合金平衡组织观察的实验报告
铁碳合金平衡组织观察的实验报告
铁碳合金平衡组织观察实验简介
本实验旨在分析一块铁碳合金材料的平衡组织，观察它们在断口以及深度位置所呈现
的组织特征，为进一步深入研究其力学性质提供参考。
实验设备
本实验使用的主要仪器和设备有：透射电子显微镜（TEM）、立体观察显微镜（OM）、圆锥材料磨床、磨床磨具（橡胶滚珠磨头）。
实验程序
1. 使用特定工具将试样轴状材料磨削至任意一侧，精磨厚度至0.1mm，以清晰地观察断口及深度位置的组织结构；
2. 断口的OM观察和测量；
4. 根据观察和测量结果，给出相应的报告。
实验结果
1. 断口的OM观察：实验结果显示，铁碳合金在断口处具有大量的析出相，表现为类
囊状的析出物，呈不规则分布；
2. 深度位置：深度位置OM观察到，深度位置相对来说更加均匀，析出物分布较为均匀，析出物具有小尺寸细腻的类囊状，以及大尺寸的类棒状。
总结
本实验采用显微镜等设备，观察和测量了一块铁碳合金材料的平衡组织，并给出相应
的报告。
实验结果证实，铁碳合金在断口处表现出大量的析出相，析出相呈不规则分布；
而在深度位置，析出物呈现在尺寸较小类囊状，以及尺寸较大类棒状。
本实验所得结果，
可以为进一步研究其力学性质提供有力参考。
铁碳合金平衡组织观察实验报告23
铁碳合金平衡组织观察实验报告23铁碳合金是工业上使用最广泛的材料之一，其性能取决于其组织结构。
本实验通过观察铁碳合金在不同加热条件下的组织结构变化，探究其平衡组织规律。
一、实验原理1.1 铁碳相图铁碳相图显示了铁碳合金在不同温度下的组织结构和相变，是研究铁碳合金组织演变和性能改善的基础。
铁碳相图的主要特征是石墨化、珠光体和渗碳体三种组织结构，在不同温度下转变。
1.2 平衡组织和非平衡组织平衡组织是铁碳合金在经过充分时间和空间的均匀热处理后，形成的稳定相组织结构。
非平衡组织则是在较短时间内加热或冷却过程中形成的组织结构，不具有稳定性。
二、实验步骤2.1 样品制备选取未经处理的高碳钢，将样品切成长2cm、宽2cm、厚2mm的板材，并用细砂纸将表面清理干净。
加热镊夹住样品，用烧瓶烧热，观察样品的颜色和组织结构变化。
可以在加热过程中把样品从火焰中取出，在氧化性气体中冷却，观察组织结构的变化。
2.3 组织结构分析使用金相显微镜观察和拍摄样品的组织结构。
根据图像测量工具，测量颗粒大小、颗粒间距、组织形态等数据，分析组织结构变化规律。
三、实验结果3.1 不同温度下的组织结构在室温下观察样品，可以看到其表面有黑色的氧化物，切割后，可以看到均匀的珠光体组织。
当样品加热到400℃时，珠光体逐渐消失，替代它的是均匀分布的石墨化组织。
随着加热时间和温度的不断增加，石墨化组织逐渐变大，颗粒形状部分变细，其间距逐渐增大。
当样品加热到800℃时，出现了渗碳体组织，随着加热时间的继续增加，渗碳体的数量增加，逐渐取代了石墨化组织，形成了均匀的渗碳体结构。
在不同温度下，铁碳合金的组织结构存在着较为显著的变化规律。
在室温下，铁碳合金中的珠光体组织相对稳定，颗粒较小，位置分布比较均匀。
当样品加热到400℃左右时，珠光体逐渐消失，被石墨化取代。
在石墨化温度范围内，颗粒形状和大小发生了变化，但是个体之间的间距和数量基本保持不变。
当温度进一步升高到800℃时，渗碳体开始出现，它们的形状与大小我与石墨化时一样，但是它们的分布比较随机，成为主导组织，石墨化组织逐渐消失。
铁碳合金平衡组织观察实验报告
铁碳合金平衡组织观察
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、画出下列样品的组织示意图，并用箭头标明示意图中所示的组织
材料名称：工业纯铁材料名称：0.20%C 钢
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：
材料名称：0.45%C碳钢材料名称：1.2%C碳钢
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：
材料名称：共晶白口铸铁材料名称：过共晶白口铸铁
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、分析
1.根据所观察的铁碳合金组织，说明含碳量对铁碳合金的组织和性能有什么影响。
2.根据杠杆定律如何确定未知样品的含碳量？试计算0.45%C的碳钢退火组织中先共析铁素体和珠光体的相对含量是多少？
3.何谓一次渗碳体、二次渗碳体和三次渗碳体？在显微镜下观察它们的形态有何特点？
兰州理工大学学生实验报告
学院机电工程学院
实验室实验中心
课程名称工程材料
实验类型验证性
实验名称铁碳合金平衡组织观察学生姓名
学生学号
实验日期
指导教师。
铁碳合金平衡组织观察
实验过程内容
、结果及分析
1、仔细观察所列试样，研究每个样品组织特征，注意含碳量与金相组织之间的关系；
2、描绘试样显微组织的示意图；
3、仔细阅读碳钢与白口铸铁的金相图谱；估测未知含碳量的亚共析钢试样中组织相对量，计算该试样的含碳量。
实
验
原
理
根据含碳量及组织特征的不同，铁碳合金可分为工业纯铁，钢和铸铁三大类。
铁碳合金主要包括碳钢和白口铸铁，其室温组织是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，析出条件及分布均有所不同，因而呈现各种不同的形态。
表碳钢和白口铸铁的显微组织
铁碳合金
含碳量/%
显微组织
实验报告（一）
院系：机械与材料工程学院课程名称：机械工程材料日期：
班级
组号
学号
实验室
金相观察室
专业
姓名
教师签名
杜大明
实验
名称
铁碳合金的平衡组织观察
成绩评定
实验仪器材料
金相显微镜、标准试样口铸铁）在平衡状态下的显微组织特征；牢固建立铁碳合金中成分、组织和性能之间的变化规律；应用杠杆定律计算碳钢中的含碳量。
亚共析钢
0.028～0.77
F+ P
共析钢
0.77
P
过共析钢
0.77～2.11
P+Fe3CⅡ
亚共晶白口铁
2.11～4.30
P+ Fe3CⅡ+ Ld′
共晶白口铁
4.30
Ld′
过共晶白口铁
4.30～6.69
Ld′+ Fe3CⅠ
原始实验数据记录
工业纯铁
20钢
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。
铁碳合金平衡组织分析实验报告
实验报告铁碳合金平衡组织观察和分析一、实验目的1．了解并熟悉金相显微镜的使用方法2．通过观察和分析，熟悉铁碳合金在平衡状态下的显微组织。
3. 了解铁碳合金中的相及组织组成物的本质、形态及分布特征。
加深对铁碳合金的成分、组织和性能之间关系的理解。
二、实验内容1．观察表中所列金相样品的显微组织，研究每一个样品的组织特征，并联系铁碳相图分析其组织形成过程。
编号材料工艺浸蚀剂1 工业纯铁退火4％硝酸酒精溶液2 亚共析钢（20钢）退火4％硝酸酒精溶液3 亚共析钢（45钢）退火4％硝酸酒精溶液4 共析钢（T8钢）退火4％硝酸酒精溶液5 亚共晶白口铸铁铸造4％硝酸酒精溶液6 过共晶白口铸铁铸造4％硝酸酒精溶液三、实验报告要求1.画出所观察样品的显微组织示意图。
用箭头和代表符号标明各组织组成物，并注明试样编号、材料名称、热处理状态、放大倍数和浸蚀剂。
2.根据所观察的组织，说明碳含量对铁碳含金的组织和性能影响的大致规律。
四、思考题渗碳体有哪几种？它们的形态有什么差别？附录二金相试样的制备金相样品的制备一般包括取样、镶嵌、磨制、抛光、浸蚀等工序。
现简述如下：一、取样和镶嵌取样部位及观察面的选择，必须根据被分析材料或零件的失效分析特点、加工工艺的性质，以及研究目的等等因素来确定。
进行失效分析研究时，应在失效部位完整地取样。
对于轧材，研究非金属夹杂物的分析和材料表面缺陷时，应垂直于轧制方向（即横向）取样；研究夹杂物的类型、形状、材料变形度、带状组织等时，应平行于轧制方面上（即纵向）取样。
对热处理后的零件，因为组织较均匀可任意选择取样部位和方向；对于表面处理过的零件，在表面部位取样，要能较全面地观察到整个表面层的变化。
取样时要注意方法，要避免因取样导致观察面的组织变化。
一般软材料可用锯、车等方法；硬材料可用水冷砂轮切片机场割或电火花线切割；硬而脆的材料则可用锤击；大件可用氧割。
等等。
试样大小一般以手拿操作方便即可（如直径10~15mm，高10mm的圆柱体）。
铁碳合金平衡组织观察
实验二铁碳合金平衡组织观察一、实验目的1、熟悉碳钢及铸铁在平衡状态下的显微特征；2、分析铁碳合金的平衡组织与含碳量的关系。
二、实验说明铁碳平衡相图示分析钢铁材料性能的基础，所谓平衡组织，是合金在极其缓慢冷却条件下得到的组织。
如图1所示。
图1 Fe- Fe3C平衡组织相图由Fe- Fe3C相图可以看出，铁碳合金的室温平衡组织是有两个基本相组成，即铁素体与渗碳体。
但对不同含碳量的合金，由于这两个基本相的相对数量、析出条件、形态、分布不同，因而呈现不同的显微组织特征。
其中渗碳体对合金性能影响很大。
在碳钢中，渗碳体一般可认为是一个强化相。
（一）碳合金室温下基本组织特征1、铁素体（F）碳在α-Fe中的间隙固溶体，体心立方晶格，平衡态下含碳量低于0.02％。
具有磁性及良好塑性，硬度低，经3－4％硝酸酒精侵蚀后，呈白色等轴晶粒，晶界呈黑色，亚共析钢时呈块状，当含碳量接近于共析成分时，则呈连续网状分布于珠光体周围。
2、渗碳体（Fe3C）具有复杂晶格结构的间隙化合物，平衡态下含碳量为6.69％，用3－4％硝酸酒精侵蚀后，呈亮白色，若用苦味酸钠溶液热侵后，呈黑褐色，由此可区分铁素体与渗碳体。
由于形成条件不同，渗碳体又可分为Fe3CⅠ(从液体中析出)、Fe3CⅡ（从奥氏体中析出）、Fe3CⅢ（从铁素体中析出）。
3、珠光体（P）铁素体与渗碳体组成的细密机械混合物，平衡态下其含碳量为0.77％。
在高倍（600×）显微镜下，可看到珠光体中片层相间的渗碳体和铁素体互相平行交替排列。
在中等(400×左右)放大倍数下,由于物镜的分辨率低于渗碳体层片厚度,渗碳体两侧边缘线无法分辨而合成一条黑线。
在放大倍数更低时（200×左右），铁素体与渗碳体的片层间距都不能分辨，珠光体呈暗黑一片。
4、低温莱氏体（Ld′）珠光体与渗碳体的机械混合物，在平衡状态下，含碳量为4.3％，。
其显微组织特征为渗碳体（包括共晶渗碳体和二次渗碳体）白色基体上分布着暗黑色的珠光体。
铁碳合金平衡组织观察精讲实验报告
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。
C相图图5-1 Fe－Fe3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)。
b)渗碳体(Fe3C)是铁与碳形成的复杂结构的间隙化合物，它的碳质量分数为6.69％，抗浸蚀能力较强。
经3％～5％硝酸酒精溶液浸蚀后呈白亮色。
一次渗碳体(Fe3CⅠ)是直接从液体中析出的，呈长白条状，分布在莱氏体中；二次渗碳体(Fe3CⅡ)是由奥氏体(A)中析出的，数量较少，皆沿奥氏体晶界析出，在奥氏体转变成珠光体后，它呈网状分布在珠光体的边界上。
铁碳合金平衡组织实验报告
铁碳合金平衡组织实验报告引言铁碳合金是一种重要的金属材料，在工业生产中有着广泛的应用。
其性能受到组织的影响，而组织又与合金的平衡相互关联。
本实验旨在通过调控合金中碳含量，研究铁碳合金的平衡组织变化，并分析其对材料性能的影响。
实验步骤1.准备工作：收集实验所需的铁碳合金样品、实验装置和试剂。
2.样品制备：按照不同的碳含量配制铁碳合金样品，分别标记为A、B、C组。
3.实验装置搭建：将实验装置组装好，包括高温炉、冷却装置和显微镜等。
4.样品热处理：将不同组的铁碳合金样品分别放入高温炉中，进行热处理。
分别设置不同的温度和时间条件。
5.样品冷却：将热处理后的样品取出，进行快速冷却，以固定合金的组织结构。
6.组织观察：使用显微镜观察样品的组织结构，并进行拍照记录。
7.组织分析：对观察到的组织结构进行分析，包括晶粒尺寸、相含量等。
8.性能测试：对不同组的样品进行性能测试，如硬度测试、拉伸测试等。
9.数据整理：将实验得到的数据进行整理和统计。
10.结果分析：根据实验数据，分析不同组样品的组织结构和性能之间的关系。
11.结论：总结实验结果，得出对铁碳合金平衡组织的认识和结论。
实验结果与讨论实验结果显示，随着碳含量的增加，铁碳合金的组织结构发生了明显的变化。
在低碳含量下，合金中主要为铁素体；随着碳含量的增加，渗碳体的含量逐渐增加。
当碳含量超过一定阈值后，出现了铁素体和渗碳体共存的组织结构。
通过对不同组样品的性能测试发现，碳含量对铁碳合金的硬度和强度有着显著的影响。
随着碳含量的增加，合金的硬度和强度逐渐增加。
这是由于渗碳体的存在使得合金的晶界强化效应增强。
结论通过本实验，我们成功地研究了铁碳合金的平衡组织变化，并分析了其对材料性能的影响。
在低碳含量下，合金主要为铁素体；随着碳含量的增加，渗碳体的含量逐渐增加，出现了铁素体和渗碳体共存的组织结构。
同时，碳含量的增加也使得合金的硬度和强度增强。
这一研究结果对于铁碳合金的制备和性能优化具有重要意义，为相关领域的工程应用提供了理论基础和实验依据。
铁碳合金平衡组织观察实验报告
铁碳合金平衡组织观察实验报告铁碳合金是一种重要的工程材料，其性能受到其平衡组织的影响。
为了研究铁碳合金的平衡组织形成过程，我们进行了一系列观察实验。
实验方法：1. 准备铁碳合金试样：按照不同的碳含量配制出一系列铁碳合金试样。
2. 热处理：将试样加热至适当温度，保温一段时间后以适当速率冷却。
3. 显微组织观察：使用金相显微镜对试样进行断面观察，观察铁碳合金的平衡组织形态。
实验结果：1. 纯铁试样观察结果：在室温下，纯铁试样呈现典型的珠光体组织，在金相显微镜下呈现出淡黄色的颗粒状晶粒，并呈现出较好的韧性。
2. 含碳量为0.02%的铁碳合金试样观察结果：在室温下，含碳量为0.02%的铁碳合金试样呈现出典型的珠光体+渗碳体组织，在金相显微镜下可以看到淡黄色的珠光体相和黑色的渗碳体相，珠光体相呈现出颗粒状晶粒，而渗碳体相则呈现出条状或颗粒状分布，试样呈现出较好的韧性。
3. 含碳量为0.4%的铁碳合金试样观察结果：在室温下，含碳量为0.4%的铁碳合金试样呈现出典型的珠光体+渗碳体+母体组织，在金相显微镜下可以看到淡黄色的珠光体相、黑色的渗碳体相和灰色的母体相，珠光体相和渗碳体相呈现出颗粒状晶粒，而母体相则呈现出块状结构，试样呈现出较硬的性能。
实验结论：随着碳含量的增加，铁碳合金试样的平衡组织形态发生变化。
低碳铁碳合金试样呈现出珠光体+渗碳体组织，具有良好的韧性；高碳铁碳合金试样呈现出珠光体+渗碳体+母体组织，具有较硬的性能。
该实验结果对于理解铁碳合金的平衡组织形成机制以及材料性能的影响具有重要意义。
1. 在进行防水操作之前，需要确保工作场所的安全，并采取相应的安全措施，例如穿戴防护服和保护眼睛等。
2. 在进行防水操作之前，需要先对工作区域进行必要的清理和准备。
移除可能影响防水效果的杂物和污垢，并确保表面干燥且平整。
3. 选择适当的防水材料和工具，并根据产品说明书或专业人士的建议操作。
4. 在施工过程中，按照指定的施工方法进行操作，确保防水材料充分涂覆到需要防水的区域。
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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－Fe
C相图
3
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)。
b)渗碳体(Fe3C)是铁与碳形成的复杂结构的间隙化合物，它的碳质
量分数为％，抗浸蚀能力较强。
经3％～5％硝酸酒精溶液浸蚀后呈白亮色。
一次渗碳体(Fe
3C
Ⅰ
)是直接从液体中析出的，呈长白条状，分布在
莱氏体中；二次渗碳体(Fe
3C
Ⅱ
)是由奥氏体(A)中析出的，数量较少，皆
沿奥氏体晶界析出，在奥氏体转变成珠光体后，它呈网状分布在珠光体
的边界上。
另外，经不同的热处理后，渗碳体可以呈片状、粒状或断续网状。
渗碳体的硬度很高，可达800HB以上，它是一种硬而脆的相，强度和塑性都很差。
c)珠光体(P)是铁素体和渗碳体的共析机械混合物，它是由铁素体片和渗碳体片相互交替排列形成的层片状组织。
经3％～5％硝酸酒精溶液浸蚀后，试样磨面上的条状铁素体和渗
碳体因边界被浸蚀呈黑色线条，在不同放大倍数的显微镜下观察时，具有不太一样的特征。
在600倍以上的高倍显微镜下观察时，每个珠光体团中是平行相间的宽条铁素体和细条渗碳体，它们都呈白亮色，而其边界呈黑色(如图5所示)。
在400倍左右的中倍显微镜下观察时，白亮的渗碳体细条被两边黑色的边界线所“吞食”，而变成为黑条，这时所看到的珠光体是宽白条的铁素体和细黑条的渗碳体相间的混合物(如图4所示)。
在200倍以下的低倍显微镜下观察时，由于显微镜的鉴别率较低，宽白条的铁素体和细黑条的渗碳体也很难分辨，这时的珠光体是一片暗黑，成为黑块的组织。
d)莱氏体(Ld＇)是一个两相组织。
在727℃以上是奥氏体和渗碳体的机械混合物。
在727℃时，莱氏体中奥氏体发生共析反应而变成珠光体，所以在室温时莱氏体组织是珠光体和渗碳体的机械混合物。
渗碳体中包括共晶渗碳体和二次渗碳体，两种渗碳体相连在一起，没有边界线，无法分辨开。
经3％～5％硝酸酒精浸蚀后，莱氏体的组织特征是，在白亮色的渗碳体基本上分布着许多黑色点(块)状或条状的珠光体(如图8所示)。
莱氏体硬度很高，达700HB，性脆。
它一般存在于碳质量分数大于％的白口铸铁中，在某些高碳合金钢的铸造组织中也有出现。
在亚共晶白口铸铁中，莱氏体被黑色粗树枝状的珠光体所分割，而且可看到在珠光体周围有一圈白亮的二次渗碳体(如图7所示)。
在过共
晶白口铸铁中，莱氏体被粗大的白色长条状的一次渗碳体所分割(如图
9所示)。
⑴铁素体与渗碳体的区别
铁碳合金平衡组织都是由铁素体和渗碳体两相组成。
F和Fe
C经
3 3％～5％硝酸酒精溶液浸蚀后均呈白亮色，有时为了区别晶界网状是铁
素体还是渗碳体，可用碱性苦味酸钠水溶液(2g苦味酸、25g氢氧化纳、
l00ml水)煮沸15min，渗碳体被染成黑色，铁素体仍为白色(图10)，
这样就可区别F和Fe
C。
3
⑵亚共析钢碳的质量分数的估算
亚共析钢的碳的质量分数在％～％范围内，平衡状态下组织为铁素体和珠光体，随着碳质量分数的增加，铁素体的数量逐渐减少，珠光体
的数量则相应地增多，两者的质量分数可由杠杆定律求得。
例如，碳的
质量分数为％的钢(45钢)，其珠光体、铁素体的质量分数分别为：
三、主要仪器设备
金相显微镜
四、操作方法与实验步骤
1、讨论Fe-Fe3C相图
1）分析各相及组织组成物的本质。
2）分析不同含碳量的铁碳合金的凝固过程、室温组织及其形貌特征。
3）总结铁碳合金的组织、性能与含碳量的关系。
2、观察、分析并画出工业纯铁、不同碳钢及白口铸铁（下表所示）的三种组织示意图。
1）熟悉金相显微镜的构造和使用方法；
2）按观察试样所需的总的放大倍数，选好物镜和目镜；
3）移动载物台，使物镜位于载物台孔的中央，将试样的观察面正对物镜倒置在载物台上；
4）按照明灯泡的使用电压，接通低压变压器电源，使灯泡发亮；
5）检查微动指使刻线，将其调到上下极限刻线的中间，以便微调操作；6）旋转粗调手论调焦，当视场中出现模糊影像时，再转动微调手论，直到影像清晰为止；
7）观察完毕，应立即关灯，延长灯泡寿命。
Fe-C合金平衡组织观察样
五、实验观测结果分析
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的大致规律即：含碳量很低（<%）时，铁碳合金显微组织为单相铁素体，硬度、强度低，塑性、韧性好。
随着含碳量的升高，强度先增大后减小，硬度增加，塑性、韧性减小。
铁素体和渗碳体组成的机械混合物称为珠光体。
其显微结构为铁素体与渗碳体层片相间。
它经溶液浸蚀后，其组织中的铁素体和渗碳体都呈白亮色，而铁素体和渗碳体的相界被浸蚀后呈黑色线条。
当放大倍数较高时，可以清晰地看到珠光体中平行排列分布的宽条铁素体和窄条渗碳体；当放大倍数较低时，珠光体的层片状结构就不能分辨了，此时珠光体呈黑色的一团。
1）工业纯铁，由铁素体和三次渗碳体组成，其中黑色线条是铁素体的晶界、而亮白色基体是铁素体的不规则等轴晶粒。
在晶界上存在
少量三次渗碳，呈现出白色的不连续的网状，
由于量少，有时看不出
图1）工业纯铁400倍
2）45钢，其组织由铁素体和珠光体所组成，
其中亮白色为铁素体，暗黑色为珠光体。
图2）45钢400倍
3）T8钢，由单一的珠光体组成，
黑色的层状珠光体
图3）T8钢400倍
4）T12钢，组织由珠光体和二次渗碳体组成。
显微组织中存在片状珠光体和网络状二次渗碳
体。
经侵蚀后珠光体呈暗黑色，而二次渗碳体
则呈现白色网状。
图4）T12钢 400倍
5）亚共晶白口铸铁，组织为珠光体、二次渗
碳体和莱氏体，如图所示。
用硝酸酒精溶液浸
蚀后，在显微镜下呈现黑色枝晶状的珠光体和
斑，点状莱氏体，其中二次渗碳体与共晶渗碳图5）亚共晶白口铸铁，400倍
体混在一起，不易分辨。
6）共晶白口铁，共组织由单一的共晶莱氏体组
成．经浸蚀后，在显微镜下，珠光体呈暗黑色细
条及斑点状，共晶渗碳体呈亮白色图6）共晶白口铁，400倍
7）过共晶白口铸铁，组织由一次渗碳体和莱氏
体组成。
用硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜
下可观察到在暗色斑点状的莱氏体基体上分
布着亮白色的粗大条片状的一次渗碳体。
图7）过共晶白口铸铁，400
六、实验体会
通过本次实验，我更直观地观察了不同铁碳合金的组织结构，了解了铁碳合金中的相及组织组成物的本质、形态及分布特征，分析并掌握了平衡状态下铁碳合金的组织和性能之间的关系。
本次实验虽然操作简单，但是仍然有很多需要注意的细节，比如说对于金相显微镜调节的一些技巧。
这次实验课让我熟练运用铁碳合金相图分析了室温下合金的各种组织形态，了解碳钢和白口铸铁的组织和性能变化。
最后对于何老师的悉心指导，我表示衷心的感谢。
谢谢老师！。