实验一铁碳合金平衡组织观察
实验一平衡态铁碳合金成分、组织、性能之间关系的分析
实验一平衡态铁碳合金成分、组织、性能之间关系的分析1.1典型铁碳合金的平衡组织观察与分析一、实验目的1．通过实验能识别铁碳合金在平衡状态下的显微组织。
2．掌握碳含量对铁碳合金平衡组织形貌及相组成比例的影响。
二、实验原理简介利用金相显微镜观察金属的内部组织和缺陷的方法称为显微分析（或金相分析）。
合金在极其缓慢的冷却条件（如退火状态）下所得到的组织称为平衡组织。
铁碳合金平衡组织的观察与分析，要依据Fe-Fe3C相图来进行。
1．室温下铁碳合金基本组织特征（1）铁素体（F）铁素体是碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体。
经3%～5%的硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下呈现白亮色多边形晶粒。
在亚共析钢中，铁素体呈块状分布，当合金的含碳量接近于共析成分时，铁素体则呈断续的网状分布于珠光体晶界上。
（2）渗碳体（Fe3C）渗碳体是铁与碳形成的一种化合物。
经3%～5%的硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下为白亮色；若用苦味酸钠溶液浸蚀，则渗碳体呈暗黑色，而铁素体仍为白亮色，由此可以区别铁素体和渗碳体。
由于铁碳合金的成分和形成条件不同，渗碳体可以呈现不同的形状,一次渗碳体是由液相中直接结晶出来，呈板条状游离分布；二次渗碳体是从奥氏体中析出的，呈网状分布在珠光体晶界上；三次渗碳体是从铁素体中析出，呈窄条状分布在铁素体晶界上。
（3）珠光体（P）珠光体是铁素体和渗碳体的两相复合物。
在平衡状态下，它是由铁素体和渗碳体相间排列的层片状组织。
经3%～5%的硝酸酒精溶液浸蚀后，铁素体和渗碳体皆为白亮色，而两相交界呈暗黑色线条。
在不同的放大倍数下观察时，组织特征有所区别。
如在高倍（600倍以上）下观察时，珠光体中平行相间的宽条铁素体和细条渗碳体都呈白亮色，而两相交界为暗黑色；在中倍（400倍左右）下观察时，白亮色的渗碳体被暗黑色交界所“吞食”，而呈现为细黑条，这时看到的珠光体是宽白条铁素体和暗黑细条渗碳体的相间复合物；在低倍（200倍以下）下观察时，无论是宽白条的铁素体还是暗黑细条的渗碳体都很难分辨，这时珠光体呈现暗黑色块状组织。
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。
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实验目的：了解铁碳合金的组织特点，并掌握金相显微镜的使用方法和分析结构的能力。
实验原理：铁碳合金是由铁和碳组成的合金。
在不同的温度和成分条件下，铁碳合金的组织和性能也会发生变化，形成不同的组织结构，同时其机械性能也会有所不同。
在铁碳相图中，铁和碳在不同的温度和成分条件下形成了不同的相。
其中，铁的晶体结构分为两种：面心立方晶体结构（铁素体）和体心立方晶体结构（铁亚铁素体）。
铁素体在低温下稳定，铁亚铁素体在高温下稳定。
在铁碳相图中，铁素体和铁亚铁素体通过共存界线连接，这条共存界线就是相图中的温度-碳浓度曲线。
当铁碳合金在共存界线以下的温度和碳浓度范围内冷却时，就会形成铁素体和渗碳体（如珠光体、针状体、片状体等）。
当铁碳合金在共存界线以上的温度和碳浓度范围内冷却时，就会形成铁素体和铁亚铁素体共同组成的珠晶体。
实验材料：1. 转变片铁素体组织的中碳钢样品2. 中碳钢样品，经淬火后火焰退火的试样3. 金相显微镜4. 砂纸、细砂布、砂轮等抛光材料实验步骤：1. 用金相显微镜观察转变片铁素体组织的中碳钢样品。
首先需要对样品进行磨削和抛光，得到一个平坦而光洁的表面。
然后，放入金相显微镜中观察样品的组织结构。
3. 对样品进行组织分析，包括晶粒大小、相的类型和比例等。
4. 编写实验报告，包括实验现象、实验原理、实验步骤、实验结果及其分析和结论等。
实验结果：通过金相显微镜观察，可得到如下实验结果：转变片铁素体组织的中碳钢样品：样品组织结构为铁素体和珠光体的共存。
珠光体呈现出针状、块状和片状等不同形态，晶粒相对较大。
实验分析：铁碳合金的组织结构会受到多种因素的影响，如合金元素的成分、温度、时效工艺等。
金相显微镜可以直观地观察到样品的组织结构，可以通过对样品的组织分析来了解不同工艺条件下铁碳合金的组织特点和性能。
在本实验中，转变片铁素体组织的中碳钢样品和淬火后火焰退火的中碳钢样品的组织结构不同。
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。
金属学与热处理实验 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．实验目的1．观察和分析铁碳合金在平衡状态下的显微组织。
2．加深理解铁碳合金的化学成分、温度、组织、性能之间的关系。
C相图。
3．通过本实验，进一步掌握Fe-Fe34．熟悉金相显微镜的使用。
二．概述碳钢和铸铁是工业上应用最广的金属材料，它们的性能与组织有密切的联系，因此熟悉掌握它们的组织是钢铁材料的使用者最基本的要求。
1．碳钢和白口铸铁的平衡组织平衡组织一般是指合金在极为缓慢冷却的条件下（如退火状态）所得到的组织。
铁碳合金在平衡状态的显微组织（简称组织）可以根据Fe-FeC相图来分析。
从相图可知，3C）所组成。
所有碳钢和白口铸铁在室温时的显微组织均由铁素体（F）和渗碳体（Fe3但是，由于含碳量的不同，结晶条件的差别，铁素体和渗碳体的相对数量、形态、分布和混合情况均不一样，因此呈现各种不同特征的组织组成物。
碳钢和白口铸铁在室温时的显微组织见表1.1。
表1.1各种铁碳合金在室温时的显微组织2．各种组成相或组织组成物1）铁素体（F）是碳固溶于α-Fe中形成的间隙固溶体。
铁素体为体心立方晶格。
具有磁性及良好的塑性，硬度低，一般为HB80－120，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（图1.1）。
随着钢中碳含量的增加，铁素体量减少。
铁素体量较多时呈块状分布（图1.2）。
当钢中碳含量接近共析成分时，铁素体往往呈断续的网状，分布于珠光体的周围（图1.3）。
图1.1 工业纯铁显微组织图1.2 含0.2％C碳钢的显微组织组织及说明：全部为铁素体组织及说明：白色块状为铁素体，黑色部分为珠光体2）渗碳体（Fe3C）是铁与碳形成的化合物，它的碳含量为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（图1.4）。
一次渗碳体是直接从液体中析出的，呈长白条状，分布在莱氏体之间；二次铁素体与渗碳体是由奥氏体（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。
铁碳合金平衡组织观察实验
铁碳合金的平衡组织变化：实验观察与分析铁碳合金是一种普遍用于制造机械零件的金属材料。
在不同的加工和热处理条件下，铁碳合金的组织会发生不同的变化。
本实验通过观察不同温度和时间下铁碳合金的组织变化，探究其平衡组织的形成条件和特征。
实验装置：
本实验采用常见的金相显微镜观察技术。
所用样品为铁碳合金薄片，加工后表面打磨光洁，试验中分别在600°C、700°C和800°C 温区下加热处理，时间分别为1、3、5小时。
加热结束后，将样品拿出冷却，制作成金相样品，并用光学显微镜观察样品的组织。
实验结果：
经观察，不同加工条件下铁碳合金的组织形成和变化过程如下：
①在600°C温度条件下，热处理1小时后，铁碳合金的组织为珠光体；
②在700°C温度条件下，分别热处理1、3、5小时后，铁碳合金的组织为珠光体和铁素体共存；
③在800°C温度条件下，热处理1小时后，铁碳合金的组织为铁素体；
经过3小时、5小时的加热处理，铁碳合金的组织均为铁素体。
实验分析：
铁碳合金的平衡组织受到加工温度、时间和碳含量的影响。
本实验中，随着加工温度的升高和时间的延长，铁碳合金的珠光体逐渐转变为铁素体。
这是由于铁素体比珠光体更具稳定性，因此在高温下更容易形成。
同时，铁素体的塑性、韧性和硬度也与珠光体不同，不同的铁碳合金组织结构也影响着其性能和用途。
结论：
本实验通过观察不同加工条件下铁碳合金的组织变化，得出了铁碳合金在不同温度和时间下形成平衡组织的条件和特征。
这对于了解铁碳合金的性能与应用、指导加工工艺和热处理工艺具有重要意义。
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。
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、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。
铁素体是碳在 一Fe中的固溶体，其组织是白亮色。
在亚共析钢中，随含碳量的增加铁素体量逐渐减少，如图11.3至共析成分时铁素体量接近于零，而形状亦由颗粒状逐渐变成网状分布于珠光体周围。
珠光体的量则随含碳量的增加逐渐增多，至共析成分时全部为珠光体组织。
过共析钢的显微组织由珠光体和网状渗碳体(二次渗碳体)组成。
渗碳体是碳和铁的化合物(Fe3C含碳量为6．67％)。
在过共析钢中，随含碳量的增加渗碳体的量增多，如图11.4。
图11. 3 图11. 4材料：20钢(0．2％C) 材料：T12钢(1．2％C)热处理方法：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：珠光体(暗黑色块状) 显微组织：珠光体(暗黑色基体)+铁素体(白有块，细+渗碳体(白亮细网)黑线是铁素体晶界) 放大倍数：200×放大倍数：100×从T 12钢的显微组织中看出，用硝酸酒精溶液浸蚀后渗碳体是白亮的，而且是网状分布。
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。
铁碳平衡组织观察实验
实验一铁碳合金平衡组织的观察一、实验目的：1. 观察铁碳合金在平衡状态下的显微组织特征。
2. 掌握铁碳合金成分，组织性能之间的变化规律。
二、概述铁和碳组成的合金称为铁碳合金，铁碳合金的平衡组织，可根据铁碳相图来分析，由相图可知所有铁碳合金在室温下的组织均由铁素体和渗碳体二个相组成，随着钢中碳的质量分数的增加，铁素体和渗碳体的相对数量不同，分布形态不同造成了组织和性能差异很大。
（一）铁碳合金室温下基本相和组织组成物的基本特征1.铁素体（F）是碳溶入α-Fe 中的间隙固溶体，晶体结构为体心立方晶格，具有良好的塑韧性，但强度硬度低，经 4%硝酸酒精浸蚀呈白色多边形晶粒，在不同成分的碳钢中其形态为块状和断续网状。
2.渗碳体（Fe3C）是铁与碳形成的化合物，含碳量为 6.69%。
晶格为复杂的八面体结构，硬度高，脆性大，用 4%的硝酸酒精浸蚀后呈白色，用碱性苦味酸钠热蚀后呈黑色，用此法可以区分铁碳合金中的渗碳体和铁素体。
由铁碳相图知，随着碳的质量分数的不同，渗碳体有不同的形态，一次渗碳体是由液态直接析出的渗碳体，呈白色长条状；二次渗碳体是从奥氏体中析出的渗碳体，呈网状分布，三次渗碳体是从铁素体中析出的渗碳体，沿晶界呈小片状，共晶渗碳体在莱氏体中为连续基体，共析渗碳体是同铁素体交替形成呈交替片状。
3.珠光体（P）是铁素体与渗碳体的机械混合物，在平衡状态下，铁素体和渗碳体是片层相间的层状组织。
在高倍下观察时铁素体和渗碳体都呈白色，渗碳体周围有圈黑线包围着，在低倍下当物镜的鉴别能力小于渗碳体厚度的时候，渗碳体就成为一条黑线。
见图 3-1。
（二）铁碳合金相图的分析在铁碳状态图上，根据碳的质量分数的不同，铁碳合金分为工业纯铁，碳钢及白口铸铁。
1. 工业纯铁碳的质量分数小于0.0218%的铁碳合金称为工业纯铁。
室温下的组织为单相的铁素体晶粒。
用 4%的硝酸酒精浸蚀后，铁素体呈白色。
当碳的质量分数偏高时，在少数铁素体晶界上析出微量的三次渗碳体小薄片，见图 3-2。
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。
实验一：铁碳合金平衡组织的显微观察
金相实验室
后
退
退
出
一、 实验简介
金相组织观察是现代材料科学技术中的主要和基本试 验方法，也是研究材料各种行为的重要手段之一。金相组 织观察是通过金相显微镜来研究金属和合金显微组织大小 、形态、分布、数量和性质的一种方法。利用金相组织观 察方法可以考查如合金元素、成分变化及其与显微组织变 化的关系、冷热加工过程对组织影响的变化规律；利用金 相组织观察方法还可对产品进行质量控制和产品检验以及 失效分析等。因此金相组织观察方法广泛应用于机械制造 、冶金、航空、航天及电子等工业部门的生产及科研工作 中。 本实验学时为2学时，安排在金属学及热处理或金属材料 及热处理课程第4章铁碳合金讲授之后。
图5 亚共晶白口铸铁显微组织
后
退
退
出
五、 实验内容与步骤
2) 共晶白口铸铁 碳的质量分数为4.3%。室温组织为单一的 莱氏体，见图 6。图中黑色的粒状短杆状为珠光体，白色基 体为渗碳体。 3) 过共晶白口铸铁 碳的质量分数为4.3～6.6%之间。室温 组织为一次渗碳体和莱氏体，见图 7。一次渗碳体呈白色长 条状，贯穿在莱氏体基体上，其余为共晶莱氏体。
图 6共晶白口铸铁组织
图 7过共晶白口铸铁组织
后 退 退 出
六、 实验数据和处理
序号 样品名称 状态 浸蚀剂 显微组织
1
2
工业纯铁
20钢
退火 4%硝酸酒精
退火 4%硝酸酒精
F
F+P
3
4
45钢
65钢
退火 4%硝酸酒
5
6 7 8
T8钢
T12钢 T12钢 亚共晶白口铸铁
退火 4%硝酸酒精
铁碳合金平衡组织观察实验
铁碳合金平衡组织观察实验在材料科学领域，铁碳合金是一种重要的工程材料，广泛应用于制造业中。
铁碳合金的性能很大程度上取决于其组织结构，而组织结构又受到合金元素含量、冷却速率等因素的影响。
为了更好地了解铁碳合金的组织结构及其性能，科研人员开展了铁碳合金平衡组织观察实验。
铁碳合金是由铁和碳两种元素组成的合金，其主要组织结构包括奥氏体、珠光体和渗碳体。
在铁碳合金的平衡组织观察实验中，科研人员首先需要准备试样，通常是将铁碳合金熔化后浇铸成棒状或片状试样。
接着，科研人员会对试样进行热处理，以达到平衡状态，使合金内部的组织结构稳定下来。
在实验过程中，科研人员会使用金相显微镜等工具对铁碳合金试样进行观察。
通过金相显微镜的放大功能，科研人员可以清晰地看到合金内部的组织结构。
奥氏体呈白色，珠光体呈灰色，而渗碳体通常是黑色的。
通过观察这些组织结构，科研人员可以了解铁碳合金的相对含量、分布情况以及晶粒大小等信息。
通过铁碳合金平衡组织观察实验，科研人员可以研究合金的相变规律、晶粒长大规律以及碳元素在铁碳合金中的扩散规律等重要问题。
这些研究成果对于优化合金的组织结构，提高合金的性能具有重要意义。
除了金相显微镜观察外，科研人员还可以利用电子显微镜、X射线衍射仪等先进仪器对铁碳合金进行更加精细的观察和分析。
这些仪器可以帮助科研人员观察到更细微的组织结构变化，从而更深入地了解铁碳合金的性能特点。
总的来说，铁碳合金平衡组织观察实验是材料科学研究中的重要实验之一，通过这一实验可以揭示铁碳合金的组织结构及其性能之间的关系。
科研人员可以借助这些研究成果，指导工程实践，提高铁碳合金制品的质量和性能。
希望未来能有更多科研人员投入到铁碳合金的研究中，为我国材料科学领域的发展做出更大的贡献。
实验报告模板-实验一铁碳合金平衡组织观察与硬度测定 (1)
（4）过共析钢（5）亚共晶白口铸铁（6）共晶白口铸铁
（7）过共晶白口铸铁
2.测定不同含碳量的铁碳合金硬度大小，填入下表中。
合金牌号
含碳量
硬度测定方法
试验力KN
硬度值
（在平均值后写出单位）
签名
1
2
3
平均值
操作者
记录
20
T12
四、思考题
1、总结分析铁碳合金随含碳量增加，组织变化规律？
2、根据硬度测定结果，分析含碳量对铁碳合金硬度的影响规律？
3、分析铁碳合金组织组成与硬度间的关系？
评分指导教师
在常用的力学性能判据中，硬度是金属材料最常用的性能判据之一。因为相对强度而言，硬度的测试既简便迅速，又不破坏零件，所以用硬度值来推算强度值，即便是近似的，也有十分重要的实用价值。根据大量的实验研究证明，各种硬度值之间，硬度值与强度值之间是有近似的相应关系的。这些近似的相应关系，便于工程技术人员通过材料硬度的测试数据，来分析判断材料的强度。
1.金相显微镜、洛氏硬度计
2.工业纯铁、碳钢（亚共析钢、共析钢、过共析钢）、白口铸铁（亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁）等材料用于组织观察，20钢（含碳量0.20%）、T12钢（含碳量1.2%）用于硬度测定。
三、实验内容及要求
1.观察7种铁碳合金室温下平衡态组织，在下图中画出合金组织示意图，并指出不同组织名称：
实验名称铁碳合金平衡组织观察与硬度测定
一、实验目的
1．通过观察和分析，熟悉铁碳合金在平衡态下的显微组织，熟悉金相显微镜的使用；
2.通过测定不同含碳量铁金的组织和性能之间的关系。
二、实验原理、设备及材料
由典型铁碳合金平衡组织观察可知，铁碳合金室温下的平衡组织均由铁素体和渗碳体两相组成，并且两相组成的相对比例、形状、大小及分布状况均随着合金碳含量的增加而发生变化。由于铁素体和渗碳体两相的力学性能相差悬殊，因此随着合金碳含量的变化，合金的各项力学性能判据将发生变化。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。