最新铁碳合金及铸铁显微组织观察
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。
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2020实验报告铸铁组织的显微观察实验报告范文_0493EDUCATION WORD实验报告铸铁组织的显微观察实验报告范文_0493前言语料：温馨提醒，教育，就是实现上述社会功能的最重要的一个独立出来的过程。
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本文内容如下：【下载该文档后使用Word打开】一、实验目的：1.观察和分析铁碳合金的平衡组织；2.分析铁碳合金显微组织的形成过程；3.分析碳钢、白口铸铁的组织与含碳量之间的关系，从而掌握铁碳合金成分、组织和性能之间的关系。
二、实验仪器和试件：1.碳钢（亚共析钢、共析钢、过共析钢试样）、球状珠光体的试样；2.白口铸铁（亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁试样）；3.XJX―1小型金相显微镜。
三、用铅笔描绘出用金相显微镜观察到的金相组织组织结构示意图，并用箭头指出其组成物的名称。
材料名称：工业纯铁材料名称：20＃钢组织结构：铁素体组织结构：铁素体＋珠光体放大倍数：400放大倍数：400材料名称：45＃钢材料名称：T8钢组织结构：铁素体＋珠光体组织结构：珠光体放大倍数：400放大倍数：400材料名称：T12钢材料名称：共晶白口铸铁组织结构：网状渗碳体＋珠光体组织结构：莱氏体放大倍数：400放大倍数：400材料名称：亚共晶白口铸铁材料名称：过共晶白口铸铁组织结构：珠光体＋二次渗碳体＋莱氏体组织结构：一次渗碳体＋莱氏放大倍数：400放大倍数：400四、问题与思考：1.非合金钢与白口铸铁在组织构成与力学性能方面有何异同？答：非合金钢含碳量较低（0.02%―2.11%），织组构成只是铁素体，珠光体或珠光体与二次渗碳体的混合或铁素体与珠光体的混合。
在力学性能方面，随着含碳量增加和硬度增加，非合金钢有较好的可塑性。
白口铸铁的含碳量高（2.11%―6.69%），织组构成是由莱氏体，珠光体和二次渗碳体与莱氏体混合成的莱氏体和一次渗碳体的混合等构成。
铁碳合金相显微组织观察
实验一、铁碳合金相显微组织观察一、实验目的1）观察碳钢和铸铁试样在平衡状态下的显微组织。
2）熟悉工业纯铁、灰口铸铁等材料的组织特征，了解各种工业用铸铁的显微组织特征。
并熟悉随含碳量的增加，组织的变化特征。
二、实验原理通常将含碳量<2.11%的Fe-C合金称为钢，含碳量>2.11%的合金称为铸铁。
根据铁碳二元相图，它们在室温下的组成相都是铁素体和渗碳体，但它们在显微组织上有很大的差异。
三、实验器材显微镜，供观察样品每组8块四、实验内容（1）画出铁碳合金状态图，并写出所观察组织成分构成；（2）画出所观察样品的显微组织示意图（4个图），注明合金成分、放大倍数及各组织组成物的名称，说明其特征；（3）用箭头标明相组成物和组织组成物的名称于组织图外；（参考资料）1、铁碳合金在室温下的显微组织特征工业纯铁：含碳量<0.0218%的铁碳合金通常称为工业纯铁，它为两相组织，即由铁素体和三次渗碳体组成。
显微组织中黑色线条是铁素体的晶界、而亮白色基体是铁素体的多边形状等轴晶粒。
碳钢共析钢：含碳量为0.77%的铁碳合金。
其显微组织由单一的共析珠光体组成。
亚共析钢：含碳量在0.0218%—0.77%范围内的铁碳合金。
其组织由先共析铁素体和珠光体所组成，随着含碳量的增加，铁素体的数量逐渐减少，而珠光体的数量则相应地增多，显微组织中亮白色为铁素体，暗黑色为珠光体。
过共析钢：含碳量在0.77%与2.11%之间的铁碳合金。
其组织由珠光体和先共析渗碳体（即二次渗碳体）组成。
钢中含碳量越多，二次渗碳体数量越多。
显微组织中存在片状珠光体和网络状二次渗碳体，经4%硝酸酒精浸蚀后珠光体呈暗黑色，而二次渗碳体则成白色网状。
白口铸铁：含碳量大于 2.11%的铁碳合金叫白口铸铁。
其中的碳以渗碳体的形式存在，断口呈白亮色而得此名。
亚共晶白口铸铁：含碳量<4.3%的白口铸铁称为亚共晶白口铸铁。
在室温下亚共晶白口铸铁的组织为珠光体+二次渗碳体+莱氏体。
铁碳合金平衡组织观察
3-4%硝酸酒精溶液 ×450
3-4%硝酸酒精溶液 ×450
实验设备及材料 金相显微镜； 金相图册； 各种铁碳合金的显微样品
实验内容及步骤 验前学生应复习讲课中的有关内容和阅读实 验指导书, 为实验做好理论方面的准备； 在显微镜下观察和分析铁碳合金标准试样的 平衡组织, 识别钢和铸铁组织形态的特征, 根据 Fe-Fe3C相图分析各合金的形成过程；建立成 分、组织之间相互关系的概念。
纯铁的室温平衡组织(0.01C/%) 铁素体
45钢的室温平衡组织(0.45C/%) 铁素体+珠光体
T8钢的室温平衡组织(0.77C/%) 珠光体
T12钢的室温平衡组织(1.2C/%) 珠光体+二次渗碳体
亚共晶白口铸铁室温平衡组织
共晶白口铸铁室温平衡组织
过共晶白口铸铁室温平衡组织
铁碳合金标准试样的平衡组织
编号 1 2 3 4 5 6 7
材料 工业纯铁
45 T8 T12 亚共晶白口铁 共晶白口铁 过共晶白口铁
处理状态 退火 退火 退火 退火 铸造 铸造 铸造
侵蚀剂
放大倍数
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3-4%硝酸酒精溶液 ×450
3-4%硝酸酒精溶液 ×450
3-4%硝酸酒精溶液 ×450
3-4%硝酸酒精溶液 ×450
3-4%硝酸酒精溶液 ×450
绘出所观察的显微组织示意 图，画时抓住组织形态的典型特 征，并在图中表示出来。
根据显微组织近似确定亚共 析钢的含碳量: C%= (P×0.77)/ 100 + (F×0.0218)/100, 式中: P和F分别为珠光体和 铁素体所占面积（%）
实验报告要求 实验目的 画出所观察显微组织示意图，并注明材 料名称、含碳量、侵蚀剂和放大倍数， 显微组织画在直径为30-50mm的圆内， 并将组成物名称以箭头引出标明。
铁碳合金显微组织观察实验报告
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、腐蚀试样用酒精清洗抛光后的试样表面，去除表面的油污和杂质。
铁碳合金和铸铁显微组织观察
亚共析钢组织
过共析钢组织
过共晶白口铸铁组织
亚共晶白口铸铁组织
共晶白口铸铁组织
试验四：铸铁旳显微组织观察
一、试验目旳 观察与分析各类铸铁旳显微组织特征，辨认石
墨形态与详细类型，了解铸铁力学性能与组织间旳 关系。 二、试验内容与措施
在金相显微镜下观察多种铸铁旳显微组织，分 辨多种灰铸铁旳基体类型及石墨旳形态、大小、数 量与分布。并绘出多种铸铁旳显微组织示意图。
遇到试样），然后相反转动粗调焦手轮调整焦距，当视场亮度 增强时改用微调焦手轮，直至物象清楚为止。
4）调整孔径光栅和视场光栅，使物象质量最佳。 5）观察试样完毕，应立即关灯，以延长灯泡使用寿命。
（2）金相显微镜旳维护 1）细心操作，不许自行拆卸光学系统。
2）显微镜镜头及试样观察面禁止手接触，若镜 头中有灰尘可用镜头纸或软毛刷轻擦拭。
试验三：铁碳合金平衡组织观察与分析
一、试验目旳 1．进一步熟悉Fe—Fe3C相图，了解不同成份旳 铁碳合金在平衡状态下旳显微组织特征。 2．分析碳钢旳含碳量与其平衡组织间旳关系。 3．加深对平衡状态下铁碳合金旳成份、组织、性 能间关系旳了解。
二、试验原理
利用金相显微镜观察和研究金属内部旳组织和 缺陷旳措施称为显微分析。
珠光体 + 二次渗碳体 珠光体 + 二次渗碳体
+ 莱氏体 莱氏体
过晶白口铸铁
4.30-6.69
莱氏体 + 二次渗碳体
工业纯铁旳显微组织
20钢旳显微组织
45钢旳显微组织
45钢旳显微组织
65钢旳显微组织
T8钢旳显微组织
T8钢旳显微组织
T12钢旳显微组织
T12钢旳显微组织
亚共晶白口铁旳显微组织
合金钢、铸铁的显微组织
合金钢和铸铁的显微组织观察一、实验目的1. 观察和研究各种不同类型合金材料的显微组织特征。
2. 了解这些合金材料的成分、显微组织对性能的影响。
二、观察下列合金试样的组织三、实验内容讨论（一）合金钢合金钢的显微组织比碳钢复杂，在合金钢中存在的基本相有：合金铁素体、合金奥氏体、合金碳化物（包括合金渗碳体、特殊碳化物）及金属间化合物等。
其中合金铁素体与合金渗碳体及大部分合金碳化物的组织特征与碳钢中的铁素体和渗碳体无明显区别，而金属间化合物的组织形态则随种类不同而各异，合金奥氏体在晶粒内常常存在滑移线和孪晶特征。
1.高速钢高速碳是高合金工具钢，具有良好的红硬性，即使工作温度达到600℃时，仍保持高的硬度和切削性能。
经常用它来制造各种刀具。
这里以典型的W18Cr4V（简称18—4—1）钢为例加以分析研究。
W18Cr4V的化学成分为：0.7~0.8%C，17.5~19%W，3.8~4.4%Cr，1.0~1.4%V，﹤0.3%Mo。
由于钢中存在大量合金元素（大于20%），因此除了形成合金铁素体与合金渗碳体外，还会形成各种合金碳化物（如Fe4W2C、VC等），这些组织特点决定了高速钢具有优良的切削性能。
A.高速钢的铸态组织：按组织特点分类，高速钢属莱氏体钢，在一般铸造条件下存在以具有鱼骨状碳化物为特征的共晶莱氏体组织。
图1所示为W18Cr4V钢的铸态组织。
在显微镜下观察时，除共晶莱氏体外还有部分呈暗黑色的δ共析体组织和少量马氏体（呈亮白色部分）。
B.高速钢的退火组织：高速钢铸态组织极不均匀，特别是共晶组织中粗大碳化物的存在，使钢的性能显著降低，因此，高速钢铸造后必须经过锻造、退火，以改善碳化物的分布状况。
图2所示为W18Cr4V 钢经锻造及退火后的显微组织，组织中呈亮白色较大块状为一次碳化物，较细小块状为二次碳化物，基体组织是索氏体。
C.高速钢淬火组织：高速钢优良的热硬性及高的耐磨性，只有经淬火及回火后才能获得。
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、形貌特征的目的，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-Fe 3C相图钢白口铸铁一、实验设备与材料实验设备：光学显微镜实验材料汇总于下表中：序号合金类型及状态含碳量（%）侵蚀剂1 纯铁、退火<0.02 4%硝酸酒精2 20钢，退火4%硝酸酒精3 35钢，退火0.02~0.77 4%硝酸酒精亚共析钢4 45钢，退火4%硝酸酒精碳5 60钢，退火4%硝酸酒精钢6 共析钢T8钢，退火0.77 4%硝酸酒精7 T12 钢，退火4%硝酸酒精8 T12 钢，退火0.77~2.14 碱性苦味酸染色9 T12 钢，退火4%硝酸酒精10 亚共晶白口铁 2.14~4.3 4%硝酸酒精白口11 共晶白口铁 4.3 4%硝酸酒精铸铁12 过共晶白口铁 4.3~6.67 4%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，由于碳含量高于 6.69%的铁碳合金脆性大，因而只研究Fe-Fe3C部分。
如下图所示的Fe-FeC体系相图中，存在液相、固溶体相δ(Fe), α(Fe), γ(Fe) 及θ~Fe3C相。
根据组织特征则有奥氏体(A), 铁素体(F), δ铁素体、渗碳体或夜析渗碳体(Fe3CⅠ) 、二次渗碳体(Fe3CⅡ) 、三次渗碳体(Fe3CⅢ) 、珠光体(P) 、莱氏(Ld) 、变态莱氏体(Ld’) 和液体(L) 。
铁碳合金显微组织实验报告
铁碳合金显微组织实验报告实验目的本实验旨在通过显微组织分析的方法，研究铁碳合金的显微组织特征及其对材料力学性能的影响。
实验所需材料和设备•铁碳合金试样•金相显微镜•砂纸和抛光腊•金相试样制备设备（如研磨机、抛光机等）实验步骤步骤一：试样制备1.将铁碳合金试样切割成适当大小的样品块。
2.使用砂纸对试样进行粗磨，使其表面平整。
3.用抛光腊对试样进行抛光，直到获得光滑的试样表面。
步骤二：试样腐蚀1.将抛光后的铁碳合金试样放入适当的腐蚀剂中，如1%的酸溶液中。
2.控制腐蚀时间，通常为几分钟至几小时，以获得清晰的试样显微组织。
步骤三：试样显微组织观察1.从腐蚀液中取出试样，用去离子水冲洗干净，并用酒精吹干。
2.将试样放置在金相显微镜上，调整焦距和放大倍数。
3.观察试样的显微组织特征，如晶粒尺寸、晶界、相组成等。
步骤四：显微组织分析1.使用金相显微镜对试样进行拍照，记录试样显微组织的图像。
2.使用图像处理软件对显微组织图像进行分析，如测量晶粒尺寸、相含量等。
3.根据分析结果，进行显微组织特征的定量描述，并与材料力学性能进行关联。
实验结果与讨论通过显微组织分析，我们观察到铁碳合金试样的显微组织特征如下： 1. 晶粒尺寸较小且均匀分布。
2. 存在一定数量的晶界，晶界对应着晶格排列的断裂面。
3. 试样中出现了不同的相，如铁素体和珠光体，相的含量对试样的力学性能有一定影响。
根据显微组织特征的定量描述和分析结果，我们可以得出以下结论： 1. 较小而均匀的晶粒尺寸有利于提高材料的强度和硬度。
2. 晶界对于材料的韧性和断裂韧性有重要影响。
3. 不同相的含量和分布对材料的力学性能产生显著影响，进一步的研究可以帮助优化材料的性能。
结论本实验通过显微组织分析的方法，研究了铁碳合金的显微组织特征及其对材料力学性能的影响。
实验结果表明，铁碳合金试样具有较小而均匀的晶粒尺寸、晶界和不同相的存在。
这些显微组织特征对材料的强度、硬度、韧性和断裂韧性等力学性能产生重要影响。
铁碳合金显微组织的观察及分析实验指导书
实验六铁碳合金显微组织的观察及分析实验项目名称：碳钢非平衡组织观察实验项目性质：普通实验所属课程名称：金属材料与热处理实验计划学时：2一、实验目的（1）观察碳钢经不同热处理后的基本组织。
（2）了解热处理工艺对钢组织和性能的影响。
（3）熟悉碳钢几种曲型热处理组织一一M、T、S、M回火、S回火等组织的形态及特征。
二、实验内容和要求碳钢经退火、正火可得到平衡或接近平衡组织；经淬火得到的是不平衡组织。
铁碳合金缓冷后的显微组织基本上与铁碳相图所预料的各种平衡组织相符合，但在快冷条件下的显微组织就不能用铁碳合金相图来加以分析，而应由过冷奥氏体等温转变曲线（C曲线）来确定。
图1-1为共析碳钢的C曲线图。
10 1" 0 10* 10*图1-1共析钢的C曲线铁碳相图能说明慢冷时合金的结晶过程和室温下的组织以及相的相对量，C 曲线则能说明一定成分的钢在不同冷却条件下所得到的组织。
C曲线适用于等温冷却条件；而CCT曲线（奥氏体连续冷却曲线）适用于连续冷却条件。
按照不同的冷却条件，过冷奥氏体将在不同的温度范围发生不同类型的转变。
通过金相显微镜观察，可看出过冷奥氏体各种转变产物的组织形态各不相同。
1•共析钢等温冷却时的显微组织共析钢过冷奥氏体在不同温度等温转变的组织及性能列于表1-1中。
2•共析钢连续冷却时的显微组织共析钢奥氏体，在慢冷时（相当于炉冷，见图1-1的v i）应得到100%珠光体；当冷却速度增大到V2时（相当于空冷），得到的是较细的珠光体，即索氏体或屈氏体；当冷却速度增大到V3时（相当于油冷），得到的为屈氏体和马氏体；当冷却速度增大到V4、V5 （相当于水冷），很大的过冷度使奥氏体骤冷到马氏体转变开始点（Ms）后，瞬时转变马马氏体。
其中与C曲线鼻尖相切的冷却速度（V4）称为淬火的临界冷却速度。
3•亚共析钢和过共析钢连续冷却时的显微组织亚共析钢的C曲线与共析钢相比，只是在其上部多了一条铁素体先析出线，见图1-2所示。
铸铁组织的显微观察实验报告范文
铸铁组织的显微观察实验报告范文篇一：合金钢铸铁与有色金属的显微组织分析实验报告兰州理工大学学生实验报告学院实验室课程名称实验类型实验名称学生姓名学生学号实验日期指导教师材料科学与工程学院实验中心金属学与热处理验证性合金钢、铸铁、有色金属的显微组织观察魏玉鹏合金钢、铸铁、有色金属的显微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、画出下列材料的显微组织示意图，并用箭头标明示意图中所示组织的名称1材料名称：W18Cr4V处理状态：铸造组织：腐蚀剂：放大倍数：材料名称：灰口铸铁处理状态：铸造组织：腐蚀剂：放大倍数：材料名称：W18Cr4V 处理状态：淬火+高温回火组织：腐蚀剂：放大倍数：材料名称：球墨铸铁处理状态：铸造组织：腐蚀剂：放大倍数：2材料名称：ZL102（未变质）材料名称：ZL102（变质）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、实验结果讨论1. 根据显微组织观察，试分析高速钢性能和热处理特点，说明为什么？2.将以上灰口铸铁的组织与性能同球墨铸铁进行比较，说明为什么？3.试分析变质处理对硅铝明合金的作用。
4. 简述巴氏合金组织与性能的特点。
篇二：常用金属材料显微组织观察实验报告一、实验目的1．观察各种常用合金钢，有色金属和铸铁的显微组织。
2．分析这些金属材料的组织和性能的关系及应用。
二、金属材料的显微组织观察及分析1．几种常用合金钢的显微组织合金钢依合金元素含量的不同，可分为三种：合金元素总量小于5％的称为低合金钢；合金元素为5～10％的称为中合金钢；合金元素大于10％的称为高合金钢。
1）一般合金结构钢、合金工具钢都是低合金钢。
由于加入合金元素，铁碳相图发生一些变动，但其平衡状态的显微组织与碳钢的显微组织并没有本质的区别。
低合金钢热处理后的显微组织与碳钢的显微组织也没有根本的不同，差别只是在于合金元素都使C曲线右移(除Co外)，即以较低的冷却速度可获得马氏体组织。
最新实验十 铁碳合金显微组织的观察及分析
实验十铁碳合金显微组织的观察及分析总结报告班级：冶金E111姓名：杨泽荣学号：41102010摘要：依据铁碳相图分析了不同成分铁碳合金及其形貌特征,解释了如何鉴别细网状铁素体和网状渗碳体，冷却速度对组织形貌和相对量有无影响，各类铸铁的组织对性能有何影响等问题。
关键词：铁碳合金组织形貌铁碳相图1 实验设备与材料光学显微镜，标准试验样品若干2 实验原理2.1 铁碳相图2.2铁碳组织组成物铁素体:碳在体心立方铁中的固溶体δ–Fe（C）和α-Fe（C），通常也成δ铁素体和α铁素体。
奥氏体:碳在面心立方铁的固溶体γ-Fe（C）珠光体:奥氏体从高温缓慢冷却时发生共析转变所形成的，其立体形态为铁素体薄层和碳化物(包括渗碳体)薄层交替重叠的层状复相物。
广义则包括过冷奥氏体发生珠光体转变所形成的层状复相物。
在珠光体中铁素体占88%,渗碳体占12%,由于铁素体的数量大大多于渗碳体,所以铁素体层片要比渗碳体厚得多.在球化退火条件下,珠光体中的渗碳体也可呈粒状,这样的珠光体称为粒状珠光体。
莱氏体:莱氏体是液态铁碳合金发生共晶转变形成的奥氏体和渗碳体所组成的共晶体，其含碳量为ωc＝4.3％。
当温度高于727℃时，莱氏体由奥氏体和渗碳体组成，用符号Ld表示。
在低于727℃时，莱氏体是由珠光体和渗碳体组成，用符号Ld’表示，称为变态莱氏体。
渗碳体: Fe 和C 形成的化合物2.3含碳量不同情况下的析出相及其组织形貌。
根据组织特点及含碳量的不同，铁碳合金可分为工业纯铁、钢和铸铁三大类。
钢又可根据含碳量分为亚共析钢、共析钢、过共析钢；铸铁根据含碳量也可分为亚共晶白口铁、共晶白口铁、过共晶白口铁。
⑴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，它为两相组织，即由铁素体和极少量的三次渗碳体组成。
显微组织中的黑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薄片状三次渗碳体。
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。
【精品】钢铁材料显微组织的观察与分析
实验二钢铁材料显微组织的观察与分析一、实验目的1、观察铁碳合金显微组织随碳含量的变化，从而加深理解成分、组织与性能之间的相互关系。
2、了解铸铁的显微组织。
二、实验内容：1、根据铁碳合金相图分析各类成分合金的组织形成过程，并通过对铁碳合金平衡组织的观察和分析，熟悉钢和铸铁的金相组织和形态特征，以进一步建立成分与组织之间相互关系的概念。
2、在金相显微镜下对各种试样进行观察和分析，并确定其所属类型。
3、对碳钢（纯铁、20#钢、45#钢、T8钢、T10钢、T12钢）平衡状态下的组织进行观察，分析含碳量不同时的组织变化、并初步绘制出其显微组织图像。
4、观察铸铁（灰口铁、可锻铸铁、球墨铸铁）显微组织中石墨的典型形状。
三、实验要求：1、观察碳钢（纯铁、20#钢、45#钢、T8钢、T10钢、T12钢）平衡状态下的组织。
（1）分析含碳量不同时的组织变化、并初步绘制出其显微组织图像。
要求学生绘制出所观察到的显微组织，并注明材料名称、含碳量、浸蚀剂和放大倍数，显微组织图画在直径为30mm的圆内，并将组织组成物名称以箭头引出标明。
（2）分析亚共析钢中含碳量对组织中珠光体、铁素体的影响；掌握珠光体、铁素体相对量与含碳量的计算式；通过显微组织结构能初步判别碳钢平衡状态下亚共析钢的含碳量。
（3）区分亚共析钢、共析钢、过共析钢。
（一）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，它为两相组织，即由铁素体和少量三次渗碳体组成。
图1所示为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1 工业纯铁显微组织（100×）浸蚀剂：4%硝酸酒精溶液（二）钢（1）亚共析钢亚共析钢的含碳量在0.02%~0.8%范围内，其组织由铁素体和珠光体所组成。
随着含碳量的增加，铁素体的数量逐渐减少，而珠光体的数量则相应地增多，两者的相对量可由杠杆定律求得。
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。
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。
铸铁显微组织观察
灰口铸铁的工艺性能
优良的切削加工性能。因石墨的存在，造成脆性切 屑。
铸造性能良好，铸件凝固时形成石墨产生的膨胀， 减少了铸件体积的收缩，降低了铸件中的内应力。
石墨有良好的润滑作用，并能储存润滑油，使铸件 有很好的耐磨性能。
铸铁的分类
按照碳的存在形式，铸铁可分为： • 碳以渗碳体形式存在的，称为白口铸铁； • 碳以石墨形式存在的，称为灰口铸铁；
共晶白口铸铁
F基体球墨铸铁
铸铁的分类
按照石墨的形态,铸铁可分为: 石墨呈片状的铸铁称灰口铸铁； 石墨呈团絮状的铸铁称可锻铸铁； 石墨呈球状的铸铁称球墨铸铁； 石墨呈蠕虫状的铸铁称蠕墨铸铁。
球墨铸铁的化学成分
球墨铸铁的成分要求比较严格，一般范围 是： 3.6%～3.9%C, 2.2%～2.8%Si, 0.6%～0.8%Mn, <0.07%S, <0.1%P。
球墨铸铁的球化处理
• 一般在浇注之前，在铁液中加入少量球 化剂（通常为镁、稀土镁合金或含铈的 稀土合金）和孕育剂（通常为硅铁）， 使铁水凝固后形成球状石墨。
硅含量一般控制在：1.0%～2.0%。
灰口铸铁的显微组织
灰口铸铁中石墨
铁素体基体 珠光体+铁素体基体
铁素体基体
灰口铸铁的力学性能
灰口铸铁的抗拉强度和塑性都很低，这是石墨对 基体的严重割裂所致。石墨强度、韧性极低，相 当于钢基体上的裂纹或空洞，它减小基体的有效 截面，并引起应力集中。石墨越多，越大，对基 体的割裂作用越严重，其抗拉强度越低
一般成分范围如下： 碳：3.5%~3.9% 硅：2.1%~2.8% 锰：0.4%~0.8% 硫：<0.1% 磷：<0.1%
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1.金相显微镜的构造 金相显微镜通常由
光学系统、照明系统和 机械系统组成，有的显 微镜还附有照相装置。
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2.金相显微镜的放大倍数M 金相显微镜总的放大倍数为： M=M目×M物
T12钢的显微组织
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亚共晶白口铁的显微组织
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共晶白口铁的显微组织
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45钢的显微组织
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45钢的显微组织
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65钢的显微组织
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2）显微镜镜头及试样观察面严禁手接触，若镜 头中有灰尘可用镜头纸或软毛刷轻擦拭。
3）更换物镜或调焦时，不许有任何剧烈动作， 以防损坏物镜。
___________________________ _______________________三、显微组织的观察碳钢白口 铸铁
各种铁碳合金在室温下的显微组织
T8钢的显微组织
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T8钢的显微组织
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T12钢的显微组织
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类型
Wc(%)
显微组织
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
〈 0.02 0.02-0.77
0.77 0.77-2.11
2.11-4.30
4.30
铁素体
铁素体 + 珠光体 珠光体
珠光体 + 二次渗碳体 珠光体 + 二次渗碳体
+ 莱氏体 莱氏体
过晶白口铸铁
4.30-6.69
莱氏体 + 二次渗碳体
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铁素体+珠光体球墨铸铁的显微组织
过共晶白口铁的显微组织
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铁碳合金平衡组织分析实验报告
1.实验目的。 2.实验所用仪器设备、试样。 3.按下列要求画出20、T8、T12、亚共晶白口铸铁、共晶白口 铸铁、过共晶白口铸铁（至少3种）的显微组织，并注明各组 织的名称。
亚共晶白口铸铁组织
________共____晶____白______口____铸____铁______组____织__________
实验四：铸铁的显微组织观察
一、实验目的 观察与分析各类铸铁的显微组织特征，识别石
墨形态与具体类型，了解铸铁力学性能与组织间的 关系。 二、实验内容与方法
在金相显微镜下观察各种铸铁的显微组织，分 辨各种灰铸铁的基体类型及石墨的形态、大小、数 量与分布。并绘出__各____种___铸____铁___的____显____微___组织示意图。
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。 ___________________________
M物—物镜放大倍数； M目—目镜放大倍数；
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3.金相显微镜的使用与维护
（1）金相显微镜的使用 1）根据放大倍数选用物镜和目镜。 2）将试样放在载物台中心，观察面朝下并用弹簧片压住。 3）旋转粗调焦手轮使载物台下降并靠近试样表面（不得
碰到试样），然后相反转动粗调焦手轮调节焦距，当视场亮度 增强时改用微调焦手轮，直至物象清晰为止。
4）调节孔径光栅和视场光栅，使物象质量最佳。 5）观察试样完毕，应立即关灯，以延长灯泡使用寿命。
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（2）金相显微镜的维护 1）细心操作，不许自行拆卸光学系统。
材料名称 处理方法 浸蚀剂 放大倍数 金相组织
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共析钢组织
亚共析钢组织
_______过__共__析___钢__组__织_________
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过共晶白口铸铁组织
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铁素体灰铸铁的显微组织
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珠光体灰铸铁的显微组织
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铁素体球墨铸铁的显微组织
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工业纯铁的显微组织
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20钢的显微组织
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