实验-铁碳合金平衡组织观察
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。
铁碳合金平衡组织的显微分析及观察
实验一铁碳合金平衡组织地显微分析及观察一．实验目地1．认识不同成分地铁碳合金在平衡状态下地组织形态.2．加深理解铁碳合金地化学成分－组织－性能之间地关系.3．分析含碳量对铁碳合金显微组织地影响.二．实验原理在金相显微镜下观察到地金属内部结构称为显微组织,平衡状态地显微组织是指合金在极为缓慢地冷却条件下所得到地组织.铁碳合金地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地室温均由铁素体（F）和渗碳体(Fe3C)这两个基本相所组成.但由于碳地质量分数不同,铁素体和渗碳体地相对数量.析出条件以及分布情况均有所不同,因而呈现出各种不同地组织状态.在金相显微镜下铁碳合金地几种基本组织：1．铁素体（F）它是碳溶于α-Fe中地间隙固溶体.在金相显微镜观察为白色晶粒,亚共析钢中地铁素体呈块状分布,随着钢中含碳量地增加,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）它是铁和碳形成地化合物,其碳地质量分数为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地机械混合物,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地层片状组织,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地宽条铁素体和条状渗碳体；当放大倍数较低时,这时所观察到地珠光体中地渗碳体呈一条黑线.当组织较细而放大倍数较低时,珠光体地片层就不能分辨,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地机械混合物.经4%硝酸酒精溶液浸蚀后,莱氏体地组织特征氏,在白亮色地渗碳体基体上分布着许多黑色点（块）状或条状地珠光体.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地显微组织,画出所观察到组织地示意图.１四．实验设备及材料1．金相显微镜.2．金相试样：20钢.45钢.T8钢.T12钢.共晶白口铸铁.亚共晶白口铸铁.过共晶白口铸铁等七块试样.3．金相图谱.五．实验要求1．根据设备条件,1~2人为一组,每组备有显微镜一台.试样七块.金相图谱一本.2．按观察要求,选择物镜和目镜,并装在显微镜上.按照金相显微镜地操作程序,将其调节到所看见地组织最为清晰为止.六．金相显微镜地结构和使用金相显微镜通常由光学系统.照明系统和机械系统三大部分组成.现以XJB-1型台式金相显微镜为例说明.XJB-1型金相显微镜地光学系统如图1所示,灯泡发出地光线经聚光透镜组及反光镜聚集到孔径光栏,再经过聚光竟聚集到物竟地后焦面,最后通过物镜平行照射到试样地表面.从试样表面反射回来地光线经物镜组和辅助透镜,由半反射经转向,经过辅助透镜及棱镜形成一个倒立地放大实像,该像再经过目镜放大,就成为在目镜视场中能看到地放大映像.XJB-1型金相显微镜地外形如图2所示.现将分别介绍其各部件地功能及使用.照明系统：在底座内装有一低压灯泡作为光源,聚光镜.孔径光栏及反光镜等均安置在圆形底座上,视场光栏及另一聚光镜则安在支架上,她们组成显微镜地照明系统,使试样表面获得充分均匀地照明.显微镜调焦装置：在显微镜地两侧有粗调焦和微调焦手轮,粗调手轮地转动可使栽物台地弯臂作上下移动,微调手轮使显微镜沿滑轮缓慢移动,在右侧手轮上刻有分度格,每一格表示物镜座上下移动0.002mm.载物台：用于放置金相样品,观察面须向下.载物台和下面托盘之间有导架,用手推动,可使载物台栽水平面上作一定范围地十字定向移动,以改变试样地观察部位.２孔径光栏和视场光栏：孔径光栏装在照明反射镜座上面,调整孔径光栏能够控制入射光束地粗细,以保证物像达到清晰地程度.视场光栏设在物镜支架下面,其作用是控制视场范围,使目镜中视场明亮而无阴影.物镜转换器：转换器呈球面状,上面有三个螺孔,可安装不同放大倍数地物镜,转动转动器可使各物镜镜头进入光路,与不同地目镜搭配使用,以获得各种放大倍数.目镜筒：目镜筒呈45°倾斜安装在附有棱镜地半球座上,还可将目镜转向45°呈水平状态以配合照相装置进行金相摄影.图1 XJB-1型金相显微镜地光学系统图2 XJB-1型金相显微镜外形结构图３。
实验报告一铁碳合金平衡组织观察
实验报告一铁碳合金平衡组织观察实验报告一铁碳合金平衡组织观察
一,实验目的
1.研究和了解铁碳合金在平衡状态下的显微组织。
2.分析成分(含碳量)对铁碳合金显微组织的影响，从而加深理解成分，组织与性能之间的关系。
二，概述
1.画出简化的铁碳合金图。
2.简述不同成分的贴铁碳合金在室温下的显微组织，几种基本组织成物的定义及性能。
三，设备及材料
1.金相显微镜
2.铁碳合金的显微式样:纯铁，20，,4，T8，T12(退火态，4%硝酸酒精溶液侵蚀各一个)，T12(退火态，枯萎硝酸溶液侵蚀1个)。
四，实验结果
试样名称: 试样名称: 组织 : 组织 : 侵蚀剂: 侵蚀剂: 放大倍数: *400 放大倍数: *400
注:圆的直径为30mm组织成分名称用箭头引出标明。
五，思考题
1，碳含量为wc1.0%的钢比碳含量wc0.5%的钢硬度高;
2.在室温下，碳含量wc0.8%的钢其强度比碳含量wc1.2%的高;
从组织上说明原因。
实验二碳钢的热处理
一(实验目的1.了解碳钢的基本热处理工艺方法2研究冷却条件与刚性能的关系3分析淬火与回火对钢性的影响
二(概述1钢的退火与正火2钢的淬火
三(实验设备及材料
四(实验内容及结果
1.淬火实验(表一)
2.回火实验(表二)
五(实验结果分析
1.分析不同成分的钢在正常淬火下对硬度的影响
2.分析45钢在相同加热温度下，不同冷却介质对钢硬度的影响
3.分析T10钢在不同加热温度下同一冷却介质对钢硬度的影响。
4.绘制出45钢回火温度与硬度的关系曲线图(坐标纸画)】
5.分析实验中存在的问题。
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。
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。
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。
实验5 Fe-C合金的平衡组织观察
亚共晶白口铸铁
含碳量﹤4.Biblioteka ％亚共晶白口铁室温显微组织 （250×） 黑色枝晶状的珠光体和斑点状莱氏体
共晶白口铸铁
含碳量为4.3％
25μ
珠光体呈暗黑色细条或斑点状，共晶渗碳体呈亮白色
过共晶白口铸铁
含碳量﹥4.3％
（Ld’+Fe3CI）
80μ
在暗色斑点状的莱氏体基本上分布着亮白色的粗大条片状的一次渗碳体
三、实验原理
碳钢合金的显微组织是研究钢铁材料性能的 基础。 碳钢合金平衡状态的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，其相变过程均按相图进行，因此可以根 据相图来分析碳钢合金的平衡组织。
铁碳合金相图
A 温 度 1400 ℃ 1200
1000
γ ＋α
B
L＋ γ
L＋Fe3C
G P Q
P ＋F
γ S
γ ＋Fe3CII
E
γ ＋Ld＋Fe3CII
C
Ld＋Fe3CI
D F
800 600 400 200
K
α
P＋Fe3CII
P＋Ld’＋Fe3CII
Ld’＋Fe3CI
Fe
1
2
3
4
5
6
6.69
C% Fe-Fe3C相图
含碳量小于2.11％的合金为碳钢，含碳量大 于2.11％的合金为白口铸铁。所有碳钢和白 口铸铁在室温下的组织均有铁素体（Fe）和 渗碳体（Fe3C）这两个基本相所组成。只是 因含碳量不同，铁素体和渗碳体的相对数量 及分布形态有所不同，因而呈不同的组织形 态。
实验五 Fe-C合金的平衡组织观察
孙瑞雪
一、实验目的
铁碳合金平衡组织观察
铁碳合金平衡组织观察铁碳合金是一种重要的工程材料，其平衡组织对其性能起着至关重要的影响。
平衡组织观察是通过对铁碳合金样品进行显微镜观察，以了解其组织结构和相变规律的研究方法。
铁碳合金的平衡组织主要包括铁素体、珠光体和渗碳体。
铁素体是铁碳合金中最基本的组织，其由纯铁和少量的碳组成，具有良好的塑性和韧性。
珠光体是一种由铁素体和碳化物组成的复合组织，具有较高的硬度和强度。
渗碳体是一种碳浓度较高的组织，具有较高的硬度和耐磨性。
铁碳合金的平衡组织观察可以通过金相显微镜和扫描电子显微镜等设备进行。
在观察过程中，需要对样品进行精细的制备和腐蚀处理，以便清晰地观察到各个组织相的形貌和分布情况。
铁碳合金的平衡组织观察可以帮助我们了解其相变规律和力学性能。
在加热过程中，铁碳合金会经历铁素体→奥氏体→珠光体→渗碳体的相变过程。
相变过程中伴随着晶粒的长大、相界面的变化和碳的扩散等现象，这些变化对材料的力学性能和使用性能产生重要影响。
通过平衡组织观察，我们可以了解到不同碳含量下的铁碳合金的组织结构差异。
当碳含量较低时，铁碳合金主要由铁素体组成，具有良好的塑性和韧性；当碳含量逐渐增加时，珠光体的含量逐渐增加，硬度和强度也逐渐提高；当碳含量进一步增加时，渗碳体开始出现，材料的硬度和耐磨性显著提高。
平衡组织观察还可以帮助我们了解不同热处理条件下铁碳合金的组织演变规律。
通过控制加热温度、保温时间和冷却速率等参数，可以使铁碳合金的组织发生相应的变化。
例如，快速冷却可以使铁碳合金中的珠光体相转变为奥氏体相，从而提高材料的硬度和强度；而缓慢冷却则有利于珠光体相的形成，提高材料的韧性和可加工性。
铁碳合金平衡组织观察是研究铁碳合金组织结构和相变规律的重要手段。
通过对铁碳合金样品的显微镜观察，可以了解不同碳含量和热处理条件下的组织演变规律，为优化铁碳合金的制备工艺和改善其性能提供科学依据。
实验四 铁碳合金的平衡组织观察
实验四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）铁素体是碳溶于α-Fe中的间隙固溶体。
由于在室温时其溶碳量几乎等于零，故其显微组织与纯铁相同，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晶粒，晶界呈黑色网络状。
在碳的质量分数较低的非合金钢中，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（Fe3C）渗碳体是具有复杂晶格形式的间隙化合物，其碳的质量分数w C＝6.69%，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。
渗碳体在碳钢和铸铁一与其它相共存时，可以呈片状，条状、颗粒状（球状）、带状或网状等形态。
3、珠光体（P）珠光体是铁素体和渗碳体组成的细密混合物，在平衡状态下，其w C＝0.77%。
珠光体有层状和球状两种。
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，而放大倍数更低时，珠光体的片层就不能分辨，而呈黑色。
4、低温莱氏体（Ld′）低温莱氏体是珠光体和渗碳体组成的混合物，在平衡状态下，其碳的质量分数w C＝4.3%。
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。
实验三 铁碳合金平衡组织观察
实验三铁碳合金平衡组织观察铁碳合金是工业生产中最为重要的金属材料之一，其组织性质对材料的性能和用途具有关键影响。
针对铁碳合金的组织观察，在本次实验中，我们采用了光学显微镜观察、样品制备和热处理等方法，对铁碳合金的组织结构和相变形成机制进行深入分析和研究。
实验内容和步骤：1、制样：首先需要从大块铁碳合金中取出样品，然后在旋转切割机中将其切割成片状，之后在研磨机上用不同的研磨纸逐渐细磨样品，直到最终的镜面研磨。
2、腐蚀：将处理完的样品在腐蚀剂中浸泡1-5分钟，通过腐蚀可以清晰的观察到铁碳合金的组织结构和相变。
3、光学显微镜观察：将处理好的样品放入光学显微镜中进行观察。
在光学显微镜下，我们可以观察到铁碳合金的显微组织、颗粒和晶粒尺寸分布、相的出现及相的数量等信息。
4、热处理：在观察完原始铁碳合金的显微组织结构后，我们还可以通过热处理的方式来观察其相变形成机制。
在热处理过程中，我们需要先将样品放入坩埚中，随后加热到指定温度进行保温，最后冷却，通过热处理可以观察铁碳合金的组织结构的变化和相变产生的机制。
实验结果和分析：我们在光学显微镜下对铁碳合金的组织结构进行了观察，发现铁碳合金中的晶粒尺寸较大，而且会出现显微组织中的颗粒或者孪晶等。
同时，通过观察的结果，我们也可以清晰地看到铁碳合金的相变现象。
在低温下，铁碳合金中的组织为珠光体和渗碳体混合而成的珠光体渗碳体混合物，当温度升高时，铁碳合金中的珠光体会逐渐发生相变，形成具有丧失光泽的针状铁素体组织。
当温度进一步升高时，珠光体逐渐分解，形成极细的铁素体，最终产生完全的铁素体组织。
综上所述，通过本次实验，我们深入了解了铁碳合金的组织结构和相变形成机制，为今后对铁碳合金的性能和用途进行更加深入的研究奠定了坚实的基础。
铁碳合金平衡组织观察
6 亚共晶白 退火 100× 口铸铁
7 共晶白口 退火 100× 铸铁
8 过共晶白 退火 100× 口铸铁
同上 同上 同上 同上
沿晶界白色网状 Fe3CII，晶内黑色 P （局部少量的片状 P） 组织为(P+Fe3CII)+L¢e，黑色树枝状为 P， 组织为 L¢e, L¢e 是 Fe3C（白色）和 P （均匀分布黑色小点或条状组织） 组织为 Fe3CI+L¢e，
（3）珠光体(P) 是铁素体和渗碳体的机械混合物，其组织是共析转变的产物。 由杠杆定律可以求得铁素体与渗碳体的含量比为8︰1。因此，铁素体厚，渗碳体 薄。
（4）莱氏体（Ld）奥氏体和渗碳体的共晶混合物，其中奥氏体在继续冷却时
析出二次渗碳体，在727℃以下分解为珠光体。
2、铁碳体合金室温下显微组织
（1）工业纯铁 含碳量﹤0.0218％，其显微组织为铁素体。 （2）碳钢 ①共析钢 含钢量为0.77％。其显微组织由单一地珠光体组成。如图2所示。 ②亚共析钢 含钢量在0.0218％～0.77％范围内的碳钢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，图3 、图4为亚共析钢的显微组织，其中亮白色为铁素体， 暗黑色为珠光体。 ③过共析钢 含碳量在0.77％与2.11％之间。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，二次渗碳体数量就越多。图5为含碳 量1.2％的过共析钢的显微组织。组织中存在片状珠光体和网络状二次渗碳体，经 浸蚀后珠光体成暗黑色，而二次渗碳体则呈白色网络状。
如图1所示，含碳量小于2.11％的合金为碳钢，含碳量大于2.11％的合金为白 口铸铁。所有碳钢和白口铸铁在室温下的组织均有铁素体（Fe）和渗碳体（Fe3C） 这两个基本相所组成。只是因含碳量不同，铁素体和渗碳体的相对数量及分布形 态有所不同，因而呈不同的组织形态。
铁碳合金平衡组织观察_2
铁碳合金平衡组织观察一、实验目的1.观察和识别铁碳合金在平衡状态下的显微组织；2、了解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、性能之间的相互关系；3.熟悉金相显微镜的使用。
二、实验原理铁碳合金的显微组织是研究和分析钢铁材料性能的基础。
所谓平衡状态的显微组织是指合金在极为缓慢的冷却条件下（如退火状态即接近平衡状态）所得到的组织。
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。
铁碳合金的平衡组织主要是指碳钢和白口铸铁的室温组织。
铁碳合金其组织组成物为铁素体（F）、渗碳体（Fe3C）、珠光体（P）及莱氏体（Ld）, 它们的形貌因含碳量不同而改变。
按其含碳量与平衡组织的不同, 可分为工业纯铁, 碳钢及白口铸铁3类。
1.工业纯铁纯铁在室温下具有单相铁素体组织。
含碳量小于0.0218%的铁碳合金通常称为工业纯铁。
它是两相组织, 即由F和少量Fe3C组成。
从显微组织可见, F为亮白色的不规则等轴晶粒, 黑色线条是F的晶界。
2.碳钢碳钢含碳量在0.0218%~2.11%范围内的铁碳合金称为碳钢。
按其含碳量与平衡组织的不同, 可分为亚共析碳钢, 共析碳钢和过共析碳钢3种。
(1)亚共析钢: 含碳量在0.0218%~0.8%范围, 其组织有F和P所组成。
随着含碳量的增加, P的数量增多, F的数量减少, P为F片和Fe3C片相间组成, 显片层状。
经浸蚀（本实验所用浸蚀剂均为3%硝酸酒精溶液）后在显微镜下观察P呈黑色, F为白色。
(2)共析钢：含碳量为0.8%的碳钢称为共析钢, 它由单一的P组成。
在显微镜下观察组织全部为层状P, 它是F和Fe3C的共析组织。
(3)过共析钢：含碳量在0.8%~2.11%范围, 其组织由P和Fe3CⅡ组成。
钢中的含碳量越多, Fe3CⅡ的数量越多。
在显微镜下观察基体为层状P呈黑色, 晶界上的白色细网络状为Fe3CⅡ。
3.白口铸铁白口铸铁是含碳量为2.11%~6.69%范围内的铁碳合金, 按其含碳量及平衡组织的不同, 又可分为亚共晶白口铸铁, 共晶白口铸铁和过共晶白口铸铁3种。
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-铁碳合金平衡组织观察
实验 Fe－Fe3C相图观察
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。
3．加深对平衡状态下碳钢的成分、组织、性能间关系的认识。
二、实验原理
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．铁素体（F）——碳在α-Fe中形成的固溶体。
铁素体为体心立方晶体，具有磁性及良好塑性，硬度较低。
用3-4%硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下呈现明亮的等轴晶粒，黑色网是晶界，这是因为晶粒晶界耐腐蚀性不同，而且各晶粒的位向不同呈现不同的颜色；亚共析钢中铁素体呈块状分布；当含碳量接近共析成分时，铁素体则呈断续的网状分布于珠光体周围。
2．渗碳体（Fe3C）——是铁与碳形成的一种化合物，其碳含量为6.69%，质硬而脆，耐腐蚀性强，经3-4%硝酸酒精溶液浸蚀后，渗碳体呈亮白色。
按照成分和形成条件的不同，渗碳体可呈现不同的形态：一次渗碳体（初生相）是直接由液体中析出的，故在白口铸铁中呈粗大的条片状；二次渗碳体（次生相）是从奥氏体中析出的，往往呈网状沿奥氏体晶界分布；三次渗碳体是由铁素体中析出的，通常是不连续薄片状存在于铁素体晶界处，数量极微，可忽略不计。
3．珠光体（P）一是铁素体和渗碳体的机械混合物。
在一般退火处理情况下，是由铁素体与渗碳体相互混合交替形成的层片状组织。
经硝酸酒精溶液侵蚀后，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。
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，由于显微镜的鉴别能力小于渗碳体厚度，这时珠光体中的渗碳体就只能看到是一条黑线，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．低温莱氏体（Le）——是在室温时珠光体十二次渗碳体十渗碳体所组成的机械混合物。
含碳量为4.3％的共晶白口铸铁在1147℃对形成由奥氏体和渗碳体组成的共晶体机械合物，称为莱氏体，其中奥氏体冷却时析出二次渗碳
体，并在723℃以下分解为珠光体，这就是共晶反应，其结果是成为低温莱氏体。
低温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。
二次渗碳体和共晶渗碳体连在一起，从形态上难以区分。
根据含碳量及组织特点的不同，铁碳合金可分为工业纯铁、钢和铸铁三大类。
三、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1-2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，而亮白色基底则是铁素体的不规则等轴晶料，在某些晶界处可以看到不连续的薄片状三次渗碳体。
图1-2 工业纯铁(400X)浸蚀剂：4%硝酸酒精溶液
四、钢
1．亚共析钢
亚共析钢的含碳量在0.02％～0.77％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。
图1-3为亚共析钢（45钢）的显微组织，其中亮白色为铁素体，暗黑色为珠光体。
图l－3 45钢（400X）浸蚀剂：4%硝酸酒精溶液2．共析钢
共析钢是含碳量为0.77％的碳钢，它由单一的珠光体组成，组织如图1-4所示。
图1-4 T8钢(400X)浸蚀剂：4%硝酸酒精溶液
3．过共析钢
含碳量超过0.77％的碳钢为过共析钢，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，二次渗碳体就越多。
图1-5 T12钢（400X）浸蚀剂：4%硝酸酒精溶液
图1-5表示含碳量为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细小的网格状渗碳体，经硝酸酒精溶液浸蚀后珠光体是暗黑色，而二次渗碳体是白色细网状。
五、铸铁
1．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。
在室温下亚共晶白日铸铁的组织为珠光体、二次渗碳体和低温莱氏体，如图1-6所示。
用硝酸酒精溶液侵蚀后在显微镜下呈现黑色技晶状的珠光体和斑点状低温莱氏体。
图1-6 亚共晶白口铸铁（400X）浸蚀剂：4%硝酸酒精溶液
2．共晶白口铸铁
共晶白日铸铁的含碳量为4.3%，它在室温下的组织由单一的共晶莱氏体组成。
经侵蚀后，在显微镜下珠光体呈暗黑色细条及斑点状，渗碳体呈亮白色，如图1-7所示。
图1－7 共晶白口铸铁（400X）浸蚀剂：4％硝酸酒精溶液
3．过共晶白口铸铁
含碳量大于4.3%的白口铸铁称为过共晶白口铸铁，在室温时的组织由一次渗碳体和低温菜氏体组成。
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低温莱氏体基底上分布着亮白色粗大条片状的一次渗碳体，如图1-8所示。
图1－8 过共晶白口铸铁（400X）浸蚀剂：4％硝酸酒精溶液
六、实验所用设备及试样
1、金相显微镜
2、各种铁碳合金的平衡组织标准金相试样
七、实验步骤和方法
1．观察以下各种成分的铁碳合金显微组织：
①工业纯铁；②45钢；③T8钢；④T12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．观察组织时注意观察各种组织的特点，含碳量对组织相对量的影响。
3．实验报告内容：
①分别在直径为50mm圆内画出所观察各种试样的显微组织图，并注明钢号、腐蚀剂、放大倍数，并用箭头标明各部分组织名称。
②说明含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响规律。