过共晶白口铸铁组织
铁碳合金相图及平衡组织分析
实验三铁碳合金相图及平衡组织分析一、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4.掌握金相显微镜用铁碳合金样品的制备二、实验原理通常将碳含量小于2.11%的铁碳合金称为钢，碳含量大于2.11%的Fe-C合金称为铁，根据铁碳二元相图（图1），它们在室温下组成相都是铁素体和渗碳体，但是它们在纤维组织上却有很大的差异。
按组织分区的Fe-Fe3C相图（一）铁碳合金中的几种基本相和组织（1）铁素体（F）。
它是碳在α-Fe中的固溶体，为体心立方晶格。
具有磁性及良好的塑性，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多边形晶粒。
亚共析钢中，铁素体呈现块状分布；当碳含量接近共析成分时，铁素体则呈现断续的网状分布于珠光体（共析体）周围。
（2）渗碳体（Fe3C，又称Cementite），它是铁与碳形成的一种化合物，其碳含量为6.69%。
用3%-4%的硝酸酒精溶液寝蚀后，呈现亮白色；若用热苦味酸钠溶液寝蚀，则渗碳体呈现黑色而铁素体仍为白色，由此可以区别铁素体与渗碳体。
此外，按铁碳合金成分和形成条件不同，渗碳体呈现不同的的形态：一次渗碳体，从液相中析出，呈现条状；二次渗碳体（次生相），从奥氏体中析出，呈现网络状，沿奥氏体晶界分布，经球化退火，渗碳体呈现颗粒状；三次渗碳体，从铁素体中析出，常呈现颗粒状；共晶渗碳体与奥氏体同时生长，称为莱氏体；共析渗碳体与铁素体同时生长，称为珠光体。
（3）珠光体（P），它是铁素体和渗碳体的机械混合物，是共析转变的产物。
由杠杆定律可以求得铁素体和渗碳体的含量比为8:1。
因此，铁素体后，渗碳体薄。
硝酸酒精寝蚀后可观察到两种不同的组织形态。
1）片状珠光体，它是由铁素体与渗碳体交替排列形成的层状组织，腈硝酸酒精溶液寝蚀后，在不同放大倍数下，可以观察到具有不同特征的层片状组织。
铁碳合金的基本组织与状态图
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“五”指五种温度：15380C，11480C，12270C， 9120C，7270C；
六指六条线： (1)ACD液相线：其以上组织都是液态。
(2)AECF固相线：其以下组织都是固态。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(3)GS、A3线：奥氏体析出铁素体的开始线： 奥氏体析出铁素体
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共晶白口铁组织金相图
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共晶合金组织形态
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3）过共晶白口铸铁 C 4.3～6.69%范围，室 温组织为一次渗碳体和低温莱氏体组成。 显微组织中亮白色的条状（板状）为初生 渗碳体（Fe3CⅠ），基体为低温莱氏体， 其中黑点为珠光体、白色部分为渗碳体。
白口铸铁基本都含有莱氏体，这是与钢区 别的特点。
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5.莱氏体 ( Ld )奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。
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1-5-2 Fe—Fe3C状态图 几个概念：
共晶转变：一定成分的液相在一定温度
（恒温）下同时结晶出两个固相的转变。 铁碳相图中C点。
11480C
L4.3% → Ld（A 2.11%C +Fe3C ）
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共析转变：一定成分的固溶体在一定的恒
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4.珠光体 ( P )铁素体和渗碳体组成的机械混合物
。
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(五)莱氏体（Ld）（德国学者Ledebur)
奥氏体和Fe3C组成的机械混合物，此反应发生于 含碳量为2.0～6.67%的合金中。莱氏体 （ledeburite）
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 为低温莱氏体。因莱氏体的基体是硬而脆的渗碳 体，所以硬度高，塑性很差
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。
金相实验报告实验报告范本
过共析钢三种；铸铁又可分为亚共晶白口铁、共晶白口铁和过共晶白口铁三种。
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实验一 金属材料显微分析的基本方法
一、实验目的：
➢ 了解金相显微镜的构造、原理及使用规则； ➢ 掌握金相显微试样制备的基本操作方法。 ➢ 通过观察，熟悉铁碳合金在平衡状态下的显微组织； ➢ 了解并掌握铁碳合金中的相及组织组成物的本质、形态及分布特征； ➢ 分析并掌握平衡状态下铁碳合金的组织和性能之间的关系。
显微镜 观察
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实验概述：
2.金相显微试样的制备方法
➢ 磨制方法
砂纸平铺在玻璃板上，一手按住砂纸，另一手握住试样，使 试样磨面朝下并与砂纸接触，在轻微压力作用下向前推行磨 制。
磨制以“单程单向”方式重复进行。 在调换下一号更细的砂纸时，应将试样上的磨屑和砂粒清除
干净，并使试样的磨制方向调转90°。
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珠光体
9# 共晶白口铸铁的显微组织 变态莱氏体
过共晶白口铸铁的显微组织
一次渗碳体 6# 过共晶白口铸铁的显微组织
铁素体
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渗碳体 珠光体
渗碳体
莱氏体
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2#
莱氏体
二次渗碳体
珠光体
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3#
二次渗碳体
珠光体
4#
渗碳体 7#
珠光体
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5# 珠光体
铁素体 渗碳体
二次渗碳体 8#
莱氏体 铁素体
莱氏体
实验概述：
2.金相显微试样的制备方法
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过共晶白口铸铁
回火：钢件淬火后，为了消除内应力并获得所要求的组织和性能，将其加热到Ac1以下的温度，保温一定的时间，然后冷却到室温的热处理工艺叫做回火，退火：将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却(通常是缓慢冷却，有时是控制冷却)的一种金属热处理工艺淬火：将钢件加热到奥氏体化温度并保持一定时间，然后以大于临界冷却速度冷却，以获得非扩散型转变组织，如马氏体、贝氏体和奥氏体等的热处理工艺正火：将钢件加热到上临界点(AC3或Acm)以上40~60℃或更高的温度，保温达到完全奥氏体化后，在空气中冷却的简便、经济的热处理工艺。
调质处理：淬火后高温回火的热处理方法称为调质处理合金：两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合（物理变化）而成具有金属特性的物质叫做合金。
固溶强化：当溶质元素含量很少时，固溶体性能与溶剂金属性能基本相同。
但随溶质元素含量的增多，会使金属的强度和硬度升高，这种现象称为固溶强化。
固溶处理：把合金加热到单相固溶体区，进行保温使第二相充分溶解，然后快冷（通常用水冷却），得到单一的过饱和固溶体组织的热处理工艺固溶体：合晶组元通过溶解形成一种成分和性能均匀，且结构和组元之一相同的固相称为固溶体。
时效：固溶处理后得到的过饱和固溶体在室温下或低温加热时析出细小、均匀、弥散分布的第二相，合金硬度和强度明显升高的现象称为时效或时效硬化具有体心立方晶格的金属有钼(Mo)、钨(W)、钒(V)、α-铁(α-Fe, <912 ℃)等。
大多具有较高的强度和韧性。
具有面心立方晶格的金属有铝(Al)、铜(Cu)、镍(Ni)、金(Au)、银(Ag)、γ- 铁( γ-Fe, 912 ℃～1394 ℃)等。
大都具有较高的塑性。
过共晶白口铸铁。
过共晶白口铸铁的室温组织
过共晶白口铸铁的室温组织
共晶白口铸铁是一种含有铁素体和珠光体的铸铁，其室温组织主要由以下成分组成：
1. 铁素体：铁素体是铸铁中最主要的组织成分，由纯铁和少量碳组成。
它具有良好的塑性和韧性，但硬度较低。
2. 珠光体：珠光体是由铁素体中的碳球团聚形成的，碳量相对较高。
珠光体的硬度较高，具有较好的耐磨性和强度。
共晶白口铸铁的铸造过程中，当铸铁凝固时，铁素体首先形成，然后在温度下降到一定程度时，珠光体开始形成。
铸铁的冷却速率和化学成分对铸铁的室温组织有很大影响。
冷却速率较快时，铁素体和珠光体的形成速度都会加快，珠光体的颗粒尺寸较小；反之，冷却速率较慢时，珠光体颗粒尺寸较大。
总体来说，共晶白口铸铁的室温组织由铁素体和珠光体组成，铁素体占主导地位，而珠光体在其中分布，两者共同决定了铸铁的力学性能和耐磨性。
不同的冷却速率和合金化处理可以调节室温组织，从而改变铸铁的性能。
金属材料组织和性能的控制
熔化前不分解; 也不发生其它化学反应
如:MgSi合金能形成稳定化合物Mg2Si MgSi合金相图属于含有稳定化合物的相图
把稳定化合物看成独
立的组元; 相图分成几
个简单相图
MgSi相图可分为
MgMg2Si和Mg2SiSi 两个相图分析
含有稳定化合物的相图
2 2 2 合金的性能与相图的关系
合金的性能取决于它的成分和组织 相图则可反映不同成分的合金在室温 时的平衡组织 因此; 具有平衡组织的合金的性能与相 图之间存在着一定的对应关系
图中的每一点表示 一定成分的合金在一 定温度时的稳定相状 态
铜镍二元合金相图
2 2 1 二元合金的结晶
一 发生匀晶反应的合金的结晶
1 结晶过程
匀晶反应： L→α固溶体
CuNi FeCr AuAg合金具有匀晶相图
●单相区
La相a1：c 液线相为;液C相u和线N; 该i形
成线的以液上溶合体金;处于液相;
几种碳钢的钢号和碳质量分数
类型 钢号 碳质量分数 /%
亚共析钢
20
45
60
0 20 0 45 0 60
共析钢 T8 0 80
过共析钢 T10 T12 1 00 1 20
2 FeFe3C相图中重要的线
●水平线HNB :包晶反应线 发生●水包平晶线反E应CF :共晶反应线 发 生●共水晶平反线应PSK :共析反应线 发生共析反应 亦称A1线
●GS线 A中开始析出F临界温度线; 称A3线 ●ES线 碳在A中的固溶线;叫Acm线 从A中析出 Fe●3PCQ;叫线二次是渗碳碳在体F中Fe固3C溶II线亦是是AF中中开开始始析析出出FFee33CCIIIII的
在两相区;温度一定时; 两相的质量符合杠杆
典型铁碳合金结晶过程分析 (2)
第二章碳钢C相图第3节Fe-Fe3第5讲典型铁碳合金结晶过程分析2典型铁碳合金的结晶过程分析-4共晶白口铸铁w c ＝4.3%铁碳合金的结晶过程CD EFK124.30%共晶白口铸铁w c ＝4.3%铁碳合金的结晶过程CD EFK124.30%1交点：液相开始发生共晶转变1~2之间：共晶奥氏体中会出现二次渗碳体2交点：γ发生共析转变→P (珠光体)共晶渗碳体不发生变化2 以下：组织低温莱氏体（L′d ）L 4.31148∘C(γ2.11+Fe 3C)共晶转变生成莱氏体（Ld ）奥氏体为共晶奥氏体，渗碳体为共晶渗碳体w c＝4.3%的铁碳合金结晶过程示意图低温莱氏体金相照片（黑斑区为珠光体，白色为渗碳体）室温组织：（L′d ）室温相：α+ Fe 3Cw c ＝4.3%的铁碳合金的结晶过程通过杠杆定律计算室温下各组织含量通过杠杆定律计算室温下各相含量自学内容w α=6.69−4.36.69−0.0008×100%≈？w Fe 3C =1−w α≈？%100='d L w典型铁碳合金的结晶过程分析-5亚共晶白口铸铁w c ＝3%铁碳合金的结晶过程CD EFK1233.0%亚共晶白口铸铁w c ＝3%铁碳合金的结晶过程CD EFK1233.0%3以下2交点：存在两相L +γ2~3：奥氏体中会出现二次渗碳体3交点：γ发生共析转变→P (珠光体)二次渗碳体+ Ld 不发生变化3 以下：组织低温莱氏体（L′d + Fe 3C II + P ）L 4.31148∘C(γ2.11+Fe 3C)1交点：液相开始发生匀晶转变L →γ其中的室温组织：（L'd + P + Fe 3C Ⅱ）室温相：α+ Fe 3Cw c ＝3.0%的铁碳合金的结晶过程通过杠杆定律计算室温下各组织含量通过杠杆定律计算室温下各相含量自学内容w Fe 3C =1−w α≈？w α= 6.69−3.06.69−0.0008×100%≈?w L ′d=3.0−2.114.3−2.11×100%≈？w P = 4.3−3.04.3−2.11×6.69−2.116.69−0.77×100%≈？w Fe 3C II =1−w L ′d −w P ≈?结晶过程示意图亚共晶白口铸铁的金相照片亚共晶白口铸铁w c ＝3%铁碳合金3以下典型铁碳合金的结晶过程分析-6过共晶白口铸铁w c ＝5.3%铁碳合金的结晶过程CDEF K123典型铁碳合金的结晶过程分析-6过共晶白口铸铁w c ＝5.3%铁碳合金的结晶过程CDEF K1231~2：一次渗碳体形成的温度高，故其形貌为粗大的片状结构2交点：共晶转变3交点：γ发生共析转变3 以下：组织低温莱氏体（L′d + Fe 3C I ）1交点：液相开始发生匀晶转变L →Fe 3C I过共晶白口铸铁w c＝5.3%铁碳合金L'd＋Fe3CⅠ过共晶白口铸铁的室温组织典型铁碳合金的结晶过程分析-7工业纯铁w c <0.01%铁碳合金的结晶过程A GH J NP Q1234567工业纯铁w c <0.01%铁碳合金的结晶过程A GH J NP Q12345671~2：L 减少δ增加1以上：液相1交点：匀晶转变L →δ2点：单相δ （0.01%）2~3：单相δ （0.01%）3点开始：δ →γ3~4：δ减少γ增加4~5：单相γ（0.01%）5点开始：γ→α5~6：γ减少α增加6点，6~7：单相α （0.01%）7点：α析出Fe 3C ⅡI工业纯铁w c<0.01%铁碳合金室温下的相：F+Fe3C 室温组织: F + Fe3CⅢ工业纯铁室温组织金相照片。
第8章 相平衡与相图原理(Fe-C合金平衡结晶过程)-1精品PPT课件
F+ Fe3CⅢ。
室温下Fe3CⅢ
最大量为:
0 . 0 2 1 8 0 . 0 0 0 8 Q F e 3 C I I I 6 . 6 9 0 . 0 0 0 8 1 0 0 % 0 . 3 %
㈡ 共析钢的结晶过程
合金液体在 1-2点间转变
为g。到S点
发生共析转 变：
gS→aP+Fe3C, g 全部转变
共晶转变结束时，两相的相对重量百分比为:
Qg
6 .6 9 4 .3 1 0 0 % 6 .6 9 2 .1 1
5 2 .2 % ，
Q F e3C
4 7 .8 %
C点以下, g 成分沿ES线变化，共晶g 将析出Fe3CⅡ。
Fe3CⅡ与共晶Fe3C 结合，不易分辨。
1’
g
Fe3C
2
温度降到2点, g 成分达到0.77%, 此时, 相的相对重量:
过共晶白口铁 共晶白口铁 亚共晶白口铁
过共析钢 共析钢 亚共析钢
工业纯铁
⑶ 白口铸铁 (2.11~6.69%C) 铸造性能好, 硬而脆
① 亚共晶白口铸铁 (2.11~4.3%C)
② 共晶白口铸铁 (4.3%C)
③ 过共晶白口铸铁 (4.3~6.69%C)
㈠工业纯铁的 结晶过程
合金液体在1-2
冷却时发生包晶反应.
Ⅲ
A
H
B
J
以0.45%C的钢为例 合金在4点以前通过匀
晶—包晶—匀晶反应全
G S
P
a+Fe3C
部转变为g。到4点，由
g 中析出a 。到5点, g 成分沿GS线变到S点，g 发生
共析反应转变为珠光体。温度继续下降，a 中析出
分析45钢结晶过程及其组织转变
分析45钢结晶过程及其组织转变一、学习目标知识目标：·了解铁碳合金相图的含义·分清钢与铁的区别；·熟悉铁碳合金基本相组织；·明确铁碳合金相图的点、线、区域的含义；·掌握典型铁碳合金的结晶过程及其组织转变；能力目标：·能分析典型铁碳合金的结晶过程及其组织转变；·能确定铁碳合金相图在零件选材、毛坯加工、热处理等方面的应用。
二、任务引入铁碳合金在结晶时由于铁和碳的含量不同会结晶出不同的晶体，又由于铁有同素异晶转变，所以45钢结晶后在冷却过程中随温度变化晶体结构会发生变化。
三、相关知识钢和铸铁是机械制造中应用最多的金属材料。
钢铁的品种繁多，成分各不相同，但都是以铁和碳两种元素为主所组成的铁碳合金。
含碳量w c ≤2.11％的铁碳合金叫钢，含碳量w c ≥2.11％的铁碳合金叫铸铁。
在铁碳合金中铁和碳可以生成一系列的化合物，如Fe 3C 、Fe 2C 、FeC 等。
由于含碳量高的Fe 2C 、FeC 脆性大，无实用价值，因此一般只研究碳含量w c ＜6.69%的铁碳合金，故铁碳合金相图也可以认为是3Fe Fe C 相图。
（一）铁碳合金的基本组织在铁碳合金中，由于含碳量的不同，碳可以溶解在铁中形成固溶体，也可以与铁组成化合物，而化合物与固溶体还可结合成多相复合组织，因此铁碳合金中出现以下几种基本组织。
1.铁素体碳溶于Fe α-晶格间隙中形成的间隙固溶体，称为铁素体，用F 表示。
Fe α-是体心立方晶格，由于晶格原子之间的间隙较小，所以碳在Fe α-中的溶解度也较小，在室温时接近于零，在727℃溶解度最大为w c =0.0218%。
由于铁素体的含碳量低，所以铁素体的组织和性能与纯铁相似，即具有良好的塑性和韧性，而强度和硬度较低。
2.奥氏体碳溶于Fe γ-晶格间隙中形成的间隙固溶体，为奥氏体，用A 表示，如图1-17所示。
Fe γ-是面心立方晶格，由于晶格原子之间的间隙较大，所以奥氏体的溶碳能力较强，在l148℃时，溶碳量可达2.11％。
铁碳相图及其合金组织转变
Fe-C系中的组元和合金相一、Fe、C组元1. 纯铁纯铁是过渡组族元素，熔点为1538℃。
工业纯铁的纯度一般为99.8－99.9wt％, 其余为杂质，主要是碳。
纯铁的强度、硬度低，塑性非常好。
固态铁随温度变化会发生同素异晶转变：912℃以下为体心立方结构，称为α- Fe；α- Fe在912℃转变为面心立方结构的γ- Fe，这一转变称为A3转变，相应的转变温度称为A3点；加热到1394℃，γ- Fe转变为体心立方的δ- Fe ，称为A4转变，δ- Fe存在的温度范围为1394－1538℃。
α- Fe加热时在770℃发生磁性转变，由铁磁性变为顺磁性，这种磁性转变称为A2转变。
磁性转变对α- Fe的晶体结构不产生影响。
2. C铁碳合金中的碳为原子态时，可与铁形成固溶体，或与铁结合形成化合物，也可分布于晶体缺陷处。
当碳以单质状态存在时即是石墨，它具有简单六方结构，由于轴比c/a较大，原子排列看似层状，同一层中的原子间结合较强，层与层之间结合很弱。
石墨的强度和硬度都很低，塑性几乎为零。
石墨是铸铁中的一个相，对铸铁的性能有很大影响。
二、铁的固溶体α相或铁素体相：是碳溶于α- Fe中形成的间隙固溶体，为体心立方结构，用符号α或F表示。
铁素体的最大溶碳量为0.0218wt％（727℃），室温时小于0.008％。
在铁素体中碳原子一般存在于八面体间隙位置，这是因为尽管α- Fe的四面体间隙尺寸比较大，但间隙中心相对于围成间隙的原子是对称的；而八面体间隙是不对称的，<110>方向的原子间距比<100>方向的原子间距大得多，碳原子填入八面体间隙时受到<100>方向的两个原子的压力较大，而受到<110>方向的四个原子的压力较小，因此进入八面体间隙比进入四面体间隙的阻力小。
γ相或奥氏体相：碳溶于γ铁形成的具有面心立方结构的间隙固溶体，用γ或A表示。
碳在奥氏体中的最大溶解度为2.11%（1148℃）。
高清金相图谱之白口铸铁与灰铸铁（80张，彩色）
高清金相图谱之白口铸铁与灰铸铁（80张，彩色）白口铸铁是由化学成分中的碳以碳化物形式存在、铸态组织不含石墨、断口呈白色的铸铁，组织与碳含量的关系如图所示。
铁碳合金亚稳定凝固相图及组织白口铸铁可分为3类：（1）CE<>，Sc<>（共晶度Sc指铸铁含碳量与共晶点实际碳量的比值）的为亚共晶白口铸铁，高温组织为枝晶状奥氏体和莱氏体（连续的渗碳体上分布着岛状奥氏体），室温时组织为珠光体和莱氏体；（2）CE=4.3%，Sc=1的共晶白口铸铁；（3）CE>4.3%，Sc>1的为过共晶白口铸铁，组织为初晶渗碳体（大板条状）和莱氏体。
灰铸铁灰铸铁是石墨呈片状分布，断裂时断口呈暗灰色的铸铁。
根据化学成分在Fe-C相图上的位置，灰铸铁分为亚共晶、工具、过共晶三种。
灰铸铁的凝固组织包括初生奥氏体、初生石墨、共晶体（共晶石墨+共晶奥氏体）以及共晶晶粒边界区生长的组织。
详细介绍请查看“一文了解铸铁”。
金相赏析材料亚共晶白口铸铁放大倍数400X处理工艺铸态平衡冷却浸蚀剂4%硝酸酒精溶液组织说明大块黑色区域为珠光体，枝晶状不明显，分布在麻点状的共晶莱氏体基体上，在枝晶珠光体边缘有一圈纯色组织为析出的二次渗碳体组织。
材料亚共晶白口铸铁放大倍数400X处理工艺铸造快速冷却浸蚀剂4%硝酸酒精溶液组织说明大块蓝黑色枝晶状区域为先析出奥氏体转变成的珠光体，分布在麻点状的共晶莱氏体基体上，枝晶珠光体边缘纯色组织为析出的二次渗碳体。
材料共晶白口铸铁放大倍数500X处理工艺铸造平衡冷却浸蚀剂4%硝酸酒精溶液组织说明由圆粒状或条状分布的珠光体(黑色)与渗碳体基体(黄色)构成的机械混合物，平衡冷却时粒状珠光体较多，也称蜂窝状莱氏体。
材料共晶白口铸铁放大倍数200X处理工艺铸造快速冷却浸蚀剂4%硝酸酒精溶液组织说明由圆粒状或条状分布的珠光体(黑色)与渗碳体基体(其它色)构成的机械混合物，快速冷却时条状珠光体明显，也称板条状莱氏体。
各种钢号的金相组织
铸铝
变质处理
初晶α固溶体+共晶体
白色树枝状或颗粒状为初晶α固溶体，其余为白色α固溶体和灰色针状硅的共晶组织
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H68黄铜
退火
单相黄铜组织
为α相，部分晶粒内有退火孪晶
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H62黄铜
铸态
双相黄铜组织
白色为α相，黑色为β相（CUZN基固溶体）
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锡青铜
铸态
α相+δ相
黑色枝晶轴为富铜固溶体（α相），白色为富锡固溶体（δ相）
带状组织
白色晶粒为铁素体，黑色条状为珠光体，呈明显的带状分布
32
铁基含油轴承
粉末冶金
珠光体+铁素体+含油孔
黑色指纹状为珠光体，少量白色块状为铁素体，分散的小黑点为疏松的含油孔
（五）各类铸铁组织5种
33
灰口铸铁
铸态
片状石墨
黑色片状组织为石墨，基体未腐蚀
34
可锻铸铁
可锻化退火
团絮状石墨
团絮状黑色组织为石墨，基体未腐蚀
21
15钢
渗碳后退火
渗碳组织
表层为过共析组织（网状渗碳体+珠光体），由表向内含碳量逐渐减少，铁素体增多。
22
45钢
渗硼
渗硼组织
表层为硼化物层（呈锯齿状）和过渡层，心部为45钢基体组织。
23
40Cr
软氮化
软氮化组织
表层为白亮色的氮化合物和含氮的扩散层，心部为40Cr基体组织
（三）合金钢组织5种
24
高速钢
8
共晶白口铁
铸态
变态莱氏体
白色为渗体（包括共晶渗碳体和二次渗碳体），黑色圆粒及条状为珠光体。
9
过共晶白口铁
铁碳合金相图及结晶组织变化
铁碳合金相图及结晶组织变化铁碳合金的组元和相一、基本概念铁碳合金：碳钢和铸铁的统称，都是以铁和碳为基本组元的合金碳钢：含碳量为0.0218%〜2.11%的铁碳合金铸铁：含碳量大于2.11%的铁碳合金铁碳合金相图：研究铁碳合金的工具，是研究碳钢和铸铁成分、温度、组织和性能之间关系的理论基础，也是制定各种热加工工艺的依据。
注：由于含碳量大于Fe3C的含碳量（6.69% ）时，合金太脆，无实用价值，因此所讨论的铁碳合金相图实际上是F e-Fe3C二、组元1. 纯铁纯铁指的是室温下的a-Fe,强度、硬度低，塑性、韧性好。
2. 碳碳是非金属元素，自然界存在的游离的碳有金刚石和石墨，它们是同素异构体。
3. 碳在铁碳合金中的存在形式有三种：C与Fe形成金属化合物，即渗碳体；C以游离态的石墨存在于合金中。
C溶于Fe的不同晶格中形成固溶体；A. 铁素体：C溶于a-Fe中所形成的间隙固溶体，体心立方晶格，用符号“F或“a表示，铁素体是一种强度和硬度低，而塑性和韧性好的相，铁素体在室温下可稳定存在。
B. 奥氏体：C溶于Y-Fe中所形成的间隙固溶体，面心立方晶格，用符号“A”“表示，奥氏体强度低、塑性好，钢材的热加工都在奥氏体相区进行，奥氏体在高温下可稳定存在。
C. C与Fe形成金属化合物：即渗碳体Fe3C , Fe与C组成的金属化合物，Fe与C组成的金属化合物，含碳量为6.69 %。
以“Fe3C或“ Cm符号表示，渗碳体的熔点为1227 C，硬度很高（HB = 800）而脆，塑性几乎等于零。
渗碳体在钢和铸铁中，一般呈片状、网状或球状存在。
它的形状和分布对钢的性能影响很大，是铁碳合金的重要强化相。
碳在a-Fe中溶解度很低，所以常温下碳以渗碳体或石墨的形式存在。
铁碳合金相图的分析1. 铁碳合金相图由三个相图组成：包晶相图、共晶相图和共析相图；2. 相图中有五个单相区：液相L、高温铁素体3、铁素体a奥氏体Y渗碳体Fe3C ;3. 相图中有三条水平线：HJB水平线（1495 C）：包晶线，发生包晶反应，反应产物为奥氏体。
铁碳相图01
二、典型铁碳合金的平衡结晶过程及பைடு நூலகம்织
2.碳钢的结晶过程分析
1）共析钢（T8钢） 含碳量为0.77% 1点以上 L 1～2 L＋A 2～3 A 3～3’点 A→P 3点以下 P(F+Fe3C)
Ｐ中各相含量
共析钢组织金相图
2）亚共析钢(45钢） 含碳量在 0.02%~0.77%之间 1点以上 L 1～2 L＋A 2～3 A 3～4 A+F 4～4’ A→P 4’点以下 P+F
力学性能；
高碳钢具有高的硬度。
为了保证钢具有足够的强度和一定的塑性、韧性，工业上所 用碳钢的含碳量 一般都不超过 1.3％。
纯铁含碳量很低，由单相α构成，塑性好，硬度和强度都很 低。 亚共析钢的组织有不同数量的α和P组成。随着含碳量的增 加，组织中P的数量相应增加，钢的硬度、强度上升，而塑性 下降。 共析钢的缓冷组织由片层状的P构成。由于Fe3C是一个强化 相，以细片状分散分布在软韧的α基体上，起到了强化作用， 使P具有较高的强度和硬度，但塑性较差。 过共析钢缓冷后的组织由P和Fe3CⅡ所组成。随着含碳量的 增加，Fe3CⅡ的数量逐渐增加。当含碳量不超过1.0%时，由 于晶界上析出的Fe3CⅡ一般还没有连成网状，故对性能影响不 大。当含碳量超过1.0%后，因数量的增加并呈连续网状分布 ，故使钢具有很大的脆性，塑性很低，强度也随之降低。
亚共晶白口铁组织金相图
(3)过共晶生铁结晶过程分析(4.3%<wc<6.69%)
1点以上 L 1~2 L+Fe3CⅠ 2~2’ Fe3CⅠ+Ld 2~3 Fe3CⅠ+Ld （A+Fe3CⅡ+Fe3C) 3~3’ Fe3CⅠ+ Ld’ （P+Fe3CⅡ+Ld’) 3~4 Fe3CⅠ+ Ld’
金相显微组织图谱
层状组织为珠光体，灰色球状为石墨。
（六）有色金属合金组织 8 种
38
铸铝
未变质
初生硅晶粒+共晶体
浅多边形晶粒为初晶硅，其余为白色α固溶体和灰色针 状硅的共晶组织
39
铸铝
变质处理
初晶α固溶体+共晶体
白色树枝状或颗粒状为初晶α固溶体，其余为白色α固 溶体和灰色针状硅的共晶组织
40
H68 黄铜
退火
单相黄铜组织
金相显微组织图谱
编号
材料
1
工业纯铁
2
20 钢
3
45 钢
4
65 钢
5
T8 钢
6
T12 钢
7
亚共晶 白口铁
8
共 晶 白口铁
9
过共晶 白口铁
10
T8 钢
11
T8 钢
12
65Mn
13
65Mn
14
20 钢
状态 退火 退火 退火 退火 退火 退火 铸态 铸态 铸态
正火 快冷正火 等温淬火 等温淬火
淬火
组织
说明
（一）铁—碳平衡组织 9 种
表层脱碳组织
表层脱碳后这亚共析钢，黑色为珠光体，白色为铁素体， 心部为粗片状珠光体。
31
45 钢
锻造后退火 带状组织
白色晶粒为铁素体，黑色条状为珠光体，呈明显的带状 分布
32
铁基含油轴承
粉末冶金
珠光体+铁素体+含油孔
黑色指纹状为珠光体，少量白色块状为铁素体，分散的 小黑点为疏松的含油孔
（五）各类铸铁组织 5 种
基体为层状珠光体，晶界上的白色为二次渗碳体。
变态莱氏体+珠光体
铸铁金相图谱赏析
铸铁金相图谱赏析（一）时间:2010-01-23 08:05:02来源:作者:点击: 1次铸铁金相图谱赏析（二）时间:2010-01-23 10:59:27来源:作者:点击: 1次铸铁金相图谱赏析（三）时间:2010-01-23 11:01:59来源:中国金相网作者:点击: 1次金相组织解析时间:2009-12-01 19:36:11来源:作者:点击: 247次金相组织,用金相方法观察到的金属及合金的内部组织.可以分为:1.宏观组织.2.显微组织.金相即金相学，就是研究金属或合金内部结构的科学。
不仅如此，它还研究当外界条件或内在因素改变时，对金属或合金内部结构的影响。
所谓外部条件就是指温度、加工变形、浇注情况等。
所谓内在因素主要指金属或合金的化学成分。
金相组织是反映金属金相的具体形态，如马氏体，奥氏体，铁素体，珠光体等等。
1.奥氏体－碳与合金元素溶解在γ-fe中的固溶体，仍保持γ-fe的面心立方晶格。
晶界比较直，呈规则多边形；淬火钢中残余奥氏体分布在马氏体间的空隙处2.铁素体－碳与合金元素溶解在α-fe中的固溶体。
亚共析钢中的慢冷铁素体呈块状，晶界比较圆滑，当碳含量接近共析成分时，铁素体沿晶粒边界析出。
3.渗碳体－碳与铁形成的一种化合物。
在液态铁碳合金中，首先单独结晶的渗碳体（一次渗碳体）为块状，角不尖锐，共晶渗碳体呈骨骼状。
过共析钢冷却时沿acm线析出的碳化物（二次渗碳体）呈网结状，共析渗碳体呈片状。
铁碳合金冷却到ar1以下时，由铁素体中析出渗碳体（三次渗碳体），在二次渗碳体上或晶界处呈不连续薄片状。
4.珠光体－铁碳合金中共析反应所形成的铁素体与渗碳体的机械混合物。
珠光体的片间距离取决于奥氏体分解时的过冷度。
过冷度越大，所形成的珠光体片间距离越小。
在a1~650℃形成的珠光体片层较厚，在金相显微镜下放大400倍以上可分辨出平行的宽条铁素体和细条渗碳体，称为粗珠光体、片状珠光体，简称珠光体。
在650~600℃形成的珠光体用金相显微镜放大500倍，从珠光体的渗碳体上仅看到一条黑线，只有放大1000倍才能分辨的片层，称为索氏体。
铁碳相图详解
合用标准文案三、典型铁碳合金的平衡结晶过程铁碳相图上的合金，按成分可分为三类：⑴工业纯铁（ <0.0218% C），其显微组织为铁素体晶粒，工业上很少应用。
⑵碳钢（ 0.0218%~2.11%C），其特点是高温组织为单相 A，易于变形，碳钢又分为亚共析钢（0.0218%~0.77%C）、共析钢（ 0.77%C）和过共析钢（ 0.77%~2.11%C）。
⑶白口铸铁（ 2.11%~6.69%C），其特点是铸造性能好，但硬而脆，白口铸铁又分为亚共晶白口铸铁（ 2.11%~4.3%C）、共晶白口铸铁（ 4.3%C）和过共晶白口铸铁（ 4.3 — 6.69%C）下面结合图 3-26 ，剖析典型铁碳合金的结晶过程及其组织变化。
图 3-26 七种典型合金在铁碳合金相图中的地址㈠工业纯铁（图 3-26 中合金①）的结晶过程合金液体在 1~2 点之间经过匀晶反响转变为δ铁素体。
连续降温时，在2~3 点之间，不发生组织转变。
温度降低到 3 点今后，开始从铁素体中析出奥氏体，在3~4 点之间，随温度下降，奥氏体的数量不断增加，到达 4 点今后，铁素体全部转变为奥氏体。
在4~5 点之间，不发生组织转变。
冷却到 5 点时，开始从奥氏体中析出铁素体，温度降到 6 点，奥氏体全部转变为铁素体。
在6-7 点之间冷却，不发生组织转变。
温度降到7 点，开始沿铁素体晶界析出三次渗碳体 Fe C。
7 点以下，随温度下降， Fe C 量不断增加，室温下Fe C 的最大3 III 3 III 3 IIIQFe3CⅢ0.0008 100%0.31%量为：。
图 3-27 为工业纯铁的冷却曲线及组织转变表示图。
工业纯铁的室温组织为+Fe C ，如图 3-28 所示，图中个别部位的双晶界内是Fe C 。
3 III 3 III合用标准文案图 3-27工业纯铁的冷却曲线及组织转变表示图图3-28工业纯铁的显微组织400 ×㈡共析钢（图 3-26 中合金②）的结晶过程共析钢的含碳量为 0.77%，高出了包晶线上最大的含碳量 0.53%，所以冷却时不发生包晶转变，其结晶过程及组织转变示于图 3 - 29 。