工程材料与成形技术基础第2版教学课件作者庞国星课程实验实验一平衡态铁碳合金成分、组织、性能之间关系的分析课件.doc

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(-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。 （4）变态莱氏体（L(d） 变态莱氏体是珠光体和渗碳体组成的复合物。经3%～5%的硝酸酒精溶液浸蚀后，变态莱氏体的组织特征是，在白亮色渗碳体基体上相间分布着暗黑色块状或暗黑色条状和点状珠光体。 2．室温下典型铁碳合金的平衡组织特征 （1）工业纯铁 工业纯铁的碳质量分数小于0.0218%，组织为单相铁素体。铁素体呈白亮多边形晶粒，晶界呈暗色的网络，并在晶界的局部区域分布有微量亮白窄条状三次渗碳体（Fe3CⅢ）。 （2）亚共析钢 亚共析钢的碳质量分数为0.0218%～0.77%，组织为铁素体（白亮多边形块状）加珠光体（暗色层状）。 （3）共析钢 共析钢的碳质量分数为0.77%，其室温组织为单一的珠光体。其中白亮铁素体和暗色渗碳体以层状相间。 （4）过共析钢 过共析钢的碳质量分数为0.77%～2.11%，在室温下的平衡组织为珠光体加二次渗碳体。其中，二次渗碳体呈白亮网状分布在暗色珠光体的晶界上。 （5）亚共晶白口铸铁 亚共晶白口铸铁的碳质量分数为2.11%～4.3%，室温下的平衡组织为珠光体、二次渗碳体加变态莱氏体。其中变态莱氏体为基体，在变态莱氏体基体上分布着暗色块状或椭圆状的珠光体，在珠光体晶体边缘有一薄层白亮二次渗碳体。 （6）共晶白口铸铁 共晶白口铸铁的碳质量分数为4.3%，其室温下的显微组织为变态莱氏体，其中渗碳体为白亮基体，珠光体以暗色细条状和点状嵌镶分布在白亮渗碳体基体上。 （7）过共晶白口铸铁 过共晶白口铸铁的碳质量分数为4.3%～6.69%，其室温下的显微组织为变态莱氏体加一次渗碳体。一次渗碳体呈白亮板条状嵌镶分布在变态莱氏体的基体上。 以上七个典型铁碳合金的平衡组织特征，请参阅金相实验室《铁碳合金室温平衡组织》挂图。 三、实验设备及实验用品（只需写需要什么设备就可，不必介绍设备） 1.金相显微镜（参照图1.1 金相显微镜的成象原理）（了解内容不用写） 金相显微镜的种类很多，通常可分为台式、立式和卧式三大类。 （1）金相显微镜的成象原理 最简单的显微镜可看作是由两片透镜组成的光学系统，如图1.1所示。靠近物体的透镜L1叫物镜，靠近眼睛的透镜L2叫目镜,F1是物镜的前焦距，F2是目镜的前焦距，F1′与F2间的距离称为光学镜筒长度，用(表示。被观察的物体AB放在物镜的前焦距F1之外的位置，通过物镜后可获得一个倒立的放大实象A1B1，它恰好位于目镜的前焦距F2之内，目镜将此象再次放大，在明视距离S处形成虚象A2B2，A2B2为眼睛这一光学系统的目标。人眼所见到的最终图象，相对物体是倒立