(讲课)铁碳合金平衡组织观察及金相显微镜的使用

实验一提问1金相显微镜的孔径光阑与视场光阑起何作用？2金相显微镜的放大倍数是如何确定的？你本人在实验中采用多大的放大倍数？放大倍数是否越大越好？为什么？3金相试验样品在磨/抛光之后为什么必须经过腐蚀才能利用金相显微镜观察分析金相组织？4描述几种典型成份的铁碳合金组织组成物的形态特征。5一次渗碳体与二次渗碳体的形态与分布状况有何区别？6分析随含碳量的增加，铁碳合金中的渗碳体数量、形态及分布状况如何变化？实验一铁碳合金平衡组织观察及金相显微镜的使用１.了解普通金相显微镜的构造与使用方法。２.初步学会金相样品制备的基本方法３.初步识别各种铁碳合金在平衡状态下的显微组织特征。４.分析化学成分（含碳量）对铁碳合金显微组织的影响,从而加深理解成分、组织与性能之间的相互关系。一、实验目的二、实验概述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。。ACDGS1148℃727℃LAL+AL+Fe3CFA+Fe3CKEPFQC%→FeF+Fe3C4.30.772.116.69℃Fe3C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。由于含碳量不同，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形态。类型含碳量(％)显微组织浸蚀剂工业纯铁≤0.02铁素体4%硝酸酒精溶液碳钢亚共析钢0.02～0.8铁素体＋珠光体4%硝酸酒精溶液共析钢0.8珠光体4%硝酸酒精溶液过共析钢0.8～2.06珠光体＋二次渗碳体4%硝酸酒精溶液白口铸铁亚共晶白口铁2.06～4.3珠光体＋二次渗碳体＋莱氏体4%硝酸酒精溶液共晶白口铁4.3莱氏体4%硝酸酒精溶液过共晶白口铁4.3～6.67莱氏体＋一次渗碳体4%硝酸酒精溶液表1-1各种铁碳合金在室温下的显微组织图1-3工业纯铁显微组织（100×）浸蚀剂为4％硝酸酒精溶液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。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粒，在某些晶内和晶界驱粗处还可以看到不连续的薄片状三次渗碳体,含量微小忽略不计。1、工业纯铁三、铁碳合金平衡组织的显微分析（1）亚共析钢亚共析钢的含碳量在0.0218%～0.8％范围内，其组织有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。也可根据显微镜下观察到的珠光体和铁素体各自所占面积的百分数，近似地计算出钢的含碳量：c﹪=p％×0.8％式中：C%－钢的含碳量；P％－珠光体所占面积。2、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。图1-4所示分别为亚共析钢（20钢和60钢）的显微组织，其中亮白色为铁素体，暗黑色为珠光体。图1-4亚共析钢显微组（100×）浸蚀剂为4％硝酸酒精溶液含碳量为0.8％的碳钢称为共析钢，它由单一的珠光体组成，组织如图1-2所示。图1-2（2）共析钢珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物。在一般退火处理的情况下，是由铁素体与渗碳体相互混合交替排列形成的层状组织。共析钢显微组织（450×）浸蚀剂为4％硝酸酒精溶液图1-5所示含碳量为1.2％的过共析碳钢的显微组织。组织形状为层片相间的珠光体和细小的网络状渗碳体。经硝酸酒精溶液浸蚀后，珠光体呈暗黑色，而二次渗碳体呈白色细网状。图1-5过共析钢显微组织（400×）浸蚀剂为4％硝酸酒精溶液（3）过共析钢含碳量在0.8％～2.11％范围内的碳钢称为过共析钢，它在室温下的组织由珠光体和二次渗碳体组成。钢中的含碳量越多，二次渗碳体数量就越多。二次渗碳体呈网状分布于晶界上。（1）亚共晶白口铸铁含碳量为2.11～4.3%范围内的白口铸铁称为亚共晶白口铸铁。室温下亚共晶白口铸铁的组织为珠光体、二次渗碳体和莱氏体，用硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下呈现黑色枝晶状的珠光体和斑点状莱氏体。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。图1-6亚共晶白口铸铁显微组织（200×）浸蚀剂为4％硝酸酒精溶液共晶白口铸铁的含碳量为4.3%，它在室温下的组织由单一的共晶莱氏体组成，经浸蚀后，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。（2）共晶白口铸铁图1-7共晶白口铸铁显微组织（200×）浸蚀剂为4％硝酸酒精溶液含碳量为4.3～6.69％范围内的白口铸铁称为过共晶白口铸铁，在室温下的组织由一次渗碳体和莱氏体组成。用硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下可观察到在暗色斑点的莱氏体基底上分布着亮白色粗大条片状的一次渗碳体。。（3）过共晶白口铸铁图1-8过共晶白口铸铁显微组织（200×）浸蚀剂为4％硝酸酒精溶液1、（4XB）型金相显微镜四、实验设备1-载物台；2-物镜；3-半反光镜；4-转换器；5－传动箱；6-微动调焦手轮；7－粗动调焦手轮；8-偏心圈；9-目镜；10-目镜管；11－固定螺钉；12-调节螺钉；13－视场光阑；14-孔径光阑1、认真观察表1-3所列的各种材料的显微组织，识别各显微组织的特征(各相或组织组成物的数量，形态与分布)。4、对指定钢样，根据显微组织中各组织所占面积，近似估算其平均含碳量及其钢号。c﹪=p％×0.8％2.在显微镜下选择其材料的显微组织的典型区域,并根据组织特征，绘出其显微组织示意图。3、记录所观察的各种材料的牌号或名称，显微组织、放大倍数及浸蚀剂，并把显微组织示意图中组织组成物用镜头标出其名称。5.正确地使用金相显微镜五、实验内容六、实验步骤1）将显微镜的光源220伏电源接通，并打开开关。2）根据放大倍数选择适当的物镜和目镜，用物镜转换器将其转到固定位置。3）把样品放在载物台上，使观察面向下。转动粗调手轮，使载物台下降，在看到物体的象时，再转动微调焦手轮，直到图象清晰。4）载物台在水平面上作一定范围内的十字定向移动。用于选择视域。但移动范围较小，要一边观察，一边微调。5）转动孔径光栏至合适位置，得到亮而均匀的照明。6）转动视场光栏使图象与目镜视场大小相等，以获得最佳质量的图象。七、注意事项1．在用显微镜进行观察前必须将手洗净擦干，并保持室内环境的清洁，操作时必须特别仔细，严禁任何剧烈的动作。2．在移动金相试样时，不得用手指触碰试样表面或试样重叠起来，以免引起显微组织模糊不清，影响观察效果。3．画组织图时，应抓住组织形态的特点，画出典型区域的组织，注意不要将磨痕或杂质画在图上。4．认真完成实验报告。