实验3--铁碳合金的平衡组织观察

实验3铁碳合金的平衡组织观察一实验目的1.观察和识别铁碳合金（碳钢和白口铁）在平衡状态下的显微组织。2.分析含碳量对铁碳合金显微组织的影响。3.加深理解成分、组织与性能之间的关系。二实验原理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，铁碳合金平衡组织是指合金在极为缓慢的冷却条件下（如退火态，即接近平衡状态）所得到的组织。其相变过程均按照Fe-Fe3C相图进行，可以根据该相图来分析铁碳很合金在平衡状态下的显微组织（见下图）ANDCEFSKGPBJHδ+AδL+δL+AAF+AF1600150014001300120011001000900800700600室温0.008Fe00.20.40.60.81.01.52.03.04.05.06.69Fe3C铁-碳相图L+Fe3CF+Fe3C亚共析钢亚共晶白口铁过共晶白口铁过共析钢NDACEFSKGPBJHδ+AδL+δL+AAF+AFL+Fe3CⅠPF+PP+Fe3CⅡP+Fe3CⅡ+L’dFe3CⅠ+L’dA+Fe3CⅡA+Fe3CⅡ+L’dFe3CⅠ+LdLdL’d1600150014001300120011001000900800700600室温0.008Fe00.20.40.60.81.01.52.03.04.05.06.69Fe3C铁-碳相图共析钢共晶白口铁室温下Fe-C合金的相：1.F2.Fe3C室温下Fe-C合金的组织：1.F2.Fe3C3.P4.Ld室温下，碳钢和白口铸铁各个组织在金相显微镜下的形貌：①FF是C才bcc的α-Fe中的间隙式固溶体。具有磁性和良好的塑性，是钢种硬度最低的相。用3~5%硝酸酒精溶液浸蚀后，呈明亮的的多边形等轴晶粒，黑色网是晶粒边界。亚共析钢中，随着含碳量的增加，珠光体量增加而铁素体量减少，当铁素体量多时，它呈块状分布，而当钢的含碳量接近共析成分时，F在P的边界上呈网状分布。②Fe3C渗碳体（Fe3C）铁和碳的一种化合物，含碳量为6.67%。渗碳体质地硬而脆，耐腐蚀性强。经3~5%硝酸酒精溶液浸蚀后呈白亮色。若用苦味酸钠溶液腐蚀后，呈现黑色，而F仍为白色。由此可区别F和Fe3C。Fe3CⅠ直接从液体中析出，呈粗大条状分布在莱氏体中。Fe3CⅡ由奥氏体中析出，由于量少而沿奥氏体晶界析出，随后奥氏体变成珠光体，故Fe3CⅡ呈网状分布在P的边界上。③PP是F和Fe3C的机械混合物，是共析转变的产物。在F基体上分布着片层状Fe3C，二者的的重量比约为7.9：1；用4%硝酸酒精侵蚀后，在低倍数下（×200）观察，其中铁素体与渗碳体无法分辨，呈现黑色乌云状；在中等倍数下（×400）观察，片状珠光体中铁素体呈白亮色，而渗碳体呈黑色条纹状，这是因为在片状珠光体中铁素体片宽。在高倍数下（×600），可见珠光体团中平行相间的宽条铁素体和细条渗碳体都呈亮白色，边界呈黑色。放大倍数对组织形态的应影响中倍下的珠光体高倍下的珠光体④Ld室温时，是P、Fe3CⅡ和共晶渗碳体所组成的机械混合物。经硝酸酒精溶液侵蚀后，在金相显微镜下莱氏体的组织特征是，亮白色的基体上分布着许多暗黑色斑点状及枝条状珠光体。④Ld亮白色的渗碳体基体暗黑色斑点状及枝条状珠光体。典型铁碳合金在室温下显微组织特征：1.工业纯铁含碳量小于0.008%，为单相铁素体组织。含碳量大于0.008%，为铁素体+极少量Fe3CⅢ，Fe3CⅢ由F析出，沿着F的晶界。硝酸酒侵蚀下，白色基体为F的不规则等轴晶，有的晶粒成灰，是因为不同的晶粒侵蚀程度不同造成。黑色线条为F晶界。Fe3CⅢ在晶界上呈不连续的白色网状，由于量少，不容易看出来。2.亚共析钢含碳量在0.0218%~0.77%，组织为F+P;随着含碳量的增加，F数量减少，P数量增加；在接近共析成分时，F在P周围呈网状分布；在硝酸酒精侵蚀下，F为白色，P为暗黑色。20钢45钢3.共析钢含碳量0.77%，组织为P;在硝酸酒精侵蚀下，高倍下，铁素体和渗碳体都是明亮的，相界呈暗灰色；低倍下，铁素体和渗碳体的相界无法分辨，呈黑色条状20钢T8钢4.过共析钢含碳量在0.77%~2.11%，组织为P+Fe3CⅡ;随着含碳量的增加，P数量减少，Fe3CⅡ数量增加；在硝酸酒精侵蚀下，P为暗黑色，Fe3CⅡ为白色网状，用苦味酸染色，Fe3CⅡ呈黑色网状。T12-硝酸酒精腐蚀T12-苦味酸染色5.亚共晶白口铁含碳量小于4.3的白口铁，组织为P+Fe3CⅡ+Ld;在硝酸酒精侵蚀下，P为暗黑色枝晶状，Ld成斑点状，Fe3CⅡ与共晶渗碳体混在一起，不易分辨。6.共晶白口铁含碳量为4.3的白口铁，组织为共晶Ld，Ld由P和Fe3C组成;在硝酸酒精侵蚀下，P为暗黑色细条，Ld成亮白色。7.过共晶白口铁含碳量大于4.3的白口铁，组织为Fe3CⅠ和Ld组成;在硝酸酒精侵蚀下，Fe3CⅠ和为亮白色粗大条片状，Ld呈暗色斑点状。三试验内容：①观察下表所示样品的显微组织，联系铁碳相图分析其组织形成过程。②用铅笔绘出所观察试样的显微组织示意图。画图时应抓住各组织组成物的形态特征，并用箭头和代表符号表示出各组织组成物。③分析一个未知试样。指出它是何种钢种，是什么组织。金相样品的材料和工艺编号材料工艺侵蚀剂1工业纯铁退火4%硝酸酒精2亚共析钢（10，45，60）退火4%硝酸酒精3共析钢（T8）退火4%硝酸酒精4过共析钢（T12）退火4%硝酸酒精5亚共晶白口铁铸造4%硝酸酒精6共晶白口铁铸造4%硝酸酒精7过共晶白口铁铸造4%硝酸酒精8碳含量分数未知样品退火4%硝酸酒精四试验仪器耗材等：①金相显微镜②金相砂纸③抛光机④吹风机⑤4%硝酸酒精溶液⑥棉球，竹镊等五实验报告的要求①写出实验目的②绘出所观察样品的显微组织示意图（用箭头表明各组织组成物，并注明样品成分，侵蚀剂和放大倍数）③思考题：渗碳体有哪几种？它们的形态有什么区别？结束