平衡组织观察实验指导书

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,机械基础实验,铁碳合金平衡组织观察,武汉理工大学机电工程实验实训中心,铁碳平衡,组,组织观察,及,及金相显,微,微镜的使,用,用,一、实验,目,目的,1.了解,金,金相试样,的,的制备过,程,程及金相,显,显微镜的,构,构造和使,用,用方法。,2.进一,步,步熟悉FeFe3C相图,，,，了解不,同,同成分的,合,合金在平,衡,衡状态下,的,的显微组,织,织特征。,3.了解,碳,碳的质量,分,分数对铁,碳,碳合金显,微,微组织的,影,影响，从,而,而加深理,解,解成分、,组,组织与性,能,能之间的,相,相互关系,。,。,4.通过“互动,”,”，提高学生对,金,金相分析研究的,兴,兴趣，提高学生,创,创新能力的培养,。,。,5.将金相显微,镜,镜与计算机及相,关,关的分析系统（,视,视频金相模块、,金,金相分析模块、,图,图形处理模块等,）,）相连，使学生,初,初步掌握金相显,微,微镜、铁碳合金,显,显微组织分析及,多,多媒体网络、图,像,像分析等多项知,识,识与技能。,二、实验设备,1、铁碳合金的,平,平衡状态金相试,样,样,试 样 材 料,浸 蚀 剂,室 温 下 的 显 微 组 织,工业纯铁,4硝酸酒精溶液,铁素体,20钢,4硝酸酒精溶液,铁素体珠光体,45钢,4硝酸酒精溶液,铁素体珠光体,60钢,4硝酸酒精溶液,铁素体珠光体,T8钢,4硝酸酒精溶液,珠光体,T12钢,4硝酸酒精溶液,珠光体二次渗碳体（亮白色）,亚共晶白口铸铁,4硝酸酒精溶液,珠光体二次渗碳体低温莱氏体,共晶白口铸铁,4硝酸酒精溶液,低温莱氏体,过共晶白口铸铁,4硝酸酒精溶液,一次渗碳体低温莱氏体,2、金相互动系,统,统,金相互动系统网,络,络是集合了先进,的,的显微镜、图像,分,分析、网络技术,、,、多媒体计算机,为,为一体的网络教,学,学系统。实现教,学,学观念、教学方,法,法和教育手段的,现,现代化。,三、实验概述,铁碳合金的平衡,组,组织是研究和分,析,析钢铁材料的基,础,础，所谓平衡状,态,态的显微组织是,指,指合金在极为缓,慢,慢的冷却条件下,（,（如退火状态即,接,接近平衡状态）,所,所得到的组织。,铁,铁碳合金的平衡,组,组织主要指碳钢,和,和白口铸铁组织,。,。所有碳钢和白,口,口铸铁的室温组,织,织均由铁素体（F）和渗碳体（Fe,3,C）这两个基本,相,相所组织。但由,于,于含碳量不同，,铁,铁素体（F）和,渗,渗碳体（Fe,3,C）相对数量、,析,析出条件以及分,布,布情况均有所不,同,同，因为呈现各,种,种不同的组织形,态,态。,1、金相组织分,析,析,A,C,D,G,S,1148,727,L,A,L+A,L+Fe3C,F,A+F,A,+,Fe3C,K,E,P,F,Q,C%,Fe,F,+,Fe3C,4.3,0.77,2.11,6.69,Fe3C,图1-3 工业,纯,纯铁显微组织（100）浸,蚀,蚀剂为4硝酸,酒,酒精溶液,纯铁在室温下具,有,有单相铁素体组,织,织。含碳量小于0.0218,的,的铁碳合金通常,称,称为工业纯铁。,黑,黑色线条是铁素,体,体的晶界，而亮,白,白色基底则是铁,素,素体的不规则等,轴,轴晶粒，在某些,晶,晶内和晶界驱粗,处,处还可以看到不,连,连续的薄片状三,次,次渗碳体,含量,微,微小忽略不计。,1、,工业纯铁,（1）亚共析钢亚共析钢的含碳,量,量在0.0218%0.8,范,范围内，其组织,有,有铁素体和珠光,体,体所组成。随着,含,含碳量的增加，,铁,铁素体的数量逐,渐,渐减少，而珠光,体,体的数量则相应,地,地增多，两者的,相,相对量可由杠杆,定,定律求得。也可,根,根据显微镜下观,察,察到的珠光体和,铁,铁素体各自所占,面,面积的百分数，,近,近似地计算出钢,的,的含碳量：c,=p0.8式中：C%钢的含碳量,；,；P,珠光体所占面,积,积。,2、碳钢,含碳量在0.0218%2.11范围内的,铁,铁碳合金称为碳,钢,钢。按其含碳量,与,与平衡组织的不,同,同，可分为亚共,析,析碳钢，共析碳,钢,钢和过共析碳钢3种。,图1-4所示分,别,别为亚共析钢（20钢和60钢,）,）的显微组织，,其,其中亮白色为铁,素,素体，暗黑色为,珠,珠光体。,图1-4 亚共,析,析钢显微组（100）,浸蚀剂为4硝,酸,酸酒精溶液,含碳量为0.8,的碳钢称为共,析,析钢，它由单一,的,的珠光体组成，,组,组织如图1-2,所,所示。,（2）共析钢,珠光体是铁素体,和,和渗碳体的机械,混,混合物。在一般,退,退火处理的情况,下,下，是由铁素体,与,与渗碳体相互混,合,合交替排列形成,的,的层状组织。,图1-2,共析钢显微组织,（,（450）,浸蚀剂为4硝,酸,酸酒精溶液,图1-5所示含,碳,碳量为1.2,的,的过共析碳钢的,显,显微组织。组织,形,形状为层片相间,的,的珠光体和细小,的,的网络状渗碳体,。,。经硝酸酒精溶,液,液浸蚀后，珠光,体,体呈暗黑色，而,二,二次渗碳体呈白,色,色细网状。,图1-5 过共,析,析钢显微组织（400）,浸蚀剂为4硝,酸,酸酒精溶液,（3）过共析钢,含碳量在0.8,2.11,范,范围内的碳钢称,为,为过共析钢，它,在,在室温下的组织,由,由珠光体和二次,渗,渗碳体组成。钢,中,中的含碳量越多,，,，二次渗碳体数,量,量就越多。二次,渗,渗碳体呈网状分,布,布于晶界上。,（1）亚共晶白口铸铁含碳量为2.114.3%范,围,围内的白口铸铁,称,称为亚共晶白口,铸,铸铁。室温下亚,共,共晶白口铸铁的,组,组织为珠光体、,二,二次渗碳体和莱,氏,氏体，用硝酸酒,精,精溶液浸蚀后，,在,在显微镜下呈现,黑,黑色枝晶状的珠,光,光体和斑点状莱,氏,氏体。,3、白口铸铁,白口铸铁是含,碳,碳量为2.11%6.69%范围内的,铁,铁碳合金，按,其,其含碳量及平,衡,衡组织的不同,，,，又可分为亚,共,共晶白口铸铁,，,，共晶白口铸,铁,铁和过共晶白,口,口铸铁3种。,图1-6 亚,共,共晶白口铸铁,显,显微组织（200）,浸蚀剂为4,硝,硝酸酒精溶液,共晶白口铸铁,的,的含碳量为4.3%，它在,室,室温下的组织,由,由单一的共晶,莱,莱氏体组成，,经,经浸蚀后，在,显,显微镜下珠光,体,体呈暗黑色细,条,条及斑点状，,渗,渗碳体呈亮白,色,色。,（2）共晶白口铸铁,图1-7 共,晶,晶白口铸铁显,微,微组织（200）,浸蚀剂为4,硝,硝酸酒精溶液,含碳量为4.36.69,范围内的白,口,口铸铁称为过,共,共晶白口铸铁,，,，在室温下的,组,组织由一次渗,碳,碳体和莱氏体,组,组成。用硝酸,酒,酒精溶液浸蚀,后,后，在显微镜,下,下可观察到在,暗,暗色斑点的莱,氏,氏体基底上分,布,布着亮白色粗,大,大条片状的一,次,次渗碳体。,（3）过共晶白口铸,铁,铁,图1-8 过,共,共晶白口铸铁,显,显微组织（200）,浸蚀剂为4,硝,硝酸酒精溶液,铁碳合金平衡,组,组织视频介绍,2、金相互动,实,实验系统,1）金相显微,镜,镜的使用,研究金相显微,组,组织的光学显,微,微镜称为金相,显,显微镜。金相,显,显微镜可分为,台,台式、立式和,卧,卧式三大类，,构,构造由光学系,统,统、照明系统,和,和机械系统三,大,大部分组成。,还,还附有摄影装,置,置。下面以,XJB1（4X）型金相,显,显微镜为例.,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,手轮；7,粗,粗动调焦手轮,；,；,8-,偏,偏,心,心,圈,圈9-,目,目,镜,镜,；,；10-,目,目,镜,镜,管,管,；,；11,固,固,定,定,螺,螺,钉,钉,；,；12-,调,调,节,节,螺,螺,钉,钉,；,；13,视,视,场,场,光,光,阑,阑,；,；14-,孔,孔,径,径,光,光,阑,阑,本,实,实,验,验,使,使,用,用,的,的4XCE,电,电,脑,脑,型,型,三,三,目,目,倒,倒,置,置,金,金,相,相,显,显,微,微,镜,镜。4XCE,金,金,相,相,显,显,微,微,镜,镜,即,即,可,可,人,人,工,工,观,观,察,察,金,金,相,相,图,图,像,像,又,又,可,可,以,以,在,在,电,电,脑,脑,上,上,很,很,方,方,便,便,地,地,适,适,时,时,观,观,察,察,金,金,相,相,图,图,像,像,，,，,并,并,以,以,数,数,码,码,照,照,片,片,记,记,录,录,下,下,来,来,从,从,而,而,对,对,金,金,相,相,图,图,谱,谱,进,进,行,行,分,分,析,析,评,评,级,级,等,等,还,还,可,可,以,以,数,数,码,码,冲,冲,洗,洗,或,或,打,打,印,印,出,出,高,高,像,像,素,素,金,金,相,相,照,照,片,片,。,。,金相显,微,微镜的,使,使用视,频,频介绍,金相显,微,微镜4XCE,的,的技术,参,参数:,1.目镜,目,目镜,管,管：三目镜,管,管（倾斜30度 眼瞳,调,调节范围55-75mm）,平,平场目,镜,镜：10X2.,物,物镜,平,平场消色,差,差物镜：10X、25X、40X,、,、100X(oil)3.载物,台,台,方,方台：150X200mm,移,移动范,围,围：15X 15mm4.照明：库,列,列照明系统,、,、6V20W钨卤素灯,、,、亮度可调5.光,学,学放大倍数,：,：40-1000X,6.放大倍,数,数:100-2500倍(计,算,算机),仪器的组成,部,部分,1、金相显,微,微镜4XC2,、,、电脑适配,镜,镜3、彩,色,色摄像机,4、图象采,集,集设备,图2 4XCE金相,显,显微镜的结,构,构,4XCE金相显微镜,JVC彩色摄像机,计算机图像,采集设备,图3 仪,器,器组成,2）金相互,动,动系统,几个重要模,块,块,视频金相,模,模块,该模块支持,学,学生单独观,察,察金相组织,，,，不提供互,动,动接口。,提供驱动器,选,选择,设置图像格,式,式（320 x240）,可捕获高像,素,素静态图像,提供图像处,理,理接口,群组控制,模,模块,本模块完成,老,老师与学生,的,的互动，只,有,有老师与学,生,生同时开启,此,此模块“握,手,手后方可生,效,效。其主要,功,功能为：,电子举手,视频传输,群组讨论,递交试验报,告,告,金相图谱,模,模块,图像处理,模,模块,该模块由：,基础金相；,焊,焊接金相；,运,运行金相；,断,断裂金相等,子,子模块组成,。,。,模块类似PS功能，具,有,有对金相图,谱,谱和视频金,相,相模块中捕,获,获的图像,进行精确分,析,析、,调整。,实验报告,模,模块,模块有六项,实,实验报告内,容,容。其中的,铁,铁碳合金平,衡,衡组织观察,分,分为A、B,、,、C卷，由,同,同组的三位,同,同学独立完,成,成其中任意,一,一份卷子。,同学之间不,得,得同卷。然,后,后打开“文,件,件操作”的,下,下拉菜单，,以,以自己的姓,名,名存盘文件,。,。待打开“,群,群组控制”,模,模块，以电,子,子举手方式,向,向老师发送,实,实验报告。,四、实验步,骤,骤,1实验前,复,复习FeFe,3,C相图并详,细,细阅读本书,附,附录“金相,显,显微分析基,础,础知识”，,了,了解显微镜,的,的操作过程,。,。,2按观察,要,要求，选择,目,目镜和物镜,装,装在显微镜,上,上。,3将试样,磨,磨面对着物,镜,镜放在显微,镜,镜载物台上,。,。,4接通电,源,源。,5用手慢,旋,旋显微镜的,粗,粗调焦手轮,，,，视场由暗,到,到亮，调至,看,看到组织，,然,然后再旋转,微,微调焦手轮,，,，直到图象,清,清晰为止，,调,调节动作要,缓,缓慢，不允,许,许试样与物,镜,镜接触。,6调出视,频,频金相模块,，,，为同组其,他,他同学提供,观,观察窗口。,7若需要,和,和老师或同,学,学讨论问题,，,，可调出金,相,相互动模,块,块。,五、注意事,项,项,1,