实验三铁碳合金平衡组织观察3

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,*,实验三,铁,铁碳合金平,衡,衡组织观察,一、实验目,的,的,1,、识别和研,究,究铁碳合金,(,碳钢和白口,铸,铸铁,),在平衡状态,下,下的显微组,织,织；,2,、分析含碳,量,量对铁碳合,金,金显微组织,的,的影响，加,深,深理解成分,、,、组织与性,能,能之间的相,互,互关系。,二、概,述,述,铁碳合金的,显,显微组织是,研,研究钢铁材,料,料性能的基,础,础。铁碳合,金,金平衡状态,的,的组织是指,合,合金在极为,缓,缓慢的冷却,条,条件下,(,如退火状态,),所得到的组,织,织，其相变,过,过程均按,FeFe3C,相图进行，,所,所以我们可,以,以根据该相,图,图来分析铁,碳,碳合金的平,衡,衡组织。,图,31FeFe3C,相图,如图,31,所示，所有,碳,碳钢和白口,铸,铸铁在室温,下,下的组织均,由,由铁素体（,F,）和渗碳体,（,（,FeC,）这两个基,本,本相所组成,。,。只是因含,碳,碳量不同，,铁,铁素体和渗,碳,碳体的相对,数,数量、析出,条,条件以及分,布,布情况各有,所,所不同，因,而,而呈各种不,同,同的组织形,态,态，见表,41,。,碳钢和白口,铸,铸铁在金相,显,显微镜下具,有,有下面几种,基,基本组织：,表,41,各种铁碳合,金,金在室温下,的,的显微组织,类 型,含碳量（,C,）,显微组织,浸蚀剂,纯铁,0.02,铁素体,4,硝酸酒精溶液,碳,钢,亚共析钢,0.020.77,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,珠光体十二次渗碳体,4,硝酸酒精溶液,白,口,铸,铁,亚共晶白口铁,2.06,4.3,珠光体十二次渗碳体莱氏体,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,4.36.67,莱氏体,+,一次渗碳体,4,硝酸酒精溶液,（,1,）铁素体（,F,）,是碳在,Fe,中的固溶体,，,，铁素体为,体,体心立方晶,格,格。具有磁,性,性及良好的,塑,塑性，硬度,较,较低。用,34,硝酸酒精,熔,熔液浸蚀后,，,，在显微镜,下,下呈现明亮,色,色的多边形,晶,晶粒：亚共,析,析钢中，铁,素,素体呈块状,分,分析；当含,碳,碳量接近于,共,共析成分时,，,，铁素体则,呈,呈断续的网,状,状分布于珠,光,光体周围。,（,2,）渗碳体（,FeC,）,是铁与碳形,成,成的一种化,合,合物，其含,碳,碳量为,6,67,。当用,3,4,硝酸酒精,溶,溶液浸蚀后,，,，渗碳体呈,亮,亮白色，若,用,用苦味酸钠,溶,溶液浸蚀，,则,则渗碳体呈,黑,黑色而铁素,体,体仍为白色,。,。由此可区,别,别铁素体与,渗,渗碳体。此,外,外，按铁碳,合,合金成分和,形,形成条件不,同,同，渗碳体,呈,呈,观不同的形,态,态：一次渗,碳,碳体,(,初生相,),直接由液体,中,中析出，在,白,白口铸铁中,呈,呈粗大的条,片,片状；二次,渗,渗碳体,(,次生相,),从奥氏体巾,析,析出，呈网,络,络状沿奥氏,体,体晶界分布,，,，经球化退,火,火，渗碳体,呈,呈颗粒状。,（,3,）珠光休（,P,）,是铁素体和,渗,渗碳体的机,械,械混合物，,浸,浸蚀后可观,察,察到两种不,同,同的组织形,态,态：,1,）片状珠光,体,体,它是由铁素,休,休与渗碳体,交,交替排列形,成,成的层片状,组,组织，经硝,酸,酸酒精溶液,浸,浸蚀后，在,不,不同放大倍,数,数的显微镜,下,下，可以看,到,到具存不同,特,特征的层片,状,状组织。在,高,高倍放大时,（,（照片,41,），能清楚,地,地看到珠光,体,体中平行相,间,间的宽条铁,素,素休和细条,渗,渗碳体。当,放,放大倍数低,时,时（照片,42,），由于显,微,微镜的鉴别,能,能力小于渗,碳,碳体片厚度,，,，这时就只,能,能看到一条,黑,黑线，它实,际,际上就表示,渗,渗碳体。当,组,组织较细而,放,放大倍数更,低,低时，珠光,体,体片层就不,能,能分辨，而,呈,呈黑色。,2,）球状珠光,体,体,球状珠光休,组,组织的特征,是,是在亮白色,的,的铁素体基,体,体上，均匀,分,分布着白色,的,的渗碳体颗,粒,粒，其边界,呈,呈暗黑色，,如,如照片,43,。,上述各类组,织,织组成物的,机,机械性能见,表,表,42,。,（,4,）莱氏体（,L,）,室温时是珠,光,光体、二次,渗,渗碳体和共,晶,晶渗碳体所,组,组成的机械,混,混合物。它,是,是由含碳量,为,为,4.3,的液态共,晶,晶白口铸铁,在,在,1147,共晶反应所,形,形成的共晶,体,体（奥氏体,和,和共晶渗碳,体,体）其中奥,氏,氏体在继续,冷,冷却时析出,二,二次渗碳体,，,，在,723,以下,分,分解,为,为珠,光,光体,。,。因,此,此，,莱,莱氏,体,体的,显,显微,组,组织,特,特征,是,是在,亮,亮白,色,色的,渗,渗碳,体,体基,底,底上,相,相间,地,地分,布,布着,暗,暗黑,色,色斑,点,点及,细,细条,状,状的,珠,珠光,体,体。,表,42,各类,组,组织,组,组成,物,物的,机,机械,性,性能,性能,组成物,硬 度,抗拉强度,断面收缩率,相对延伸率,冲击韧性,HB,b,（,MN/,）,（,%,）,（,%,）,A,k,（,J,）,铁素体,60,90,120,230,60,75,40,50,160,渗碳体,750,820,30,35,0,片状珠光体,190,230,860,900,10,15,9,12,24,32,球状珠光体,160,190,650,750,18,25,18,25,32,27,根据,组,组织,特,特点,及,及碳,含,含量,的,的不,同,同，,铁,铁碳,合,合金,可,可分,：,：工,业,业纯,铁,铁、,钢,钢和,铸,铸铁,三,三大,类,类。,（一,）,）工,业,业纯,铁,铁,含碳,量,量,0.02,的,铁,铁碳,合,合金,通,通常,称,称称,为,为业,纯,纯铁,，,，它,分,分为,两,两相,组,组织,，,，即,由,由铁,素,素体,和,和三,次,次渗,碳,碳体,组,组成,。,。照,片,片,44,所示,为,为工,业,业纯,铁,铁的,显,显微,组,组织,。,。其,中,中黑,色,色线,条,条是,铁,铁素,体,体的,晶,晶界,、,、而,亮,亮白,色,色基,体,体是,铁,铁素,体,体的,不,不规,则,则等,轴,轴晶,粒,粒。,在,在晶,界,界上,存,存在,少,少量,三,三次,渗,渗碳,，,，呈,现,现出,白,白色,的,的不,连,连续,的,的网,状,状，,由,由于,量,量少,，,，有,时,时看,不,不出,。,。,（二,）,）钢,的,的部,份,份,1,、亚,共,共析,钢,钢,亚共,析,析钢,的,的含,碳,碳量,在,在,0.02,0.8,范,围,围内,，,，其,组,组织,由,由铁,素,素体,和,和珠,光,光体,所,所组,成,成，,随,随着,含,含量,的,的加,，,，铁,素,素体,的,的数,量,量逐,渐,渐减,少,少，,而,而珠,光,光体,的,的数,量,量则,相,相应,地,地增,多,多，,照,照片,45,、,46,为亚,共,共析,钢,钢的,显,显微,组,组织,，,，其,中,中亮,白,白色,为,为铁,素,素体,，,，暗,黑,黑色,为,为珠,光,光体,。,。两,者,者的,相,相对,量,量可,由,由杠,杆,杆定,律,律求,得,得，,例,例如,：,：含,碳,碳量,为,为,0.45,的,钢,钢（,45,钢）,其,其珠,光,光体,的,的相,对,对含,量,量为,P,（,）,）,56,，,铁,铁素,体,体的,相,相对,含,含量,为,为,F,（,）,）,100,44,。,另外,，,，直,接,接在,显,显微,镜,镜下,观,观察,珠,珠光,体,体和,铁,铁素,体,体各,自,自所,占,占面,积,积的,百,百分,数,数，,可,可近,似,似地,计,计算,出,出钢,的,的含,碳,碳量,。,。例,如,如：,在,在显,微,微镜,下,下观,察,察到,有,有,50,的,面,面积,为,为珠,光,光体,，,，,50,的,面,面积,为,为铁,素,素体,，,，则,此,此钢,的,的含,碳,碳量,C,0.4,（,室,室温,下,下铁,素,素体,含,含碳,量,量极,微,微，,约,约为,0.0008,，,可,可忽,略,略不,计,计）,即,即相,当,当于,40,钢。,2,、共,析,析钢,含碳,量,量力,0.8,碳,钢,钢，,称,称为,共,共析,钢,钢，,由,由单,一,一的,珠,珠光,体,体组,成,成，,其,其显,微,微组,织,织如,图,图所,示,示。,3,、过,共,共析,钢,钢,含碳,量,量超,过,过,0.8,碳,钢,钢称,为,为过,共,共析,钢,钢。,它,它在,室,室温,下,下的,组,组织,由,由珠,光,光体,和,和二,次,次渗,碳,碳体,组,组成,。,。钢,中,中含,碳,碳量,越,越多,，,，二,次,次渗,碳,碳体,数,数量,就,就越,多,多。,照,照片,的含,碳,碳量,1.2,的,过,过共,析,析钢,的,的显,微,微组,织,织。,组,组织,中,中存,在,在片,状,状珠,光,光体,和,和网,络,络状,二,二次,渗,渗碳,体,体。,经,经侵,蚀,蚀后,珠,珠光,体,体呈,暗,暗黑,色,色，,而,而二,次,次渗,碳,碳体,则,则呈,现,现白,色,色网,状,状。,若要,根,根据,显,显微,组,组织,来,来区,分,分过,共,共析,钢,钢的,网,网状,二,二次,渗,渗碳,体,体和,亚,亚共,析,析钢,的,的网,状,状铁,素,素体,，,，可,采,采用,苦,苦味,酸,酸钠,溶,溶液,来,来浸,蚀,蚀，,这,这样,，,，是,二,二次,渗,渗碳,体,体就,被,被染,色,色呈,黑,黑色,网,网状,，,，而,铁,铁素,体,体和,珠,珠光,体,体仍,保,保留,白,白色,晶,晶粒,，,，照,片,片,47b,所示,。,。,（三,）,）铸,铁,铁,1,、亚,共,共晶,白,白口,铸,铸铁,含碳,量,量,4.3,的,的,白,白,口,口,铸,铸,铁,铁,称,称,为,为,过,过,共,共,晶,晶,白,白,口,口,铸,铸,铁,铁,，,，,在,在,室,室,温,温,时,时,的,的,组,组,织,织,由,由,一,一,次,次,渗,渗,碳,碳,体,体,和,和,莱,莱,氏,氏,体,体,组,组,成,成,。,。,用,用,硝,硝,酸,酸,酒,酒,精,精,溶,溶,液,液,浸,浸,蚀,蚀,后,后,，,，,在,在,显,显,微,微,镜,镜,下,下,可,可,观,观,察,察,到,到,在,在,暗,暗,色,色,斑,斑,点,点,状,状,的,的,莱,莱,氏,氏,体,体,基,基,体,体,上,上,分,分,布,布,着,着,亮,亮,白,白,色,色,的,的,粗,粗,大,大,条,条,片,片,状,状,的,的,一,一,次,次,渗,渗,碳,碳,体,体,，,，,其,其,显,显,微,微,组,组,织,织,如,如,照,照,片,片,410,所示。,三、实,验,验方法,指,指导,1,、实验,设,设备和,材,材料,（,1,）金相,显,显微镜,；,；,（,2,）金相,图,图册；,（,3,）各种,铁,铁碳合,金,金的显,微,微样品,（,（表,43,）,表,43,编号,材料,处理过程,浸 蚀 剂,放大倍数,1,工业纯铁,退火状态,3,4,硝酸酒精溶液,100,400,2,20,钢,退火状态,3,4,硝酸酒精溶液,100,400,3,45,钢,退火状态,3,4,硝酸酒精溶液,100,400,4,?,钢,退火状态,3,4,硝酸酒精溶液,100,400,5,T8,钢,退火状态,3,4,硝酸酒精溶液,100,400,6,T12,钢,退火状态,3,4,硝酸酒精溶液,100,400,7,亚共晶白口铁,铸造状态,3,4,硝酸酒精溶液,100,400,8,共晶白口铁,铸造状态,3,4,硝酸酒精溶液,100,400,9,过共晶白口铁,铸造状态,3,4,硝酸酒精溶液,100,400,2,、实验,内,内容及,步,