《工程材料及热处理》实验指南.docx

《工程材料及热处理》实验指导书机械与能源工程系实验6铁碳合金平稳状态的显微组织分析一、实验目的1、认识铁碳合金平稳组织的特点,初步识别各种铁碳合金在平稳状态下的显微组织。2、分析和认识碳钢的含碳量与其平稳组织的关系。3、进一步认识对平稳状态下碳钢的成分、组织、性能间的关系。二、实验原理碳钢和铸铁是工业上最重要、最基本、应用最广的金属材料,通常把钢和铸铁统称为铁碳合金,他们的性能与组织有着密切的关系,因此熟悉并把握它们的组织,对于合理使用钢铁材料具有十分重要的实际指导意义,也是对钢铁材料使用者最基本的要求。1、碳钢和白口铸铁的平稳组织平稳组织一样是指合金在极为缓慢冷却的条件下(如退火状态)所得到的组织。铁碳合金在平稳状态下的显微组织可以根据Fe-Fe3C相图来分析。由相图可知,所有碳钢和白口铸铁在室温时的显微组织均由铁素体(F)和渗碳体(Fe3C)组成。但是,由于碳质量分数的不同、结晶条件的差别,铁素体和渗碳体的相对数量、形状、分布的混合情形均不一样,因而出现各种不同特点的组织组成物。2、各种相组分或组织组分的特点碳钢和白口铸铁的金相试样经浸蚀后,其平稳组织中各种相组分或组织组分的形状特点和性能如下所述。铁素体:铁素体是碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体。经3%~5%的***酒精溶液浸蚀后,在显微镜下为白亮色多边形晶粒。在亚共析钢中,铁素体呈块状分布;当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周围。铁素体具有良好的塑性及磁性,硬度较低,一样为80HBS~120HBS。渗碳体:抗浸蚀能力较强,经3%~5%酒精溶液浸蚀后,在显微镜下观察同样呈白亮色。一次渗碳体呈长白条状分布在莱氏体之间;二次渗碳体呈网状分布于珠光体的边界上;三次渗碳体分布在铁素体晶界处;珠光体中的渗碳体一样呈片状。另外,经不同的热处理后,渗碳体可以呈片状、粒状或断续网状。渗碳体的硬度很高,可达800HV以上,但其强度、塑性都很差,是一种硬而脆的相。珠光体:是由铁素体片和渗碳体片相互交替排列形成的层片状组织。经3%~5%酒精溶液浸蚀后,在显微镜下观察其组织中的铁素体和渗碳体都呈白亮色,而铁素体和渗碳体的相界被浸蚀后呈黑色线条。实际上,珠光体在不同放大倍数的显微镜下观察时,具有不大一样的特点。在高倍(600×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亮白色,而其边界呈黑色;在中倍(400×左右)下观察时,白亮色的渗碳体被黑色边界所“吞食”,而成为细黑条,这时看到珠光体是宽白条铁素体和细黑条渗碳体的相间混合物;在低倍(200×以下)下观察时,连宽白条的铁素体和细黑条的渗碳体也很难辨论,这时珠光体为黑色块状组织。由此可见,在其他条件相同情形下,当放大倍数不同时,同一组织所出现的特点会不一样,所以在显微镜下鉴别金相组织第一要注意放大倍数。珠光体硬度为190~230HBS,且随层间距的变小硬度升高。强度较好,塑性和韧性一样。莱氏体:在室温下是珠光体和渗碳体的机械混合物。渗碳体中包括共晶渗碳体和二次渗碳体,两种渗碳体相联在一起,没有边界线,无法辨论开来。经3%~5%酒精溶液腐蚀后,其组织特点是在白亮色渗碳体基体上分布着许多黑色点〔块〕状或条状珠光体。莱氏体硬度为700HV,性脆。%的白口铸铁中,在某些高碳合金钢的铸造组织中也常显现。三、实验仪器和用具1、光学金相显微镜2、各种铁碳合金的平稳组织标准金相试样四、实验方法与步骤1、在显微镜下仔细观察辨认下表中所列试样组织,研究每个样品的组织特点,并结合铁碳相图分析其组织形成过程。表5-1钢铁平稳组织试样材料碳质量分数w(C)/%~+~+渗碳体(Ⅱ)~+莱氏体+渗碳体(Ⅱ)~(Ⅰ)+莱氏体2、绘出所观察样品的显微组织示意图(绘在规定的圆圈内),并用箭头和代表符号标明各组织组成物。注意要点是,绘图时要抓住各种组织组成物形状的特点,用示意的方法去画。绘制组织示意图一律用铅笔,绘制组织图必须在实验室内完成。3、实验终止后将显微镜照明灯关闭,交回试样,清整实验场地。五、实验分析及结论1、实验目的。2、实验内容。3、画出所观察组织示意图,示意图按统一规格画,并标明各组织。图5-1金相显微组织记录格式材料名称金相组织处理方法放大倍数浸蚀剂4、根据所观察的组织,说明碳含量对铁碳合金的组织和性能影响的大致规律。六、注意事项1、在观察显微组织时,可先用低倍全面地进行观察,找出典型组织,然后再用高倍放大,对部分区域进行详细观察。2、在移动金相试样时,不得用手指触摸试样表面或将试样