2021年《工程材料及热处理》实验指南样本.doc

《工程材料及热处理》
试验指导书
机械和能源工程系
试验6 铁碳合金平衡状态显微组织分析
一、 试验目标
1、 认识铁碳合金平衡组织特征, 初步识别多种铁碳合金在平衡状态下显微组织。
2、 分析和认识碳钢含碳量和其平衡组织关系。
3、 深入认识对平衡状态下碳钢成份、 组织、 性能间关系。
二、 试验原理
碳钢和铸铁是工业上最关键、 最基础、 应用最广金属材料, 通常把钢和铸铁统称为铁碳合金, 她们性能和组织有着亲密关系, 所以熟悉并掌握它们组织, 对于合理使用钢铁材料含有十分关键实际指导意义, 也是对钢铁材料使用者最基础要求。
1、 碳钢和白口铸铁平衡组织
平衡组织通常是指合金在极为缓慢冷却条件下（如退火状态）所得到组织。 铁碳合金在平衡状态下显微组织能够依据Fe-Fe3C相图来分析。 由相图可知, 全部碳钢和白口铸铁在室温时显微组织均由铁素体（F）和渗碳体（Fe3C）组成。 不过, 因为碳质量分数不一样、 结晶条件差异, 铁素体和渗碳体相对数量、 形态、 分布混合情况均不一样, 所以展现多种不一样特征组织组成物。
2、 多种相组分或组织组分特征
碳钢和白口铸铁金相试样经浸蚀后, 其平衡组织中多种相组分或组织组分形态特征和性能以下所述。
铁素体: 铁素体是碳溶于α-Fe中形成间隙固溶体。 经3%～5%***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; 当含碳量靠近于共析成份时, 铁素体则呈断续网状分布于珠光体周围。 铁素体含有良好塑性及磁性, 硬度较低, 通常为80HBS～120HBS。
渗碳体: 抗浸蚀能力较强, 经3%～5%酒精溶液浸蚀后, 在显微镜下观察一样呈白亮色。 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边界上; 三次渗碳体分布在铁素体晶界处; 珠光体中渗碳体通常呈片状。 另外, 经不一样热处理后, 渗碳体能够呈片状、 粒状或断续网状。 渗碳体硬度很高, 可达800HV以上, 但其强度、 塑性全部很差, 是一个硬而脆相。
珠光体: 是由铁素体片和渗碳体片相互交替排列形成层片状组织。 经3%～5%酒精溶液浸蚀后, 在显微镜下观察其组织中铁素体和渗碳体全部呈白亮色, 而铁素体和渗碳体相界被浸蚀后呈黑色线条。 实际上, 珠光体在不一样放大倍数显微镜下观察时, 含有不大一样特征。 在高倍(600×以上)下观察时, 珠光体中平行相间宽条铁素体和细条渗碳体全部呈亮白色, 而其边界呈黑色; 在中倍(400
×左右)下观察时, 白亮色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相间混合物; 在低倍(200×以下)下观察时, 连宽白条铁素体和细黑条渗碳体也极难分辨, 这时珠光体为黑色块状组织。 由此可见, 在其它条件相同情况下, 当放大倍数不一样时, 同一组织所展现特征会不一样, 所以在显微镜下判别金相组织首先要注意放大倍数。 珠光体硬度为190～230HBS, 且随层间距变小硬度升高。 强度很好, 塑性和韧性通常。
莱氏体: 在室温下是珠光体和渗碳体机械混合物。 渗碳体中包含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, 无法分辨开来。 经3%～5%酒精溶液侵蚀后, 其组织特征是在白亮色渗碳体基体上分布着很多黑色点〔块〕状或条状珠光体。 莱氏体硬度为700HV, 性脆。 %白口铸铁中, 在一些高碳合金钢铸造组织中也常出现。 　
三、 试验仪器和用具
1、 光学金相显微镜
2、 多种铁碳合金平衡组织标准金相试样
四、 试验方法和步骤
1、 在显微镜下仔细观察识别下表中所列试样组织, 研究每个样品组织特征, 并结合铁碳相图分析其组织形成过程。
表5-1 钢铁平衡组织试样
材料
碳质量分数w(C)/%
处理方法
组织
亚共析钢
~
退火
铁素体+珠光体
共析钢

退火
片状珠光体
过共析钢
~
退火
珠光体+渗碳体（Ⅱ）
亚共晶白口铸铁
~
铸态
珠光体+莱氏体+渗碳体（Ⅱ）
共晶白口铸铁

铸态
莱氏体
过共晶白口铸铁
~
铸态
渗碳体（Ⅰ）+ 莱氏体
2、 绘出所观察样品显微组织示意图（绘在要求圆圈内）, 并用箭头和代表符号标明各组织组成物。 注意关键点是, 绘图时要抓住多种组织组成物形态特征, 用示意方法去画。 绘制组织示意图一律用铅笔, 绘制组织图必需在试验室内完成。
3、 试验结束后将显微镜照明灯关闭, 交回试样,