金相试验报告

1、精选优质文档-倾情为你奉上金相试验报告 一、 实验名称铁碳合金平衡组织的显微观察及分析二、实验目的1 掌握Fe-Fe3C想吐的基本内容并熟悉其基本应用2 掌握不同成分铁碳合金在室温下平衡组织的相组成,组织形貌特征和形成过程l 共析钢、亚共析钢和过共析钢：比较珠光体，铁素体和渗碳体等的组织特征。l 共晶、亚共晶和过共晶白口铸铁的：比较莱氏体，变态莱氏体，一次渗碳体，共晶渗碳体和二次渗碳体等的组织特征。3 了解碳含量对组织形貌、组成相及其相对含量的影响规律。三、实验设备1金相显微镜。2金相试样：工业纯铁、T8钢、60钢、T12钢、共晶白口铸铁、亚共晶白口铸铁、过共晶白口铁等七块金相样品。类型含碳量

2、（%）显微组织侵蚀剂工业纯铁0.02铁素体4%硝酸酒精溶液碳钢亚共析钢0.020.8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0.82.11珠光体+二次渗碳体4%硝酸酒精溶液白口铸铁亚共晶白口铁2.114.3珠光体+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4.36.69莱氏体+二次渗碳体4%硝酸酒精溶液3铁碳相图。四、实验原理铁碳合金的显微组织是研究和分析钢铁材料性能的基础。所谓平衡状态的显微组织是指合金在极为缓慢的冷却条件下（如退火状态即接近平衡状态）所得到的组织。我们可以根据Fe-Fe3C相图来分析铁碳合金在平衡状态

3、下的显微组织。铁碳合金的平衡组织主要是指碳钢和白口铸铁的室温组织。从上图可见，碳钢和白口铁的室温组织均由铁素体和渗碳体这两个基本相所组成。但是由于含碳量不同，铁素体和渗碳体的相对数量，析出条件以及分布情况均有所不同，因而呈现各种不同的组织形态。用浸蚀剂显露的碳钢和白口铸铁。在金相显微镜下具有下面几种基本组织组成物。 1铁素体（F） 铁素体是在碳在Fe中的固溶体。铁素体为体心立方晶格，具有磁性及良好的塑性，硬度较低，用3%-4%硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下呈现明亮的等轴晶粒；亚共析刚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；2.渗碳体(Fe-Fe3C)

4、渗碳体是铁和碳形成的一种化合物，其含碳量为6.69%，质硬而脆，耐腐蚀性强，经3%-4%硝酸酒精溶液浸蚀后，渗碳体呈亮白色，若用苦味酸钠溶液浸蚀，则渗碳体能被染成黑色或棕红色，而铁素体仍为白色，由此可区别铁素体与渗碳体。按照成分和形成条件的不同，渗碳体可以呈现不同的形态：一次渗碳体是直接由液体中结晶出来的，故在白口铸铁中呈粗大的条片状；二次渗碳体是从奥氏体中析出的，往往呈网络状沿奥氏晶界分布；三次渗碳体是从铁素体中析出的，通常呈不连续薄片状存在于铁素体晶界处,数量极微可忽略不计。3.珠光体(P)珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物。在一般退火处理情况下,是由铁素体与渗碳体相互混合交替排列形成的层

5、片状组织。经硝酸酒精溶液侵蚀后,在不同放大倍数的显微镜下可以看到具有不同特性的珠光体组织。高碳工具钢经球化退火处理后还可从中获得球状珠光体。4.变态莱氏体(Ld)变态莱氏体是在室温时珠光体及二次渗碳体和渗碳体所组成的机械混合物。含碳量为4.3%的共晶白口铸铁在1147度时形成由奥氏体和渗碳体组成的共晶体,其中奥氏体冷却时析出二次渗碳体,并在727度以下分解为珠光体。莱氏体的显微组织特征是在亮白色的渗碳体基底上相间地分布着暗黑色斑点及细条状的珠光体。二次渗碳体和共晶渗碳体连在一起,从形式上难以区分。Fe-Fe3C相图的各种合金,按其含碳量与平衡组织的不同,可分为工业纯铁,碳钢及白口铸铁3类。1.

6、 工业纯铁纯铁在室温下具有单相铁素体组织。含碳量小于0.0218%的铁碳合金通常称为工业纯铁。它是两相组织,即由铁素体和少量渗碳体组成。2.碳钢碳钢含碳量在0.0218%2.11%范围内的铁碳合金称为碳钢。按其含碳量与平衡组织的不同,可分为亚共析碳钢,共析碳钢和过共析碳钢3种。(1)亚共析钢 亚共析钢的含碳量在0.0218%0.8%范围内,其组织有铁素体和珠光体所组成。随着含碳量的增加,铁素体的数量则相应的逐渐减少,而珠光体的数量则相应增多,两者的相对量可由杠杆定律求得。(2)共析钢含碳量为0.8%的碳钢称为共析钢,它由单一的珠光体组成。(3)过共析钢含碳量在0.8%2.11%范围内的碳钢称为

7、过共析钢,它在室温下的组织由珠光体和二次渗碳体组成。钢中的含碳量越多,二次渗碳体的数量越多。二次渗碳体呈网状分布于晶界上。3.白口铸铁白口铸铁是含碳量为2.11%-6.69%范围内的铁碳合金,按其含碳量及平衡组织的不同,又可分为亚共晶白口铸铁,共晶白口铸铁和过共晶白口铸铁3种。(1) 亚共晶白口铸铁 含碳量为2.11%4.3%范围内的白口铸铁称为亚共晶白口铸铁。室温下亚共晶白口铸铁的组织为珠光体,二次渗碳体和莱氏体。(2) 共晶白口铸铁共晶白口铸铁的含碳量为4.3%,它室温下的组织是单一的共晶莱氏体组织,经侵蚀后,在显微镜下珠光体呈暗黑色细条及斑点状,渗碳体呈亮白色。(3) 过共晶白口铸铁过共

8、晶白口铸铁含碳量为4.3%-6.69%范围内的白口铸铁称为过共晶白口铸铁,在室温下的组织由一次渗碳体和变态莱氏体组成。用硝酸酒精溶液侵蚀后,在显微镜下可观察到在暗色斑点状的变态莱氏体基底上分布着亮白色粗大条片状的一次渗碳体。五、实验内容如左图所示，各竖线为不同含碳量的样品冷却相变线。共析钢亚共析钢过共析钢共晶白口铸铁亚共晶白口铸铁过共晶白口铸铁1） 亚共析钢60钢图中白色部分为铁素体网F，黑色为珠光体P。参见上图，先有液相析出铁素体，至1148度后析出奥氏体，随着温度降低至770度奥氏体转变为共析珠光体。F呈白色块状; P呈层片状,放大倍数不高时呈黑色块状。碳质量分数大于0.6%的亚共析钢,室

9、温平衡组织中的F常呈白色网状,包围在P周围。根据亚共析钢成份,和杠杆定理可知，F=0.77-0.600.77-0.02=22.7%，P=0.60-0.020.77-0.02=77.3%2） 共析钢T8钢图中为珠光体片状组织。根据上图，液相中直接析出奥氏体A，在低温下共析转变为珠光体P，呈层状组织，其中碳含量c=0.77%，铁素体占88%,渗碳体占12%。3） 过共析钢T12钢图中白色为渗碳体网Fe3C，黑色为珠光体P。根据上图，液相中先析出奥氏体A，降温至1148度时析出渗碳体Fe3CII，网状分布在晶界，在温度为770度时奥氏体A共析反应转化为珠光体P，故常温在显微镜下看到Fe3CII呈网状

10、在显微镜分布在层片状P周围。由杠杆定理， Fe3C%=1.2-0.776.69-0.77=7%，P%=1-7%=93%4)亚共晶白口铸铁图中白色为变态莱氏体Ld，黑色为珠光体。根据上图，液相中析出奥氏体A，降温至1148度时，共晶生成高温莱氏体Ld。温度降至770度时，奥氏体转变为珠光体，莱氏体转变为变态莱氏体。故在低温下看到珠光体与变态莱氏体，网状Fe3CII分布在粗大块状P的周围, Ld则由条状或粒状P和Fe3C基体组成。LL+AA+Ld(共晶A+Fe3C共晶)A+Ld(A+Fe3C共晶+Fe3CII)+Fe3CIIP+Ld(P+Fe3C共晶+Fe3CII)+Fe3CII相组成物：F，Fe

11、3C4） 共晶白口铸铁图中组织为变态莱氏体Ld。根据上图，高温时液相直接析出莱氏体，随温度降低转化为变态莱氏体（P+ Fe3CII+ Fe3C），由黑色条状或粒状P和白色Fe3C基体组成。共晶白口铸铁的组织组成物全为Ld,而组成相还是F和Fe3C。LLd(A+Fe3C共晶)Ld(A+Fe3C共晶+Fe3CII)Ld(P+Fe3C共晶+Fe3CII) 相组成物：F，Fe3C5） 过共晶白口铸铁图中白色组织为先共晶渗碳体，黑色组织为变态莱氏体。根据上图，液相中先析出渗碳体，至1148度时析出高温莱氏体，温度降至770度时高温莱氏体转变为变态莱氏体。故在常温下观测到变态莱氏体与一次渗碳体。Fe3CI

12、呈长条状晶体发达, Ld由黑色条状或粒状P和白色Fe3C基体组成。LL+Fe3CIFe3CI+Ld(共晶A+Fe3C共晶)Fe3CI+Ld(A+Fe3C共晶+Fe3CII)Fe3CI+L(P+Fe3C共晶+Fe3CII) 相组成物：F，Fe3C六、实验总结1，碳含量对组织形貌的影响规律按照铁碳相图, 铁碳合金在室温下的组织都由F和Fe3C两相组成, 两相的质量分数由杠杆定律确定。随碳含量的增加, F的量逐渐变少, 由100%按直线关系变至0%(碳质量分数为6.69%C时); Fe3C的量则逐渐增多, 由0%按直线关系变至100%。在室温下碳含量不同时, 不仅F和Fe3C的质量分数变化, 而且两

13、相相互组合的形态即合金的组织也在变化。随碳含量增大, 组织按下列顺序变化： F、F+P、P、P+Fe3CII、P+Fe3CII+Le、Le、Le+Fe3CI、Fe3C各个区间的组织组成物的质量分数用杠杆定律求出。碳质量分数小于0.0218%的合金的组织全部为F; 0.77%C时全部为P; 4.3%C时全部为Le; 6.69%C时全部为Fe3C。在上述碳含量之间, 则为相应组织组成物的混合物。2，一次渗碳体，二次渗碳体和共晶渗碳体的组织特征一次渗碳体（从液体相中析出）其呈白色条带状分布在莱氏体之间二次渗碳体（从中析出），沿奥氏体晶界网状分布。沿原始奥氏体晶界析出且呈网状分布，从而勾划出奥氏体晶界，故成网状的二次渗碳体。当奥氏体转变成珠光体后，二次渗碳体便呈连续网状分布在珠光体边界上。 （从中析出），其分布在铁素体晶界上，但因量少、极分散，一般看不到。共晶渗碳体是由液态铁碳合金中直接结晶出来的；由于液体原子活动能力强，故共晶渗碳体常以树枝状形态生长，而且比较粗大；由于形成共晶渗碳体的液态合金碳含量较高（4.3%),故合金中共晶渗碳体的量大。共析渗碳体是由固态下（奥氏体中）形成的；以比较细小的片状形式存在；由于形成共析渗碳体的合金的碳含量较低（