实验一铁碳合金平衡组织的观察与分析

一、试验目的生疏和生疏铁碳合金平衡状态下的显微组织特征；了解含碳量对铁碳合金平衡组织的影响。建立起Fe-FeC状态图与平衡组织的关系；3了解平衡组织的转变规律并能应用杠杆定律。二、概述退火状态下的碳钢组织可以看成是平衡组织。图1室温下的显微组织呈现出不同的组织类型。表1列出各种铁碳合金在室温下的显微组织。1各种铁碳合金在室温下的显微组织合金分类含碳量/%显微组织工业纯铁<0.0218铁素体〔F〕碳钢 亚共析钢0.0218～0.77F+珠光体(P)共析钢0.77P过共析钢0.77～2.11P+二次渗碳体(C)Π白口铸铁 亚共晶白口铸铁共晶白口铸铁过共晶白口铸铁

2.11～4.34.34.3～6.69

P+C+莱氏体〔L〕Π eLeL(Ce I体则被染成黑色。1以组织组成物表示的铁碳合金相图铁碳合金的各种根本组织特征如下：工业纯铁含碳量小于0.0218％的铁碳合金称为工业纯铁，其显微组织为单相铁素体或铁素体+状线即为不同位向的铁素体晶界，如图2(a)所示。当显微组织中有三次渗碳体时，则在某些晶界处看到呈双线的晶界限，说明三次渗碳体以薄片状析出于铁素体晶界处，如图2(b)所示。〔a〕250X 〔b〕700X2工业纯铁的显微组织碳钢碳钢按含碳量的不同，将组织类型分为3种：共析钢、亚共析钢和过共析钢。其组织特征如下：共析钢含碳量为0.77％的铁碳合金称为共析钢，其显微组织是珠光体。珠光体是层片状铁素不同的组织特征，在高倍数〔>500倍〕电镜下观看时，能清楚地区分珠光体中平行相间的宽条铁素体和细片状渗碳体，如图3(a)所示。在300～400倍光学显微镜下观看时，由于显微镜的鉴别力量小于渗碳体片厚度，这时所看到的渗碳体片就是一条黑线．如图3(b)所示。珠光体有类似指纹的特征。3共析钢的珠光体组织亚共析钢含碳量为0.0218%～0.77%的铁碳合金称为亚共析钢，室温下的显微组织是铁素体＋珠44〔300×〕在亚共析钢的组织中，随着含碳量的增加，组织中的珠光体量也增加。在平衡状态下，亚共析钢组织中的铁素体和珠光体的相对量可应用杠杆定律计算中珠光体和铁素体各自所占面积的百分数，可以近似估算出钢的含碳量。即钢的含碳量≈P(面积%)×0.77%过共析钢含碳量为0.77%～2.11宽，用硝酸酒精溶液浸蚀时，二次渗碳体网呈亮白色，如图5(a)所示。假设用煮沸的碱性苦味酸钠溶液浸蚀，则二次渗碳体呈黑色，如图5(b)所示。5过共析钢的显微组织〔300×〕白口铸铁白口铸铁的含碳量为2.11%～6.69%。在白口铸铁的组织中含有较多的渗碳体相，其宏观断口呈白亮色，因而得名。按含碳量不同，其组织类型也分为3种：共晶白口铸铁、亚共晶白口铸铁和过共晶白口铸铁。〔1〕共晶白口铸铁共晶白口铸铁的含碳量为4.3%，室温显微组织是低温莱氏体。低温莱氏体是珠光体和6和黑色条状的组织是珠光体。6〔100X〕7〔100X〕图8〔200X〕亚共晶白口铸铁2.11%～4.3%，室温的显微组织是珠光体＋二次渗碳体＋莱氏7体与共晶渗碳体〔即莱氏体中的渗碳体〕连在一起，又都是白亮色，因此难以明确区分。过共晶白口铸铁过共晶白口铸铁的含碳量为4.3%～6.69%，其室温显微组织为莱氏体＋一次渗碳体，如图8所示。图中呈白亮色的大板条状〔立体形态为粗大片状〕的是一次渗碳体为莱氏体。三、试验内容观看八种试样，依据铁碳合金相图推断各组织组成物，区分显微镜下看到的各种组织。1211111四、试验报告要求1、写出试验目的；2、画出你观看到的试样的组织图，标明各组织组成物名称、材料名称、处理条件、浸蚀剂、放大倍数等(不要将划痕、夹杂物、锈蚀坑等画到图上)。3、计算碳钢〔211〕室温下各组织组成物的相对重量。4、争论铁碳合金含碳量与组织的关系。五、留意事项划伤，在试验过程中不要用手去动试样。试验结果记录：材料牌号： 材料牌号：处理状态： 处理状态：浸蚀剂： 浸蚀剂：放大倍数： 放大倍数：材料牌号： 材料牌号：处理状态： 处理状态：浸蚀剂： 浸蚀剂：放大倍数： 放大倍数：材料牌号： 材料牌号：处理状态： 处理状态：浸蚀剂： 浸蚀剂：放大倍数： 放大倍数：材料牌号： 材料牌号：处理状态： 处理状态：浸蚀剂： 浸蚀剂：放大倍数： 放大倍数：一、试验目的及要求本试验为综合性试验，要求学生在教师指导下独立完成，包括：原材料检测〔金相组织、硬度〕→热处理〔淬火〕→终检〔金相组织、硬度〕的全过程并得出相关试验结果。1、生疏金相分析根本方法〔金相试样的制备、观看、金相显微镜的使用〕2、生疏钢的热处理工艺及操作〔淬火工艺、热处理炉的使用〕3、娴熟把握洛氏硬度计的操作，了解工业生产中常用硬度检测方法二、试验设备及材料1、设备：金相显微镜热处理炉及控温仪表洛氏硬度计砂轮机预磨机抛光机吹风机2、试样材料：2045T10(任选一种)3、消耗材料：Cr0抛光液4％硝酸酒精溶液棉花水砂纸金相砂纸抛光布水23三、试验步骤及方法每人一个试样，做完该试样试验的全过程。1步：粗磨用砂轮机或锉刀将试样待观看面制成平面，再用粗砂纸磨制，得到平坦磨面为止。第2步：冲洗 清水洗净并擦干3步：细磨把磨面磨光。方法：将砂纸放在玻璃板上，左手按住砂纸，右手握住试样，并使磨面朝下，均匀用力沿直线向前推行，返回时试样要离开砂纸，如此反复，直至磨面上的磨痕被去掉均匀全都时为止。每换一种砂纸，试样的磨制方向转动90°，即与上一道磨痕方向垂直。45步：抛光去除细磨时留下来的微小磨痕和变形层承受Cr2O3细粉末在水中的悬浮液。6步：冲洗清水洗净73-5％硝酸酒精溶液面发暗时就可停顿，如浸蚀缺乏可重复浸蚀；如浸蚀过度，则需重抛光后，再来一次。8步：冲洗先用清水冲洗，再用酒精冲洗。9步：吹干用吹风机吹干试样或用棉球擦干后即可进展观看。10步：显微观看〔XJP-200〕要求画出观看到的组织示意图，标明材料牌号、放大倍率、浸蚀剂及所观看到的组织组成物的名称。11步：硬度测试〔HR-150AHRD-150TH320计〕要求记录测试的数据，每个试样(在不同部位)测三个点，取其平均值。12步：热处理〔SXSGRJM〕同种牌号试样放同一热处理炉进展热处理温度及保温时间。淬火时，试样用钳子夹好，出炉、入水快速，并不断在水中搅动，以保证热处理质量。取放试样时炉子要断电。13步：热处理后的试样用砂纸磨去两端氧化皮。14111四、试验结果记录材料的牌号：热处理工艺：加热温度保温时间冷却方式热处理前热处理后硬度值：硬度值：组织组成：组织组成：处理状态：处理状态：示意图：示意图：浸蚀剂：浸蚀剂：浸蚀剂：1、写出试验目的；2、写出试验过程；3、试验结果记录，示意图上应标明组织组成物名称；3、依据热处理原理，分析热处理前后的组织变化状况，比照热处理前后的硬度值，分析硬度值变化的缘由；4、本次试验的体会。六、留意事项1、本试验加热所用的设备都为电炉，由于炉内电阻丝距离炉膛较近，简洁漏电，所以电炉肯定要接地。在取、放试样时必需先切断电源。2、往炉中放、取试样必需使用夹钳，夹钳必需擦干，不得沾有油和水。开关要快速，炉门翻开时间不宜过长。3、试样在淬火液中应不断搅动，以免因冷却不均而消灭软点。4、在观看显微组织时，可先用低倍全面地观看，找出典型组织，再用高倍放大，局部具体观看。移动金相试样时，不得用手指触摸试样外表，以免影响观看。5、硬度测试时，试样两端要平行，外表应平坦，假设有油污或氧化皮，可用砂纸打磨；如测试圆柱形试样的侧面，应放在带有“V”型槽的工作台上操作，以防试样滚动。6、加载应细心操作，以免损坏压头，假设加载阻力太大，应停顿加载，马上报告。7、测完硬度值，卸掉载荷后，必需使压头完全离开试样后再取下试样。8、金刚石压头系贵重物件，质硬而脆，使用时要留神慎重，严禁与试样或其它物件碰撞。附件1：硬度计操作方法指导硬度是材料对另一较硬的物体压入外表抵抗塑性变形的一种力量，硬度试验简洁易行，〔用于黑色、有色金属的原材〕和洛氏硬度〔用于热处理后的金属产品的性能检测。HR-150A检测洛氏硬度HRC，所用压头为120°金刚石圆锥，负荷1500N，是依据压痕深度来确定硬度值指标，测定时，需要两次施加载荷〔预载荷和主载荷。方法：将试样放在试样台上，顺时针旋转手轮，使试样与压头缓慢接触，直至表盘小0”为止，将表盘大指针调整至零点，此时已预加载荷10kg，其目的是使压反向旋转假设干格并停顿时，持续3－4此时大指针退回假设干格，由