試驗(yàn)鐵碳合金平衡組織觀察綜述

1、實(shí)驗(yàn)Fe Fe3c相圖觀察一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .認(rèn)識(shí)鐵碳合金的平衡組織。2 . 了解含碳量對(duì)鐵碳合金平衡組織的影響規(guī)律。3 .加深對(duì)平衡狀態(tài)下碳鋼的成分、組織、性能間關(guān)系的認(rèn)識(shí)。二、實(shí)驗(yàn)原理鐵碳合金的顯微組織是研究和分析鐵碳材料性能的基礎(chǔ)，所謂平衡狀態(tài)的 顯微組織是指合金在極為緩慢的冷條件下（退火狀態(tài)，即接近平衡狀態(tài)）所得 到的組織。因此我們可以根據(jù)Fe-Fe3c相圖來(lái)分析鐵碳合金在平衡狀態(tài)下的顯微組織（圖1-1所示）。十MU+FejC口中F#1c3XT+WF,嘴”圖 1-1 FeFe3c 相圖鐵碳合金的平衡組織主要是指碳鋼和白口鑄鐵組織，其中碳鋼是工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的金屬材料，它們的性能與其顯微組

2、織密切有關(guān)。此外，對(duì)碳鋼和白口鑄鐵顯微組織的觀察和分析，有助于加深對(duì)Fe Fe3C 相圖的理解。從 Fe Fe3C 相圖上可以看出，所有碳鋼和白口鑄鐵的室溫組織均由鐵素體（F）和滲碳體（Fe3C）這兩個(gè)基本相組成。但是由于含碳量不同，因而呈現(xiàn)各種不同的組織形態(tài)。用侵蝕劑顯露的碳鋼和白口鑄鐵，在金相顯微鏡下具有下面幾種基本組織。1.鐵素體（F） 碳在a-Fe中形成的固溶體。鐵素體為體心立方晶體，具有磁性及良好塑性，硬度較低。用3-4%硝酸酒精溶液浸蝕后，在顯微鏡下呈現(xiàn)明亮的等軸晶粒，黑色網(wǎng)是晶界，這是因?yàn)榫Я＞Ы缒透g性不同，而且各晶粒的位向不同呈現(xiàn)不同的顏色；亞共析鋼中鐵素體呈塊狀分布；當(dāng)含碳

3、量接近共析成分時(shí)，鐵素體則呈斷續(xù)的網(wǎng)狀分布于珠光體周?chē)?滲碳體（Fe3C） 是鐵與碳形成的一種化合物，其碳含量為6.69%，質(zhì)硬而脆，耐腐蝕性強(qiáng)，經(jīng)3-4%硝酸酒精溶液浸蝕后，滲碳體呈亮白色。按照成分和形成條件的不同，滲碳體可呈現(xiàn)不同的形態(tài)：一次滲碳體（初生相）是直接由液體中析出的，故在白口鑄鐵中呈粗大的條片狀；二次滲碳體（次生相）是從奧氏體中析出的，往往呈網(wǎng)狀沿奧氏體晶界分布；三次滲碳體是由鐵素體中析出的，通常是不連續(xù)薄片狀存在于鐵素體晶界處，數(shù)量極微，可忽略不計(jì)。3.珠光體（P） 一是鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物。在一般退火處理情況下，是由鐵素體與滲碳體相互混合交替形成的層片狀組織。經(jīng)硝酸

4、酒精溶液侵蝕后，在不同放大倍數(shù)的顯微鏡下可以看到具有不同特征的珠光體組織。在高倍放大時(shí)能清楚地看到珠光體中平行相間的寬條鐵素體和細(xì)條滲碳體；當(dāng)放大倍數(shù)較低時(shí)，由于顯微鏡的鑒別能力小于滲碳體厚度，這時(shí)珠光體中的滲碳體就只能看到是一條黑線，當(dāng)組織較細(xì)而放大倍數(shù)較低時(shí)，珠光體的片層就不能分辨，而呈黑色。4低溫萊氏體（Le） 是在室溫時(shí)珠光體十二次滲碳體十滲碳體所組成的機(jī)械混合物。含碳量為4.3的共晶白口鑄鐵在1147對(duì)形成由奧氏體和滲碳體組成的共晶體機(jī)械合物，稱(chēng)為萊氏體，其中奧氏體冷卻時(shí)析出二次滲碳體，并在723 以下分解為珠光體，這就是共晶反應(yīng)，其結(jié)果是成為低溫萊氏體。低溫萊氏體的顯微組織特征是在

5、亮白色的滲碳體基底上相間地分布著暗黑 色斑點(diǎn)及細(xì)條狀的珠光體。二次滲碳體和共晶滲碳體連在一起，從形態(tài)上難以 區(qū)分。根據(jù)含碳量及組織特點(diǎn)的不同，鐵碳合金可分為工業(yè)純鐵、鋼和鑄鐵三大類(lèi)。三、工業(yè)純鐵純鐵在室溫下具有單相鐵素體組織。含碳量0.02%的鐵碳合金通常稱(chēng)為工業(yè)純鐵，它為兩相組織，即由鐵素體和少量三次滲碳體組成。圖1-2所示為工業(yè)純鐵的顯微組織，其中黑色線條是鐵素體的晶界，而亮白色基底則是鐵素 體的不規(guī)則等軸晶料，在某些晶界處可以看到不連續(xù)的薄片狀三次滲碳體。圖1-2工業(yè)純鐵（400X） 浸蝕劑：4%硝酸酒精溶液四、鋼1 .亞共析鋼亞共析鋼的含碳量在 0.02%0.77%范圍內(nèi)，其組織由鐵素

6、體和珠光體所組 成。隨著含碳量的增加，鐵素體的數(shù)量逐漸減少，而珠光體的數(shù)量則相應(yīng)地增 多。圖1-3為亞共析鋼（45鋼）的顯微組織，其中亮白色為鐵素體，暗黑色為 珠光體。圖l 3 45鋼( 400X) 浸蝕劑：4%硝酸酒精溶液2 .共析鋼共析鋼是含碳量為 0.77%的碳鋼，它由單一的珠光體組成，組織如圖1-4所示。圖1-4 T8鋼(400X) 浸蝕劑：4%硝酸酒精溶液3 .過(guò)共析鋼含碳量超過(guò)0.77%的碳鋼為過(guò)共析鋼，它在室溫下的組織由珠光體和二次滲 碳體組成。鋼中含碳量越多，二次滲碳體就越多。圖1-5 T12鋼（ 400X）浸蝕劑：4%硝酸酒精溶液圖1-5表示含碳量為1.2%的過(guò)共析鋼的顯微組

7、織。組織形態(tài)為層片相間的珠光體和細(xì)小的網(wǎng)格狀滲碳體，經(jīng)硝酸酒精溶液浸蝕后珠光體是暗黑色，而二次滲碳體是白色細(xì)網(wǎng)狀。五、鑄鐵1 .亞共晶白口鑄鐵含碳量 4.3%的白口鑄鐵稱(chēng)為亞共晶白口鑄鐵。在室溫下亞共晶白日鑄鐵的組織為珠光體、二次滲碳體和低溫萊氏體，如圖 1-6所示。用硝酸酒精溶液 侵蝕后在顯微鏡下呈現(xiàn)黑色技晶狀的珠光體和斑點(diǎn)狀低溫萊氏體。圖1-6亞共晶白口鑄鐵（400X）浸蝕劑：4%硝酸酒精溶液2 .共晶白口鑄鐵共晶白日鑄鐵的含碳量為4.3% ,它在室溫下的組織由單一的共晶萊氏體組成。經(jīng)侵蝕后，在顯微鏡下珠光體呈暗黑色細(xì)條及斑點(diǎn)狀，滲碳體呈亮白色， 如圖1-7所示。圖1 7共晶白口鑄鐵（400X）浸蝕劑：4%硝酸酒精溶液3 .過(guò)共晶白口鑄鐵含碳量大于4.3%的白口鑄鐵稱(chēng)為過(guò)共晶白口鑄鐵，在室溫時(shí)的組織由一次滲碳體和低溫菜氏體組成。用硝酸酒精溶液浸蝕后，在顯微鏡下可觀察到在暗色斑點(diǎn)狀的低溫萊氏體基底上分布著亮白色粗大條片狀的一次滲碳體，如圖1-8所示。圖1 8過(guò)共晶白口鑄鐵（400X）浸蝕劑：4%硝酸酒精溶液六、實(shí)驗(yàn)所用設(shè)備及試樣1、金相顯微鏡2、各種鐵碳合金的平衡組織標(biāo)準(zhǔn)金相試樣七、實(shí)驗(yàn)步驟和方法1.觀察以下各種成分的鐵碳合金顯微組織： 工業(yè)純鐵；45鋼；T8鋼；T12鋼； 亞共晶白 口鑄鐵；共晶白口鑄鐵；過(guò)共品白口鑄鐵2 .