機(jī)械制造實(shí)驗(yàn)報(bào)告鐵碳合金平衡組織觀察與分析

試驗(yàn)工程名稱(chēng)： 衡組織觀看與分析一、 試驗(yàn)?zāi)康暮鸵蟆脖靥睢惩ㄟ^(guò)觀看和分析，生疏鐵碳合金在平衡狀態(tài)下的顯微組織，生疏金相顯微鏡的使用；了解鐵碳合金中的相及組織組成物的本質(zhì)、形態(tài)及分布特征；分析并把握平衡狀態(tài)下鐵碳合金的組織和性能之間的關(guān)系。二、 試驗(yàn)內(nèi)容和原理〔必填〕概述把握它們的組織，對(duì)于合理使用鋼鐵材料具有格外重要的實(shí)際指導(dǎo)意義。⑴碳鋼和白口鑄鐵的平衡組織—平衡組織一般是指合金在極為緩慢冷卻的條件下(如退火狀態(tài))所得到的組織。鐵碳合金在平衡狀態(tài)下的顯微組織可以依據(jù)Fe FeC相圖來(lái)分析。從相圖可知，全部碳鋼和白口鑄—3鐵在室溫時(shí)的顯微組織均由鐵素體(F)和滲碳體(FeC)3種不同特征的組織組成物。碳鋼和白口鑄鐵在室溫下的平衡組織見(jiàn)表1。亞共晶白口鑄鐵白口共晶白口鑄鐵鑄鐵過(guò)共晶白口鑄鐵亞共晶白口鑄鐵白口共晶白口鑄鐵鑄鐵過(guò)共晶白口鑄鐵2.11%---4.3%4.3%4.3%6.69%珠光體(P)+二次滲碳體(Fe3CⅡ)+萊氏體(Ld＇)萊氏體(Ld＇)一次滲碳體(Fe3CⅠ)+萊氏體(Ld＇)合金類(lèi)型碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)，ω(C)顯微組織工業(yè)純鐵≤0.0218%鐵素體(F)亞共析鋼0.0218%---0.77%鐵素體(F)+珠光體(P)碳鋼 共析鋼0.77%珠光體(P)過(guò)共析鋼0.77%---2.11%珠光體(P)+二次滲碳體(Fe3CⅡ)(F，F(xiàn)為白色塊狀〔如圖1所示；亞共析鋼——室溫時(shí)的平衡組織為鐵素體(F)+珠光體(P)，F(xiàn)呈白色塊狀，P呈層片狀，放大倍數(shù)不高時(shí)呈黑色塊狀(如圖2所示)。碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.6％的亞共析鋼，室溫平衡組織中的F呈白色網(wǎng)狀包圍在P四周(3所示)；3共析鋼——室溫時(shí)的平衡組織是珠光體(P)FFeC(45所示)；3過(guò)共析鋼——FeC+P。在顯微鏡下，F(xiàn)eC

呈網(wǎng)狀分布在層3 Ⅱ 3 Ⅱ片狀P四周(6所示)；室溫時(shí)的平衡組織為P+FeC+LFe

網(wǎng)狀分布在粗大塊3 Ⅱ 3 Ⅱ狀的P的四周，Ld＇則由條狀或粒狀PFeC基體組成(7所示)；3室溫時(shí)的平衡組織為L(zhǎng)P和白色FeC基3體組成(8所示)；室溫時(shí)的平衡組織為FeC+LFe

呈長(zhǎng)條狀，Ld＇則3 Ⅰ 3 Ⅰ由條狀或粒狀PFeC基體組成(9所示)。3⑵各種組成相或組織組成物的特征鐵素體(F)是碳溶于α-Fe性，硬度較低，一般為80HB～120HB，經(jīng)3％～5％硝酸酒精溶液浸蝕后，在顯微鏡下觀看呈白色晶粒，見(jiàn)工業(yè)純鐵的組織(如圖1所示)。亞共析鋼中，隨著鋼中碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，珠光體量增加而鐵素體量削減。鐵素體量較多時(shí)，呈塊狀分布(如圖2所示)。當(dāng)鋼中碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)接近共析成份時(shí)，鐵素體往往呈斷續(xù)的網(wǎng)狀，分布于珠光體的四周(3所示)。滲碳體(FeC)是鐵與碳形成的簡(jiǎn)單構(gòu)造的間隙化合物，它的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.69％，3抗浸蝕力量較強(qiáng)。經(jīng)3％～5％硝酸酒精溶液浸蝕后呈白亮色。一次滲碳體(FeC3

)是直接從液體中析出的，呈長(zhǎng)白條狀，分布在萊氏體中；二次Ⅰ滲碳體(FeC3

)是由奧氏體(A)Ⅱ滲碳體可以呈片狀、粒狀或斷續(xù)網(wǎng)狀。800HB珠光體(P)是鐵素體和滲碳體的共析機(jī)械混合物，它是由鐵素體片和滲碳體片相互交替排列形成的層片狀組織。經(jīng)3％～5％硝酸酒精溶液浸蝕后，試樣磨面上的條狀鐵素體和滲碳體因邊界被浸蝕呈黑色線(xiàn)條，在不同放大倍數(shù)的顯微鏡下觀看時(shí)，具有不太一樣的特征。在600倍以上的高倍顯微鏡下觀看時(shí)，每個(gè)珠光體團(tuán)中是平行相間的寬條鐵素體和細(xì)條滲碳體，它們都呈白亮色，而其邊界呈黑色(5所示)。在400倍左右的中倍顯微鏡下觀看時(shí)，白亮的滲碳體細(xì)條被兩邊黑色的邊界限所“吞食”，而變成為黑條，這時(shí)所看到的珠光體是寬白條的鐵素體和細(xì)黑條的滲碳體相間的混合物(4所示)。在200倍以下的低倍顯微鏡下觀看時(shí)，由于顯微鏡的鑒別率較低，寬白條的鐵素體和細(xì)黑條的滲碳體也很難區(qū)分，這時(shí)的珠光體是一片暗黑，成為黑塊的組織。萊氏體(Ld＇)是一個(gè)兩相組織。在727℃以上是奧氏體和滲碳體的機(jī)械混合物。在727是珠光體和滲碳體的機(jī)械混合物。滲碳體中包括共晶滲碳體和二次滲碳體，兩種滲碳體相連在一起，沒(méi)有邊界限，無(wú)法區(qū)分開(kāi)。經(jīng)3％～5％硝酸酒精浸蝕后，萊氏體的組織特征是，在白亮色的滲碳體根本上分布著很多黑色點(diǎn)(塊)狀或條狀的珠光體(8所示)。萊氏體硬度很高，達(dá)700HB，性脆。它一般存在于碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于2.11％的白口鑄鐵中，在某些高碳合金鋼的鑄造組織中也有消滅。在亞共晶白口鑄鐵中，萊氏體被黑色粗樹(shù)枝狀的珠光體所分割，而且可看到在珠光體四周有一圈白亮的二次滲碳體(7所示)。在過(guò)共晶白口鑄鐵中，萊氏體被粗大的白色長(zhǎng)條狀的一次滲碳體所分割(9所示)。⑶鐵素體與滲碳體的區(qū)分鐵碳合金平衡組織都是由鐵素體和滲碳體兩相組成FFeC3％～5％硝酸酒3精溶液浸蝕后均呈白亮色，有時(shí)為了區(qū)分晶界網(wǎng)狀是鐵素體還是滲碳體，可用堿性苦味酸鈉水溶液(2g苦味酸、25g氫氧化納、l00ml水)15min，滲碳體被染成黑色，鐵素體仍為白色(10)，這樣就可區(qū)分FFeC。3⑷亞共析鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的估算0.0218％～0.77％范圍內(nèi)，平衡狀態(tài)下組織為鐵素體和珠光體，隨著碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，鐵素體的數(shù)量漸漸削減，珠光體的數(shù)量則相應(yīng)地增多，兩者的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可由杠桿定律求得。例如，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.45％的鋼(45鋼)，其珠光體、鐵素體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為：50％的面積為珠光體，50％的面積為鐵素體，則此鋼的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：即此鋼相當(dāng)于40鋼〔鐵素體在室溫下碳含量極微，可無(wú)視不計(jì)。試驗(yàn)內(nèi)容學(xué)習(xí)金相顯微鏡的構(gòu)造原理及操作使用方法。學(xué)習(xí)金相試樣的制備步驟和方法。學(xué)習(xí)碳鋼和白口鐵金相試樣的制備。利用金相顯微鏡進(jìn)展試樣組織觀看與分析。三、 主要儀器設(shè)備金相顯微鏡四、 操作方法與試驗(yàn)步驟程。用鉛筆繪出所觀看樣品的顯微組織示意圖。畫(huà)圖時(shí)要抓住各種組織組成物形態(tài)的特征，并用箭頭和代表符號(hào)標(biāo)出各組織組成物。五、 試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理A310 45A3HTKT QT T8 T12六、 試驗(yàn)結(jié)果與分析〔必填〕依據(jù)所觀看組織說(shuō)明含碳量對(duì)鐵碳合金的組織和性能