实验五  铁碳合金平衡组织的显微观察

一．实验目的

1.             观察铁碳合金在平衡状态下的显微组织特征。

2.             掌握铁碳合金成分，组织性能之间的变化规律。

二、  实验器材

1、金相显微镜

2、金相标准试样

四．实验原理

铁碳合金室温下基本相和组织组成物的基本特征

1.铁素体（F） 是碳溶入α-Fe中的间隙固溶体，晶体结构为体心立方晶格，具有良好的塑韧性，但强度硬度低，经4%硝酸酒精浸蚀呈白色多边形晶粒，在不同成分的碳钢中其形态为块状和断续网状。

2.渗碳体（Fe₃C） 是铁与碳形成的化合物，含碳量为6.69%。

晶格为复杂的八面体结构，硬度高，脆性大，用4%的硝酸酒精浸蚀后呈白色，用碱性苦味酸钠热蚀后呈黑色，用此法可以区分铁碳合金中的渗碳体和铁素体。由铁碳相图知，随着碳的质量分数的不同，渗碳体有不同的形态，一次渗碳体是由液态直接析出的渗碳体，呈白色长条状；二次渗碳体是从奥氏体中析出的渗碳体，呈网状分布，三次渗碳体是从铁素体中析出的渗碳体，沿晶界呈小片状，共晶渗碳体在莱氏体中为连续基体，共析渗碳体是同铁素体交替形成呈交替片状。

3.珠光体（P） 是铁素体与渗碳体的机械混合物，在平衡状态下，铁素体和渗碳体是片层相间的层状组织。在高倍下观察时铁素体和渗碳体都呈白色，渗碳体周围有圈黑线包围着，在低倍下当物镜的鉴别能力小于渗碳体厚度的时候，渗碳体就成为一条黑线。见图3-1。

五。实验内容及步骤

观察以下铁碳合金组织

在铁碳状态图上，根据碳的质量分数的不同，铁碳合金分为工业纯铁，碳钢及白口铸铁。

1.工业纯铁  碳的质量分数小于0.0218%的铁碳合金称为工业纯铁。室温下的组织为单相的铁素体晶粒。用4%的硝酸酒精浸蚀后，铁素体呈白色。当碳的质量分数偏高时，在少数铁素体晶界上析出微量的三次渗碳体小薄片，见图 3-2。

2.碳钢  碳的质量分数在0.0218～2.11%范围内的铁碳合金称为碳钢，根据钢中含碳量的不同，其组织也不同，钢又分为亚共析钢，共析钢，过共析钢三种。

1）亚共析钢  碳的质量分数在0.0218～0.77%范围内，室温下的组织为铁素体和珠光体，随着碳的质量分数的增加，先共析铁素体逐渐减少，珠光体数量增加。见图 3-3 。白色有晶界的为铁素体，黑色层片状的组织为珠光体。

    在显微镜下，可根据珠光体所占面积的百分数估计出亚共析钢的碳的质量分数：

Wc≈Wp%×0.77%

Wc –碳的质量分数

Wp –珠光体所占面积的百分数

2) 过共析钢   碳的质量分数在0.77～2.11%范围的碳钢为过共析钢。室温下的组织为层片状珠光体和二次渗碳体，见图 3-4。 用4%硝酸酒精浸蚀，二次渗碳体呈白色网状分布在珠光体周围。用碱性苦味酸钠溶液热蚀后，渗碳体呈黑色。

3、白口铸铁  含碳量在2.11～6.69%范围内的铁碳合金为白口铸铁。根据含碳量的不同又分为亚共晶白口铸铁，共晶白口铸铁，过共晶白口铸铁三类。

1）亚共晶白口铸铁    碳的质量数为2.11～4.3%，室温组织为珠光体二次渗碳体和低温莱氏体，见图 3-5 。黑色树枝状为初生奥氏体转变的珠光体，其周围白色网状物为二次渗碳体。其余为莱氏体，莱氏体中的黑色粒状或短杆状物为共晶珠光体。

2) 共晶白口铸铁  碳的质量分数为4.3%。室温组织为单一的莱氏体，见图 3-6。图中黑色的粒状短杆状为珠光体，白色基体为渗碳体。

3) 过共晶白口铸铁   碳的质量分数为4.3～6.6%之间。室温组织为一次渗碳体和莱氏体，见图 3-7。一次渗碳体呈白色长条状，贯穿在莱氏体基体上，其余为共晶莱氏体。

六。实验数据及处理

 

第二篇：金相实验报告

金想样品的制备与显微组织的显露

一、实验目的：

1. 掌握金相样品的制备过程；

2. 熟悉显微组织的显露方法。

利用金相显微镜来研究金属 和合金的组织的方法叫显微分析法。他可以解决金属组织方面的很多问题，如非金属夹杂物，金属与合金的组织，晶粒的大小和形状，偏析，裂纹以及热处理操作是否合理等。

金相样品是用来在显微镜下进行分析，研究的样品，所以对金相样品的观察面光洁度要求较高，要求达到镜面一样光亮，无一点划痕。

二、实验所用仪器设备：

碳钢试样，水砂纸，金相砂纸，玻璃板，尽享抛光机，抛光粉，腐蚀用酒精，硝酸，金相显微镜等。

三、金相样品的制备过程:

金相样品的制备过程包括：取样、磨光、抛光、腐蚀以及观察等步骤。

1. 取样

取样的部位及观察面的选择应根据被检测材料或零件的特点、加工工艺及分析研究的目的来确定，一定要有代表性以达到研究金属或合金的目的。

2. 磨光

截取的试样表面凹凸不平，首先用40-60目的砂轮进行初次整平（或用钢锉锉平），成为粗磨，粗磨时要防止样品过热，引起组织变化，常用水冷却；为了防止在细磨中刮坏砂纸，应将样品的棱角倒掉（表面热处理试样除外）。

细磨在不同的水砂纸和金相砂纸上按由粗到细的顺序进行。

3. 抛光

抛光时磨光的继续，使磨光表面更加光亮平滑，获得像镜面一样光亮的观察面。使用最广泛的是机械抛光，样品经过砂纸磨制后要用水货酒精冲洗干净，防止砂粒或金属削带入抛光盘中，抛光是在抛光机上进行的。

4. 腐蚀

即金相组织的显露，器原理如下：

化学侵蚀剂对金属或合金样品表面的侵蚀作用，可以说是简单的化学溶解作用或是电化学作用。

侵蚀顺序如下：抛光后的样品表面，用水和酒精洗涤干净，然后进行侵蚀。样品抛光面浸入侵蚀剂中，抛光面呈现暗灰色即可。腐蚀的实践最短的仅需几秒钟，长的需要10多分钟，据样品的成分，外界温度及侵蚀剂的配比不同而不同。

腐蚀好的试样经过酒精洗涤，用热风吹干即可进行显微组织观察。