實驗二 鐵碳合金平衡組織

1、實驗二、 鐵碳合金平衡組織 一、實驗?zāi)康模?、用金相顯微鏡觀察及研究碳鋼在平衡狀態(tài)下的組織特征，（包括白口鑄鐵）并建立組織與鐵碳狀態(tài)圖間的關(guān)系。 2、分析成分（含碳量）對鐵碳合金顯微組織的影響，加深鐵碳合金成分、組織與性能之間的相互關(guān)系。二、實驗內(nèi)容：鐵碳合金的顯微組織是研究和分析鋼鐵材料的基礎(chǔ)，所謂平衡狀態(tài)的顯微組織是指合金在極其緩慢的冷卻條件下（退火狀態(tài)，即接近平衡狀態(tài)）所得到的組織。我們可根據(jù)FeFe3C相圖來分析鐵碳合金在平衡狀態(tài)的顯微組織。鐵碳合金的平衡組織主要是指碳鋼及白口鑄鐵的組織其中碳鋼是工業(yè)上廣泛使用的金屬材料，它們的性能與其顯微組織密切相關(guān)。另外碳鋼和白口鑄鐵顯微組織的觀察

2、和分析，有助于加深對FeFe3C相圖的理解。從FeFe3C相圖上可以看出，碳鋼和白口鑄鐵的室溫顯微組織由鐵素體（F）和滲碳體（Fe3C）這兩個基本相所組織。但是由于含碳量不同，鐵素體和滲碳體的相對數(shù)量、析出條件以及分布情況不同，因而呈現(xiàn)不同的組織形態(tài)。 類 別含 碳 量（%）顯 微 組 織 浸 蝕 劑 工 業(yè) 純 鐵C<0.02鐵 素 體（F）4%硝酸酒精溶液 碳 鋼亞 共 析 鋼0.02<C<0.77鐵素體+珠光體4%硝酸酒精溶液 共 析 鋼=0.77珠 光 體（P）4%硝酸酒精溶液過 共 析 鋼0.77<C<2.03珠光體+二次滲碳體（網(wǎng)狀）4%硝酸酒精溶液

3、白口 鑄鐵亞共晶白口鑄鐵2.03<C<4.30珠光體+二次滲碳體+萊氏體4%硝酸酒精溶液 共晶白口鑄鐵=4.30 萊 氏 體4%硝酸酒精溶液過共晶白口鑄鐵4.30<C<6.67 一次滲碳體+萊氏體4%硝酸酒精溶液 FeFe3C相圖鐵素體（F）是碳在Fe中的固溶體。鐵素體為體心立方晶格，具有磁性及良好的塑性，硬度較低。用4%的硝酸酒精溶液浸蝕后，在顯微鏡下呈明亮的等軸狀的晶粒；在純鐵和亞共析鋼中呈多邊形塊狀分布，當(dāng)含碳量接近共析成分時，鐵素體呈現(xiàn)不連續(xù)的網(wǎng)狀分布于珠光體周圍。滲碳體（Fe3C）鐵與碳形成的一種化合物，含碳量為6.67%，硬度高而脆，耐蝕性強，用4%的硝酸酒

4、精溶液浸蝕后呈白亮色，若用苦味酸鈉溶液浸蝕，則滲碳體會被染成暗黑色或棕紅色，而鐵素體仍為白色?？捎纱藚^(qū)分鐵素體和滲碳體。按成分和是形成條件不同，滲碳體可呈不同形態(tài)：一次滲碳體（初生相）是直接從液態(tài)中析出的，所以在過共晶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)絡(luò)狀沿高溫下的奧氏體晶界分布，在室溫下的過共析鋼中沿珠光體呈網(wǎng)絡(luò)狀分布；三次滲碳體是由鐵素體中析出的，通常呈不連續(xù)的片狀存在于鐵素體晶界處，數(shù)量極微，一般可忽略不計。珠光體是鐵素體和滲碳體的機械混合物，在一般退火處理情況下是由鐵素體與滲碳體交錯排列的層片狀混合組織。經(jīng)硝酸酒精浸蝕后，在高的放大倍數(shù)下能較清晰

5、地看到平行相間的組織，相對較寬的為鐵素體，細條的為滲碳體，當(dāng)放大倍數(shù)較低時，珠光體的片層則不能分辯清，而呈黑色。各類組織組成物的機械性能見下表 性 能組成物硬 度 （HB）抗拉強度b（MNm2）斷面收縮率（%）相對延伸率（%）沖擊韌性AK（J）鐵素體609012023060754050160片狀珠光體19023086090010159122432滲碳體75082030350萊氏體（Ld）是在室溫是珠光體及滲碳體以及二次滲碳體組成的機械混合物。含碳量為4.3%的共晶白口鑄鐵1147時形成的奧氏體和滲碳體組成的共晶體，其中奧氏體冷卻時析出二次滲碳體，并在723以下時分解為珠光體，。萊氏體的顯微組織

6、特征是在白色的滲碳體的基底分布著黑色斑點及細條的珠光體。二次滲碳體和共晶滲碳體混在一起，從形態(tài)上難以區(qū)分。根據(jù)組織特點及含碳量不同，鐵碳合金可分為工業(yè)純鐵、鋼和鑄鐵三大類：（一）、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%的鐵碳合金一般稱為工業(yè)純鐵，它為兩相組織即由鐵素體和少量三次滲碳體組成。黑色網(wǎng)絡(luò)線條是鐵素提的晶界，白色不規(guī)則塊狀是鐵素體，在某些晶界處有不連續(xù)的薄片狀的三次滲碳。二）、鋼1、亞共析鋼：亞共析鋼含碳量大于0.02%而小于0.77%，其組織由鐵素體和珠光體組成。隨著含碳量的增加，鐵素體的數(shù)量逐漸減少，而珠光體數(shù)逐漸相應(yīng)增加，兩者的相對量可由杠桿定理求得。例

7、如：含碳量為0.45%的鋼（45鋼）珠光體的相對量為P%=45/0.8×100%=56%。鐵素體的相對量 （ 工業(yè)純鐵 F%=08-045/08×100=44%。另外，也可以通過在顯微鏡下觀察珠光體和鐵素體各自所占視場面積的百分數(shù)，近似的計算出鋼的含碳量，即CP×0.8%，（P為珠光體占視場面積的百分數(shù)）例如；在顯微鏡下觀察珠光體所占視場面積的百分數(shù)為50%，則該鋼的含碳量C%50×0.8%0.4%（因室溫下鐵素體的含碳量極微，約為0.008%則可忽略不計）。相當(dāng)于40#鋼。20#鋼 退火45#鋼 退火 60#鋼 退火 T8鋼 退火2、共析鋼：含碳量為0

8、77%的碳鋼稱為共析鋼，它由單一的珠光體組成，是由鐵素體與滲碳體交錯排列的層片狀混合組織。3、過共析鋼：含碳量超過0.77%而小于2.06%的鋼稱為過共析鋼，它在室溫下的組織由二次滲碳體和珠光體組成。當(dāng)鋼中含碳量越多網(wǎng)狀的二次滲碳體也越多。組織形態(tài)為片層珠光體和網(wǎng)絡(luò)狀的滲碳體，經(jīng)硝酸酒精浸蝕后珠光體呈暗黑色，而二次滲碳體呈白色細，若用苦味酸鈉溶液浸蝕，則體會被染成暗黑色。T12#鋼 退火 4%硝酸酒精溶液浸蝕 T12#鋼 退火 苦味酸鈉溶液浸蝕（三）白口鑄鐵1、亞共晶白口鑄鐵：含碳量大于2.06%小于4.30%的白口鑄鐵稱為亞共晶白口鑄鐵。在室溫下亞共晶白口鑄鐵的組織為珠光體、二次滲碳體和萊氏

9、體。經(jīng)硝酸酒精浸蝕后珠光體呈暗黑的樹枝狀的組織，。萊氏體的顯微組織特征是在白色的滲碳體的基底分布著黑色斑點及細條的珠光體。二次滲碳體和共晶滲碳體混在一起，從形態(tài)上難以區(qū)分。2、共晶白口鑄鐵：共晶白口鑄鐵的含碳量等于4.30%，在室溫下共晶白口鑄鐵的組織由單一的萊氏體組成。經(jīng)硝酸酒精浸蝕后在顯微鏡下黑色斑點及細條狀的珠光體分布在白亮色的滲碳體的基體上的組織就是萊氏體3、過共晶白口鑄鐵：含碳量大于4.30%的白口鑄鐵稱為過共晶白口鑄鐵。在室溫下過共晶白口鑄鐵的組織為一次滲碳體和萊氏體組成。經(jīng)硝酸酒精浸蝕后在顯微鏡下黑色斑點及細條狀的萊氏體的基體上分布著亮白色粗大條片狀的一次滲碳體。亞共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵 過共晶白口鑄鐵三、實驗步驟：1、觀察工業(yè)純鐵、20#、45#、60#、T8、T12鋼及亞共晶、共晶、過共晶白口鑄鐵的顯微組織分析及仔細辨認組織組成物。2、分析工業(yè)純鐵、20#、45#、60#、T8、T12鋼及亞共晶、共晶、過共晶白口鑄鐵的中隨含碳量增加組織與性能的關(guān)系。四、實驗報告要求：1、認真仔細地觀察分析每個試樣的顯微組織特征。2、