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1、铁碳合金平衡组织观 察 实验目的观察识别铁碳合金在平衡状态下的显微组织了解FeC 合金的成分、组织和性能之间关系 实验仪器与材料仪器： 3C( 双目 ) 金相显微镜； 材料：八种铁碳合金试样什么是平衡组织?铁碳合金在极缓慢冷却条件下得到的组织称为平 衡组织。由于碳的质量分数不同，呈现出不同的组织状态 。-3C 双目金相显微镜 构造物镜转换器物镜纵动手论横动手论松紧调节手轮粗动调焦手轮微动调焦手轮底座灯座试样压片组载物台双筒目镜组固定螺钉调节螺钉视场光栏孔径光栏 电源开关金相试样的制备过程取样镶嵌磨制抛光浸蚀冷 镶 热 镶 粗磨 细磨 采用环氧树脂固化 采用镶嵌机，镶嵌材料选用胶木粉或电玉粉 采
2、用锉刀等将取样时留下的毛刺等去除 金相砂纸由粗到细，200 400 600 800 1000，每次换砂纸应 旋转90后再磨在抛光机上进行，抛光前应配好抛光液或使用抛光膏。抛光时间不应 过长，25min为宜。 根据试样的不同选择不同的腐蚀剂，如碳钢选择3%4%的硝酸酒 精溶液。方法是用竹筷夹棉花蘸硝酸酒精擦拭试样表面，直到发灰 发暗为止，再用清水冲洗并烘干。机械夹持法 以夹具夹持的方法增大试样的尺寸，以便握持 取样的大小为1212mm或12mm的立方体，取样的部位应具代表性铁碳合金碳钢 铸铁 0.022.112.11 亚共析钢 共析钢 过共析钢 亚共晶白口铁 共晶白口铁 过共晶白口铁 0.020
3、.77 0.772.11 0.772.114.3 4.3 6.69 4.3名称 含C量 铁碳合金的的分类工业纯铁 0.02%表 1 铁碳合金平衡组织 编 号 材 料 显微组织浸 蚀 剂 处理 方法放大 倍数1工业纯铁 F3%4% 硝酸酒精溶液 退火400220 钢 F + P 3%4% 硝酸酒精溶液 退火400345 钢 F + P 3%4% 硝酸酒精溶液 退火4004T8 钢 P3%4% 硝酸酒精溶液 退火4005T12 钢 P+ Fe3C 3%4% 硝酸酒精溶液 退火4006亚共晶白口铁 P +Ld+ Fe3C3%4% 硝酸酒精溶液 铸态4007共晶白口铁 Ld3%4% 硝酸酒精溶液 铸态
4、4008过共晶白口铁 Ld + Fe3C 3%4% 硝酸酒精溶液 铸态400铁碳合金平衡相图 工业纯铁 Wc 0.0218显微组织：F + Fe3C F是呈亮白色的等轴状晶粒FF 显微组织: P + F由于Fe3C、F和P的体 积质量都很相近，因此 截面比可视为质量比， 利用杠杆原理公式就可 以估算出一个未知亚共 析钢合金的Wc Wc=QP0.77%+QF0.008%QP0.77% 20 钢45 钢 亚共析钢 0.0218%Wc0.77% FPFP20钢45钢FPFP 共析钢 Wc =0.77材料： T8钢 显微组织：PP：是由F和Fe3C交替 排列而成的片层状组 织。 其中，QF=88.5%
5、， QFe3C=11.5%。 两者经硝酸酒精浸蚀后均 呈亮白色，但F电极电位 低，易受腐蚀，略呈凹陷 ；而Fe3C 电极电位高，不 易溶解而凸起。FFe3C在不同的放大倍数下珠光体呈现出不同的组织 形态1000倍以上的显微镜下观 察400500的显微镜下观察200倍以下的显微镜下观察珠光体 500P材料： T12钢显微组织：Fe3C+P Fe3C呈网状分布在原奥氏体晶界上。并且随着Wc增 加， Fe3C数量增加，网壁增厚。 过共析钢 0.77%Wc2.11% PFe3CPFe3C当铁碳合金的Wc 2.11时，碳主要是以 Fe3C的方式存在，因其断口呈白色，又称为 白口铸铁白口铸铁。根据含碳量的
6、不同又分为亚晶白 口铁、共晶白口铁和过共晶白口铁。白口铸铁共晶白口铁过共晶白口铁 4.34.36.69亚共晶白口铁 2.114.3 共晶白口铁 Wc =4.3显微组织：Ld在室温下Ld是P和Fe3C的机械混合物。由亮白色的Fe3C基体 上分布的是暗黑色斑点和细条状的P，这种组织统称为Ld 。 而Fe3C也是共晶Fe3C和Fe3C二者混合在一起。PFe3CLdLd 亚共晶白口铁 2.11 Wc 4.3显微组织：P+ Ld+Fe3C黑色的斑点和细条以及亮白色的基体是Ld ，P呈暗黑 色枝晶状，Fe3C与共晶Fe3C混成一体。PLdPLd 过共晶白口铁 4.3 Wc 6.69显微组织：Ld+Fe3C黑色的斑点和细条以及亮白色的基体是Ld ，亮白色 宽白直条状的是Fe3C。 Fe3CLdFe3CLdWc对力学性能的影响： HBS(硬度) Wc HBS b（抗拉强度）： Wc0.9% Wc b Wc0.9% Wc b ren性 ak Wc 塑性这主要是由于铁素体是软韧相 渗碳体是硬脆相，脆性的二次渗碳体沿奥氏体晶界呈网状析出所致,降低了材料的强度。所以对于过共析钢一般要采用一定的热处理工艺消除网状Fe3C ，转变成粒状Fe3C ，使之降低硬度，改善切削工艺性。
