资料结构与相变课程试验  试验二 铁碳合金平衡安排的调查    一、试验意图  1. 进一步了解铁碳合金相图（Fe‐Fe C相图）。  3 2. 调查铁碳合金平衡状况下的显微安排以及他们的金相描摹特征（珠光体、铁 素体、渗碳体、莱氏体等）。  3.  了解铁碳合金成分、安排与功能的联络（碳含量对各相及安排组成物的描摹 和相对量的影响）。  二、试验内容  1. 用金相显微镜调查铁碳合金的安排，了解各安排的描摹特征。  2. 剖析合金成分与安排之间的联络。  三、试验仪器设备和资料  1. 设备：金相显微镜  2. 试样：纯铁、20 钢、45 钢、T8 钢、T10 钢、亚共晶生铁、共晶生铁  四、试验原理  本试验首要研讨铁碳合金在平衡状况下的显微安排，铁碳合金的显微安排是研 究钢铁资料功能的根底。铁碳合金平衡状况的安排是指合金在极为缓慢的冷却条 件下（如退火状况）所得到的安排，其相变进程均按相图进行，因此能依据该 相图来剖析碳钢合金的平衡安排。 如图 1-1 所示，含碳量小于 2.11 ％的合金为碳钢，含碳量大于2.11 ％的合金为铸 铁。一切碳钢和铸铁在室温下的安排均有铁素体（Fe ）和渗碳体（Fe C ）这两个 3 基底细所组成。仅仅由于含碳量的不同，使合金中的铁素体和渗碳体的相对数量 及散布形状不一样，因此呈不同的安排形状。   9                       C%wt.   图 2‐1  铁碳平衡相图    铁碳合金在金相显微镜下有铁素体（F）、渗碳体（Fe C ）、珠光体（P）、莱 3 氏体(Ld ＇)四种。       图 2‐2 工业纯铁安排 200×                  图 2‐3  20 钢的显微安排 200×        安排：F                            安排：F （白块）+P （黑块）  1. 铁素体（F）是碳溶于α－Fe 中的固溶体，有较高的塑性，但硬度低，经 3~5 ％硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下呈白色大粒状或块状（见图 2‐2 ）。钢中 随含碳量的添加，铁素体量削减。铁素体较多时呈块状散布见图 2‐3、图 2‐4 。 当含碳量挨近共析成分时，往往呈断续网状，散布在珠光体周围（见图 2‐5 ）。  10         图 2‐4 40 钢的显微安排 330×                  图 2‐5  60 钢的显微安排 118×               安排：F＋P                    安排：F （白色网状）+P （黑色）  2. 渗碳体（Fe C ）是铁与碳的化合物，含碳量为6.69 ％。渗碳体的硬度很高， 3 可达 800HBW，但脆性很大，强度和塑性也差。  一次渗碳体（Fe C ） 是从液态合金中分出的，呈长条状（板状，见图 2‐11）； 3 Ⅰ 二次渗碳体（Fe C ） 是由奥氏体中分出的，在奥氏体改变为珠光体后，呈网状 3 Ⅱ 散布在珠光体的鸿沟上，见图 2‐7；三次渗碳体（Fe C ） 是由铁素体中分出的， 3 Ⅲ 一般呈不接连薄片状存在于铁素体晶界处，数量极微，可忽略不计。  渗碳体的抗浸蚀能力强，经 3‐5 ％硝酸酒精溶液浸蚀后呈白亮色（图 2‐6， 图 2‐7 ），这与亚共析钢中的网状铁素体很难差异。若用苦味酸钠溶液浸蚀后，二 次渗碳体在显微镜下呈黑色，就能比较清楚区域别出亚共析钢中的铁素体与过共 析钢中的二次渗碳体了。         图 2‐6  T8 钢的显微安排 400×         图 2‐7  T12 钢的显微安排 400×          安排：P （片状）                安排：P （层片状）+Fe3CⅡ （白色网状）  3. 珠光体（P）是铁素体和渗碳体的共析混合物。  片状珠光体一般是经退火得到的。它是铁素体和渗碳体替换散布的层片状组 织（见图 2‐6、图 2‐7 ）。经硝酸酒精溶液浸蚀后，在不同扩大倍数显微镜下能够   11 看到具有不一样特征的珠光体安排。  在高倍（600 倍以上）下调查时，珠光体中平行相间的宽条铁素体和细条渗 碳体都呈亮白色，而鸿沟呈黑色（见图 2‐8 ）。  在中倍（400 倍左右）下调查时，白亮色渗碳体被黑色鸿沟所“吞食”，而 成为细黑条。这时看到的珠光体是宽白条铁素体和细黑条渗碳体的相间混合物。  在低倍（200 倍以下）调查时，宽白条的铁素体和黑条的渗碳体很难分辩。 此刻，珠光体为黑块状安排（见图 2‐9 ）。  球状珠光体是共析钢或过共析钢经球化退火，使渗碳体球化后而得到的。经 3 －5 ％硝酸酒精溶液浸蚀后球状珠光体为白亮色铁素体基体上均匀散布着白亮 色渗碳体小颗粒，其鸿沟为黑圈。       图 2‐8 T12 钢的显微安排 600×           图 2‐9  亚共晶白口铁显微安排 150×  安排：P （白色块状）＋Fe CⅡ （黑色网状）    安排：P （黑色团状）+Fe CⅡ＋Ld ′  3 3      图 2‐10 共晶白口铁显微安排 400×      图 2‐11 过共晶白口铁显微安排 150×  安排：Ld ′ （小黑色条、点、白色Fe C基体） 安排：Fe C Ⅰ （白色宽条）+Ld ′ （小黑色条、 3 3 点、白色Fe3C基体）  4.  莱氏体（Ld ′）在室温时是珠光体和渗碳体的混合物。此刻渗碳体中包 括共晶渗碳体和二次渗碳体两种，但它们相连在一起，而分辩不开。经 3~5 ％硝 12    酸酒精溶液浸蚀后，莱氏体的安排特征是，在白亮色的渗碳体基体上均匀散布着 许多黑点（块）状或条状珠光体（见图 10）。莱氏体的硬度很高，达 700HBW， 性脆。一般存在于含碳量大于 2.11 ％的白口铸铁中。  亚共晶白口铸铁的安排包含：莱氏体、呈黑粗树枝状散布的珠光体和周围白 亮圈的二次渗碳体（图 9 ）。二次渗碳体与莱氏体中的渗碳体相连，无法差异。  过共晶白口铸铁的安排由莱氏体和长白条一次渗碳体组成，（图 2‐11）。  五、试验办法和进程  1. 在金相显微镜下调查铁碳合金的显微安排，了解其形状  样品号  商标  状况  浸蚀剂  显微安排  调查关键  4 ％硝酸 白色等轴晶为铁素体，黑色 1  纯铁  彻底退火  F  酒精溶液 线 ％硝酸 白色为铁素体，黑色块为片 2  20 钢  彻底退火  F＋P  酒精溶液 状珠光体  4 ％硝酸 白色为铁素体，黑色块为片 3  45 钢  彻底退火  F＋P  酒精溶液 状珠光体  4 ％硝酸 4  T8 钢  彻底退火  P  层片状珠光体  酒精溶液 4 ％硝酸 根本为片状珠光体，白色网 5  T10 钢  彻底退火  P＋Fe3CⅡ 酒精溶液 络状为二次渗碳体  苦味酸钠 根本为片状珠光体，黑色网 6  T10 钢  彻底退火  P＋Fe3CⅡ 溶液  络状为二次渗碳体  4 ％硝酸 铁素体基体上散布着颗粒 7  T10 钢  球化退火  F＋Fe3C  酒精溶液 状渗碳体  黑色枝晶状为细珠光体（初 亚共晶生 4 ％硝酸 P＋Fe3C Ⅱ＋ 8  铸态  生奥氏体改变产品），基体 铁  酒精溶液 Le ′  为共晶莱氏体  4 ％硝酸 白色基体为渗碳体，黑色为 9  共晶生铁 铸态  L ′  e 酒精溶液 珠光体    13 2. 绘出上述调查的各成分铁碳合金的安排示意图。  3. 依据显微安排近似确认亚共析钢中的含碳量。  六、试验报告要求  1.  试验意图。  2. 在直径为 50mm 的圆内画出所调查样品的显微安排示意图（用箭头和代表符 号标明各安排组成物，并注明样品成分、腐蚀剂，扩大倍数）。  3．依据所调查的安排，阐明含碳量对铁碳合金的安排和功能的影响规则。  4 ．依据杠杆规律核算不知道样品的碳含量。  七、试验留意事项  1. 在调查时留意确保显微镜的清洁，制止用手接触显微镜镜头和目镜。  2. 留意坚持样品的清洁卫生，避免样品被污染。  八、思考题  1. 铁碳平衡相图的不足之处是什么？  2. 铁碳合金中安排与相的差异与联络，并剖析各安排特征以及构成进程。  3. 剖析各安排对铁碳合金功能的影响。                                    14

  2、成为VIP后，下载本文档将扣除1次下载权益。下载后，不支持退款、换文档。如有疑问请联络咱们。

  3、成为VIP后，您将具有八大权益，权益包含：VIP文档下载权益、阅览免打扰、文档格局转化、高档专利检索、专属身份标志、高档客服、多端互通、版权挂号。

  4、VIP文档为合作方或网友上传，每下载1次， 网站将依照每个用户上传文档的质量评分、类型等，对文档奉献者给予高额补助、流量扶持。假如你也想奉献VIP文档。上传文档

  原创力文档创建于2008年，本站为文档C2C买卖形式，即用户上传的文档直接共享给其他用户（可下载、阅览），本站仅仅中心服务渠道，本站一切文档下载所得的收益归上传人一切。原创力文档是网络服务渠道方，若您的权力被损害，请发链接和相关诉求至 电线) ，上传者