碳钢的平衡组织观察.doc

实验一 碳钢的平衡组织观察一、实验目的：1. 熟悉碳素钢在平衡状态下的显微组织，建立铁碳合金的组织与FeFe3C状态图之间关系的概念。2. 熟悉铁碳合金的组织及计算其含碳量的方法。3. 熟悉金相显微镜的使用。二、实验内容：1. 概述：铁碳平衡相图是研究钢铁材料性能、工艺及组织之间关系的基础。铁碳合金在平衡状态时的组织是指缓慢冷却后的组织，其相变过程均按照FeFe3C状态进行。下图为铁碳状态图。铁碳合金在室温时组织的基本构成成份可以为单相组织与复相组织两种。1.1单相组织铁素体及渗碳体（1）铁素体（）：碳溶解在Fe中的间隙固溶体，其最大含量是0.02%（727）而室温时只能溶碳0.0008%。（2）渗碳体：是铁和碳的化合物Fe3C，其含碳量为6.69%。1.2复相组织珠光体，莱氏体及变态莱氏体珠光体是铁素体与渗碳体的机械混合物，通常呈层片状组织，在一定温度下等温，也可形成球状珠光体。珠光体是由含碳0.77%的奥氏体在727时所形成的共析体，其反应如下A0.77DP（F0.0218+Fe3C）莱氏体是液态铁碳合金发生共晶转变形成的奥氏体和渗碳体所组成的共晶体，其含碳量为c4.3。当温度高于727时，莱氏体由奥氏体和渗碳体组成，用符号Ld表示。在低于727时，莱氏体是由珠光体和渗碳体组成，用符号Ld表示，称为变态莱氏体。因莱氏体的基体是硬而脆的渗碳体，所以硬度高，塑性很差。 铁素体 珠光体 珠光体 莱氏体2. 碳钢在平衡状态下的显微组织根据铁碳状态图，钢的组织有三种类型。（1）亚共析钢（C小于0.77%的铁碳合金）：组织为铁素体+珠光体。含碳量愈高，铁素体的含量就愈少，珠光体的相对含量便愈大。如图所示白色的铁素体、黑色的珠光体（以下无特殊说明均为3%硝酸酒精溶液腐蚀）。按照FeFe3C图用杠杆定律求出已知含C%的钢所含铁素体与珠光体的百分数。例如：0.2%C的钢，其组织中珠光体、铁素体的相对百分数如下：珠光体（%） 0.2/0.8=25%铁素体（%） （0.8-0.2）/0.8=75%与此相反，我们也可以根据显微镜下看到的珠光体百分数和铁素体的百分数来估计钢的含C量百分数。如组织中有60%面积为珠光体，40%面积为铁素体，则钢的含C量为：0.860%=0.48% 20 钢 45 钢60 钢（2）共析钢（0.77%C）：组织中为纯珠光体，用光学显微镜观察可看到黑白相间的层片组织。（3）过共析钢（C大于0.77%）：组织为珠光体及二次渗碳体。Fe3C呈白色网状分布，用特殊的苦味酸钠水溶液侵蚀时，网状Fe3C便被染成黑色，而珠光体呈白色。 3%硝酸酒精溶液腐蚀的T12钢（400） 热苦味酸钠溶液腐蚀的T12钢（400）3. 白口铸铁铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金，根据碳在铸铁中所处的状态不同，可分为三类：白口铸铁、灰口铸铁和麻口铸铁。白口铸铁中碳以Fe3C形式存在，其显微组织中存在有莱氏体共晶组织。 亚共晶白口铸铁显微组织 过共晶白口铸铁显微组织三、实验步骤1. 认真观察实验室准备的下列铁碳合金样品组织：工业纯铁、20钢、45钢、60钢、T8钢、T12钢（Fe3C 网状显示）、亚共晶白口铁、共晶白口铁、过共晶白口铁、未知含碳量钢；2.根据要求描绘若干铁碳合金样品的平衡组织图；3.根据20钢、45钢的平衡组织，讨论组织与含碳量的关系，并计算出未知成份试样的C%；四、实验仪器及材料1. 金相显微镜若干台；2. 上述的工业纯铁20钢、45钢、60钢、T8钢、T12钢的金相样品及图片。五、实验报告要求1. 明确实验目的，简述实验内容；2. 按指导教师要求，画出所观察试样的显微组织示意图，注明合金成分、状态、放大倍数、侵