平衡组织观察实验指导书

1、机械基础实验机械基础实验铁碳合金平衡组织观察铁碳合金平衡组织观察武汉理工大学机电工程实验实训中心武汉理工大学机电工程实验实训中心铁碳平衡组织观察及金相显微镜的使用一、实验目的一、实验目的1.了解金相试样的制备过程及金相显微镜的构造和使用方法。2.进一步熟悉FeFe3C相图，了解不同成分的合金在平衡状态下的显微组织特征。3.了解碳的质量分数对铁碳合金显微组织的影响，从而加深理解成分、组织与性能之间的相互关系。4.通过“互动”，提高学生对金相分析研究的兴趣，提高学生创新能力的培养。5.将金相显微镜与计算机及相关的分析系统（视频金相模块、金相分析模块、图形处理模块等）相连，使学生初步掌握金相显微镜、

2、铁碳合金显微组织分析及多媒体网络、图像分析等多项知识与技能。二、实验设备二、实验设备1、铁碳合金的平衡状态金相试样试试 样样 材材 料料浸浸 蚀蚀 剂剂室室 温温 下下 的的 显显 微微 组组 织织工业纯铁4硝酸酒精溶液铁素体20钢4硝酸酒精溶液铁素体珠光体45钢4硝酸酒精溶液铁素体珠光体60钢4硝酸酒精溶液铁素体珠光体T8钢4硝酸酒精溶液珠光体T12钢4硝酸酒精溶液珠光体二次渗碳体（亮白色）亚共晶白口铸铁4硝酸酒精溶液珠光体二次渗碳体低温莱氏体共晶白口铸铁4硝酸酒精溶液低温莱氏体过共晶白口铸铁4硝酸酒精溶液一次渗碳体低温莱氏体2、金相互动系统 金相互动系统网络是集合了先进的显微镜、图像分析、

3、网络技术、多媒体计算机为一体的网络教学系统。实现教学观念、教学方法和教育手段的现代化。三、实验概述三、实验概述 铁碳合金的平衡组织是研究和分析钢铁材料的基础，所谓平衡状态的显微组织是指合金在极为缓慢的冷却条件下（如退火状态即接近平衡状态）所得到的组织。铁碳合金的平衡组织主要指碳钢和白口铸铁组织。所有碳钢和白口铸铁的室温组织均由铁素体（F）和渗碳体（Fe3C）这两个基本相所组织。但由于含碳量不同，铁素体（F）和渗碳体（Fe3C）相对数量、析出条件以及分布情况均有所不同，因为呈现各种不同的组织形态。1、金相组织分析、金相组织分析ACDGS1148727LAL+AL+ Fe3CFA+FA+ Fe3C

4、KEPFQC%FeF+ Fe3C4.30.772.116.69Fe3C图1-3 工业纯铁显微组织（100）浸蚀剂为4硝酸酒精溶液 纯铁在室温下具有单相铁素体组织。含碳量小于0.0218的铁碳合金通常称为工业纯铁。黑色线条是铁素体的晶界，而亮白色基底则是铁素体的不规则等轴晶粒，在某些晶内和晶界驱粗处还可以看到不连续的薄片状三次渗碳体,含量微小忽略不计。工业纯铁（1）亚共析钢 亚共析钢的含碳量在0.0218%0.8范围内，其组织有铁素体和珠光体所组成。随着含碳量的增加，铁素体的数量逐渐减少，而珠光体的数量则相应地增多，两者的相对量可由杠杆定律求得。也可根据显微镜下观察到的珠光体和铁素体各自所占面积

5、的百分数，近似地计算出钢的含碳量：c=p0.8式中：C%钢的含碳量； P珠光体所占面积。 图1-4所示分别为亚共析钢（20钢和60钢）的显微组织，其中亮白色为铁素体，暗黑色为珠光体。图1-4 亚共析钢显微组（100）浸蚀剂为4硝酸酒精溶液 珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物。在一般退火处理的情况下，是由铁素体与渗碳体相互混合交替排列形成的层状组织 。图1-5 过共析钢显微组织（400）浸蚀剂为4硝酸酒精溶液 （1）亚共晶白口铸铁 含碳量为2.114.3%范围内的白口铸铁称为亚共晶白口铸铁。室温下亚共晶白口铸铁的组织为珠光体、二次渗碳体和莱氏体，用硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下呈现黑色枝晶状的珠

6、光体和斑点状莱氏体。图1-6 亚共晶白口铸铁显微组织（200）浸蚀剂为4硝酸酒精溶液 共晶白口铸铁的含碳量为4.3%，它在室温下的组织由单一的共晶莱氏体组成，经浸蚀后，在显微镜下珠光体呈暗黑色细条及斑点状，渗碳体呈亮白色。图1-7 共晶白口铸铁显微组织（200）浸蚀剂为4硝酸酒精溶液 含碳量为4.36.69范围内的白口铸铁称为过共晶白口铸铁，在室温下的组织由一次渗碳体和莱氏体组成。用硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下可观察到在暗色斑点的莱氏体基底上分布着亮白色粗大条片状的一次渗碳体。图1-8 过共晶白口铸铁显微组织（200）浸蚀剂为4硝酸酒精溶液2、金相互动实验系统、金相互动实验系统1）金相显微镜

7、的使用 研究金相显微组织的光学显微镜称为金相显微镜。金相显微镜可分为台式、立式和卧式三大类，构造由光学系统、照明系统和机械系统三大部分组成。还附有摄影装置。下面以XJB1（4X）型金相显微镜为例.1-1-载物台；载物台；2-2-物镜；物镜；3-3-半反光镜；半反光镜；4-4-转换器；转换器；5 5传动箱；传动箱；6-6-微动调焦手轮；微动调焦手轮； 7 7粗动调焦手轮；粗动调焦手轮；8-8-偏心圈偏心圈 9-9-目镜；目镜；10-10-目镜管目镜管 ；1111固定螺钉；固定螺钉；12-12-调节螺钉；调节螺钉；1313视场光阑；视场光阑；14-14-孔径光阑孔径光阑 本实验使用的4XCE电脑型

8、三目倒置金相显微镜。 4XCE金相显微镜即可人工观察金相图像,又可以在电脑上很方便地适时观察金相图像，并以数码照片记录下来,从而对金相图谱进行分析,评级等,还可以数码冲洗或打印出高像素金相照片。金相显微镜的使用视频介绍金相显微镜的使用视频介绍金相显微镜金相显微镜4XCE的技术参数的技术参数:1.目镜 目镜管：三目镜管（倾斜30度 眼瞳调节范围 55-75mm） 平场目镜： 10X 2.物镜 平场消色差物镜：10X、25X、40X、100X(oil)3.载物台 方台：150X200mm, 移动范围：15 X 15 mm 4.照明：库列照明系统、6V20W钨卤素灯、亮度可调 5.光学放大倍数：40

9、-1000X6.放大倍数:100-2500倍 (计算机) 仪器的组成部分仪器的组成部分1、金相显微镜4XC 2、电脑适配镜3、彩色摄像机4、图象采集设备图2 4XCE金相显微镜的结构 4XCE金相显微镜JVC彩色摄像机计算机图像采集设备 图3 仪器组成2）金相互动系统几个重要模块几个重要模块视频金相模块视频金相模块 该模块支持学生单独观察金相组织，不提供互动接口。l提供驱动器选择l设置图像格式（320 x240）l可捕获高像素静态图像l提供图像处理接口群组控制模块群组控制模块 本模块完成老师与学生的互动，只有老师与学生同时开启此模块“握手后方可生效。其主要功能为：电子举手视频传输群组讨论递交试

10、验报告金相图谱模块金相图谱模块图像处理模块图像处理模块该模块由：基础金相；焊接金相；运行金相；断裂金相等子模块组成。模块类似PS功能，具有对金相图谱和视频金相模块中捕获的图像进行精确分析、调整。实验报告模块实验报告模块模块有六项实验报告内容。其中的铁碳合金平衡组织观察分为A、B、C卷，由同组的三位同学独立完成其中任意一份卷子。同学之间不得同卷。然后打开“文件操作”的下拉菜单，以自己的姓名存盘文件。待打开“群组控制”模块，以电子举手方式向老师发送实验报告。四、实验步骤四、实验步骤1实验前复习FeFe3C相图并详细阅读本书附录“金相显微分析基础知识”，了解显微镜的操作过程。2按观察要求，选择目镜和

11、物镜装在显微镜上。3将试样磨面对着物镜放在显微镜载物台上。4接通电源。5用手慢旋显微镜的粗调焦手轮，视场由暗到亮，调至看到组织，然后再旋转微调焦手轮，直到图象清晰为止，调节动作要缓慢，不允许试样与物镜接触。6调出视频金相模块，为同组其他同学提供观察窗口。7若需要和老师或同学讨论问题，可调出金相互动模块。五、注意事项五、注意事项1将试样置放在载物台上，从目镜上观察，用双手旋转粗细调手轮，当视场亮度增强或看到组织后，再调节微调手轮直到图像清晰为止。2当微调手轮转不动时，不可强力旋转，而应向反方向旋转几圈后再重新调焦。3需要变换观察部位时，用手推动载物台，可使载物台在水平面上作一定范围的移动，不可把试样在载物台上来回拉动。不经同意，不可用USB等存储介质与计算机传递信息。5不可删除计算机中的文件。六、实验报告要求六、实验报告要求本实验有两份报告，即电子报告和纸质报告。1. 电子实验报告电子实验报告模块有六项实验报告内容。其中的铁碳合金平衡组织观察分为A、B、C卷，由同组的三位同学独立完成其中任意一份卷子。实验报告内容见金相互动系统软件中的电子实验报告（略）。2. 纸质实验报告1）简述金相显微镜的基本原理和主要结构。2）叙述金相显微镜的使用方法要点及其注意事项。3）简述金相样品的制备步骤。4）认真观察表中所列的各种材料的显微组织，识别