平衡组织观察实验指导书

机械基础实验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铁碳平衡组织观察及金相显微镜的使用一、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Fe－Fe3C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、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1、铁碳合金的平衡状态金相试样试样材料浸蚀剂室温下的显微组织工业纯铁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、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ACDGS1148℃727℃LAL+AL+Fe3CFA+FA+Fe3CKEPFQC%→FeF+Fe3C4.30.772.116.69℃Fe3C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。1、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的百分数，近似地计算出钢的含碳量：c﹪=p％×0.8％

式中：C%－钢的含碳量；

P％－珠光体所占面积。2、碳钢

含碳量在0.0218%～2.11％范围内的铁碳合金称为碳钢。按其含碳量与平衡组织的不同，可分为亚共析碳钢，共析碳钢和过共析碳钢3种。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

含碳量为0.8％的碳钢称为共析钢，它由单一的珠光体组成，组织如图1-2所示。（2）共析钢

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1-2共析钢显微组织（450×）浸蚀剂为4％硝酸酒精溶液图1-5所所示含含碳量量为1.2％的的过共共析碳碳钢的的显微微组织织。组组织形形状为为层片片相间间的珠珠光体体和细细小的的网络络状渗渗碳体体。经经硝酸酸酒精精溶液液浸蚀蚀后，，珠光光体呈呈暗黑黑色，，而二二次渗渗碳体体呈白白色细细网状状。图1-5过过共共析钢钢显微微组织织（400×））浸蚀剂剂为4％硝硝酸酒酒精溶溶液（3））过共析析钢含碳量量在0.8％～～2.11％范范围内内的碳碳钢称称为过过共析析钢，，它在在室温温下的的组织织由珠珠光体体和二二次渗渗碳体体组成成。钢钢中的的含碳碳量越越多，，二次次渗碳碳体数数量就就越多多。二二次渗渗碳体体呈网网状分分布于于晶界界上。。（1））亚共晶晶白口口铸铁铁含碳量量为2.11～～4.3%范围围内的的白口口铸铁铁称为为亚共共晶白白口铸铸铁。。室温温下亚亚共晶晶白口口铸铁铁的组组织为为珠光光体、、二次次渗碳碳体和和莱氏氏体，，用硝硝酸酒酒精溶溶液浸浸蚀后后，在在显微微镜下下呈现现黑色色枝晶晶状的的珠光光体和和斑点点状莱莱氏体体。3、白口铸铸铁白口铸铸铁是是含碳碳量为为2.11%～～6.69%范范围内内的铁铁碳合合金，，按其其含碳碳量及及平衡衡组织织的不不同，，又可可分为为亚共共晶白白口铸铸铁，，共晶晶白口口铸铁铁和过过共晶晶白口口铸铁铁3种种。图1-6亚亚共共晶白白口铸铸铁显显微组组织（（200××）浸蚀剂剂为4％硝硝酸酒酒精溶溶液共晶白白口铸铸铁的的含碳碳量为为4.3%，它它在室室温下下的组组织由由单一一的共共晶莱莱氏体体组成成，经经浸蚀蚀后，，在显显微镜镜下珠珠光体体呈暗暗黑色色细条条及斑斑点状状，渗渗碳体体呈亮亮白色色。（2））共晶白白口铸铸铁图1-7共共晶晶白口口铸铁铁显微微组织织（200×））浸蚀剂剂为4％硝硝酸酒酒精溶溶液含碳量量为4.3～6.69％％范围围内的的白口口铸铁铁称为为过共共晶白白口铸铸铁，，在室室温下下的组组织由由一次次渗碳碳体和和莱氏氏体组组成。。用硝硝酸酒酒精溶溶液浸浸蚀后后，在在显微微镜下下可观观察到到在暗暗色斑斑点的的莱氏氏体基基底上上分布布着亮亮白色色粗大大条片片状的的一次次渗碳碳体。。（3））过共晶晶白口口铸铁铁图1-8过过共共晶白白口铸铸铁显显微组组织（（200××）浸蚀剂剂为4％硝硝酸酒酒精溶溶液铁碳合合金平平衡组组织视视频介介绍2、金金相互互动实实验系系统1）金金相显显微镜镜的使使用研究金金相显显微组组织的的光学学显微微镜称称为金金相显显微镜镜。金金相显显微镜镜可分分为台台式、、立式式和卧卧式三三大类类，构构造由由光学学系统统、照照明系系统和和机械械系统统三大大部分分组成成。还还附有有摄影影装置置。下下面以以XJB—1（4X））型金金相显显微镜镜为例例.1-载载物台台；2-物物镜；；3-半反反光镜镜；4-转转换器器；5－传传动箱箱；6-微微动调调焦手手轮；；7－粗粗动调调焦手手轮；；8-偏偏心圈圈9-目镜镜；10-目镜镜管；；11－－固定定螺钉钉；12-调节节螺钉钉；13－－视场场光阑阑；14-孔径径光阑阑本实验验使用用的4XCE电电脑型型三目目倒置置金相相显微微镜。4XCE金金相显显微镜镜即可可人工工观察察金相相图像像,又又可以以在电电脑上上很方方便地地适时时观察察金相相图像像，并并以数数码照照片记记录下下来,从而而对金金相图图谱进进行分分析,评级级等,还可可以数数码冲冲洗或或打印印出高高像素素金相相照片片。金相显显微镜镜的使使用视视频介介绍金相显显微镜镜4XCE的技技术参参数:1.目镜镜目目镜镜管：三三目镜管管（倾斜斜30度度眼瞳瞳调节范范围55-75mm）平平场目镜镜：10X2.物镜平平场消消色差物物镜：10X、、25X、40X、100X(oil)3.载载物台方方台：：150X200mm,移移动范围围：15X15mm4.照明：：库列照照明系统统、6V20W钨卤素素灯、亮亮度可调调5.光学学放大倍倍数：40-1000X6.放大大倍数:100--2500倍(计算机机)仪器的组组成部分分1、金相相显微镜镜4XC2、电脑脑适配镜镜

3、、彩色摄摄像机4、图象象采集设设备图24XCE金相相显微镜镜的结构构4XCE金相显微镜JVC彩色摄像机计算机图像采集设备图3仪仪器组组成2）金相相互动系系统几个重要要模块◆视频金金相模块块该模块支支持学生生单独观观察金相相组织，，不提供供互动接接口。提供驱动动器选择择设置图像像格式（（320x240）可捕获高高像素静静态图像像提供图像像处理接接口◆群组控控制模块块本模块完完成老师师与学生生的互动动，只有有老师与与学生同同时开启启此模块块“握手手后方可可生效。。其主要要功能为为：●电子举手手●视频传输输●群组讨论论●递交试验验报告◆金相图谱模模块◆图像处理模模块该模块由：基础金相；焊焊接金相；运运行金相；断断裂金相等子子模块组成。。模块类似PS功能，具有有对金相图谱谱和视频金相相模块中捕获获的图像进行精确分析析、调整。◆实验报告模模块模块有六项实实验报告内容容。其中的铁铁碳合金平衡衡组织观察分分为A、B、、C卷，由同同组的三位同同学独立完成成其中任意一一份卷子。同学之间不得得同卷。然后后打开“文件件操作”的下下拉菜单，以以自己的姓名名存盘文件。。待打开“群群组控制”模模块，以电子子举手方式向向老师发送实实验报告。四、实验步骤骤1．实验前复复习Fe－Fe3C相图并详细细阅读本书附附录“金相显显微分析基础础知识”，了了解显微镜的的操作过程。。2．按观察要要求，选择目目镜和物镜装装在显微镜上上。3．将试样磨磨面对着物镜镜放在显微镜镜载物台上。。4．接通电源源。5．用手慢旋旋显微镜的粗粗调焦手轮，，视场由暗到到亮，调至看看到组织，然然后再旋转微微调焦手轮，，直到图象清清晰为止，调调节动作要缓缓慢，不允许许试样与物镜镜接触。6．调出视视频金相模模块，为同同组其他同同学提供观观察窗口。。7．若需要要和老师或或同学讨论论问题，可可调出金相相

互动模模块。五、注意事事项1．将试样置放放在载物台台上，从目目镜上观察察，用双手手旋转粗细细调手轮，，当视场亮亮度增强或或看到组织织后，再调调节微调手手轮直到图图像清晰为为止。2．当微调手轮轮转不动时时，不可强强力旋转，，而应向反反方向旋转转几圈后再再重新调焦焦。3．需要变换观观察部位时时，用手推推动载物台台，可使载载物台在水水平面上作作一定范围围的移动，，不可把试试样在载载物台上来来回拉动。。４．不经同意，，不可用USB等存存储介质与与计算机传传递信息息。5．不可删除计计算机中的的文件。六、实验报报告要求本实验有两两份报告，，即电子报报告和纸质质报告。1.电子子实验报告告电子实验报报告模块有有六项实验验报告内容容。其中的的铁碳合金金平衡组织织观察分为为A、B、、C卷，由由同组的三三位同学独独立完成其其中任意一一份卷子。。实验报告告内容见金金相互动系系统软件中中的电子实实验报告（（略）。2.纸纸质实验验报告1）简述述金相显显微镜的的基本原原理和主主要结构构。2）叙述述金相显显微镜的的使用方方法要点点及其注注意事项项。3）简述述金相样样品的制制备步骤骤。4）认真真观察表表中所列列的各种种材料的的显微组组织，识识别各显显微组织织的特征征（各相相成组织织成物的的数量，，形态与与分布））。5）在显显微镜下下选择各各种材料料的显微微组织的的典型区区域，并并根据组组织特征征，绘出出其显微微组织示示意图。。要求应应画在40mm直径的的圆内，，在图下下方注明明：材料料名称、、处理状状态、腐腐蚀剂和和放大倍倍数等。。并将组组织组成成物用细细线引出出标明1．电子子实验报报告，20分；；2．纸质质实验报报告，80分。。七、实验验成绩评评定实验成绩绩，总分分为100分，，由两部部分构成成：9、静夜四无邻邻，荒居旧业业贫。。1月-231月-23Friday,January6,202310、雨中中黄叶叶树，，灯下下白头头人。。。21:39:4521:39:4521:391/6/20239:39:45PM11、以我独沈久久，愧君相见见频。。1月-2321:39:4521:39Jan-2306-Jan-2312、故人江江海别，，几度隔隔山川。。。21:39:4521:39:4521:39Friday,January6,202313、乍见翻疑疑梦，相悲悲各问年。。。1月-231月-2321:39:4521:39:45January6,202314、他乡乡生白白发，，旧国国见青青山。。。06一月20239:39:45下午21:39:451月-2315、比不了得得就不比，，得不到的的就不要。。。。一月239:39下下午1月-2321:39January6,202316、行动出成成果，工作作出财富。。。2023/1/621:39:4621:39:4606January202317、做前前，能能够环环视四四周；；做时时，你你只能能或者者最好好沿着着以脚脚为起起点的的射线线向前前。。。9:39:46下下午9:39下下午午21:39:461月-239、没有失败，，只有暂时停停止成功！。。1月-231月-23Friday,January6,202310、很多事事情努力力了未必必有结果果，但是是不努力力却什么么改变也也没有。。。21:39:4621:39:4621:391/6/20239:39:46PM11、成功就就是日复复一日那那一点点点小小努努力的积积累。。。1月-2321:39:4621:39Jan-2306-Jan-2312、世间成事，，不求其绝对对圆满，留一一份不足，可可得无限完美美。。21:39:4621:39:4621:39Friday,January6,202313、不知香积积寺，数里里入云峰。。。1月-231月-2321:39:4621:39:46January6,202314、意志坚强的的人能把世界界放在手中像像泥块一样任任意揉捏。06一月20239:39:46下午21:39:461月-2315、楚塞塞三湘湘接，，荆门门九派派通。。。。。一月239:39下下午午1月-2321:39January6,202316、少年十五五二十时，，步行夺得得胡马骑。。。2023/1/621:39:4621:39:4606January202317、空山新新雨后，，天气晚晚来秋。。。9:39:46下午午9:39下午午21:39:461月-239、杨柳散和和风，青山山澹吾虑。。。1月-231月-23Friday,Jan