鐵碳合金平衡組織觀察

實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠^察識(shí)別鐵碳合金在平衡狀態(tài)下的顯微組織了解Fe--C合金的成分、組織和性能之間關(guān)系

實(shí)驗(yàn)儀器與材料儀器：XJP-3C(雙目)金相顯微鏡；材料：八種鐵碳合金試樣什么是平衡組織?鐵碳合金在極緩慢冷卻條件下得到的組織稱為平衡組織。由于碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同，呈現(xiàn)出不同的組織狀態(tài)。5%，QFe3C=11.F是呈亮白色的等軸狀晶粒亞共晶白口鐵2.9%Wc↑σb↓鐵碳合金在極緩慢冷卻條件下得到的組織稱為平衡組織。拋光時(shí)間不應(yīng)過長(zhǎng)，2~5min為宜。共晶白口鐵Wc=4.顯微組織：L’d+Fe3CⅠ由于Fe3C、F和P的體積質(zhì)量都很相近，因此截面比可視為質(zhì)量比，利用杠桿原理公式就可以估算出一個(gè)未知亞共析鋼合金的Wc顯微組織：F+Fe3CⅢXJP-3C

雙目金相顯微鏡構(gòu)造物鏡轉(zhuǎn)換器物鏡縱動(dòng)手論橫動(dòng)手論松緊調(diào)節(jié)手輪粗動(dòng)調(diào)焦手輪微動(dòng)調(diào)焦手輪底座燈座試樣壓片組載物臺(tái)雙筒目鏡組固定螺釘調(diào)節(jié)螺釘視場(chǎng)光欄孔徑光欄電源開關(guān)金相試樣的制備過程取樣鑲嵌磨制拋光浸蝕冷鑲熱鑲粗磨細(xì)磨采用環(huán)氧樹脂固化采用鑲嵌機(jī)，鑲嵌材料選用膠木粉或電玉粉采用銼刀等將取樣時(shí)留下的毛刺等去除金相砂紙由粗到細(xì)，2004006008001000，每次換砂紙應(yīng)旋轉(zhuǎn)90°后再磨在拋光機(jī)上進(jìn)行，拋光前應(yīng)配好拋光液或使用拋光膏。拋光時(shí)間不應(yīng)過長(zhǎng)，2~5min為宜。根據(jù)試樣的不同選擇不同的腐蝕劑，如碳鋼選擇3%~4%的硝酸酒精溶液。方法是用竹筷夾棉花蘸硝酸酒精擦拭試樣表面，直到發(fā)灰發(fā)暗為止，再用清水沖洗并烘干。機(jī)械夾持法

以夾具夾持的方法增大試樣的尺寸，以便握持取樣的大小為Φ12×12mm或12mm的立方體，取樣的部位應(yīng)具代表性鐵碳合金碳鋼鑄鐵0.02％~2.11％>2.11％亞共析鋼共析鋼過共析鋼亞共晶白口鐵共晶白口鐵過共晶白口鐵0.02％~0.77％0.77％~2.11％0.77％2.11％~4.3％4.3％~6.69％4.3％名稱含C量鐵碳合金的的分類工業(yè)純鐵＜0.02%表1鐵碳合金平衡組織

編

號(hào)

材料顯微組織浸蝕劑處理方法放大倍數(shù)1工業(yè)純鐵F3%～4%硝酸酒精溶液退火400×220鋼F+P3%～4%硝酸酒精溶液退火400×345鋼F+P3%～4%硝酸酒精溶液退火400×4T8鋼P(yáng)3%～4%硝酸酒精溶液退火400×5T12鋼P(yáng)+Fe3CⅡ3%～4%硝酸酒精溶液退火400×6亞共晶白口鐵P+Ld‘+Fe3CⅡ3%～4%硝酸酒精溶液鑄態(tài)400×7共晶白口鐵Ld'3%～4%硝酸酒精溶液鑄態(tài)400×8過共晶白口鐵Ld'+Fe3CⅠ

3%～4%硝酸酒精溶液鑄態(tài)400×鐵碳合金平衡相圖

工業(yè)純鐵Wc＜0.0218顯微組織：F+Fe3CⅢF是呈亮白色的等軸狀晶粒FF共晶白口鐵Wc=4.Fe3CⅡ呈網(wǎng)狀分布在原奧氏體晶界上。并且隨著Wc增加，F(xiàn)e3CⅡ數(shù)量增加，網(wǎng)壁增厚。200倍以下的顯微鏡下觀察3%～4%硝酸酒精溶液3%～4%硝酸酒精溶液顯微組織：F+Fe3CⅢ由于碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同，呈現(xiàn)出不同的組織狀態(tài)。以夾具夾持的方法增大試樣的尺寸，以便握持0218%≤Wc＜0.σb（抗拉強(qiáng)度）：Wc≤0.顯微組織：P+L’d+Fe3CⅡ儀器：XJP-3C(雙目)金相顯微鏡；

顯微組織:P+F由于Fe3C、F和P的體積質(zhì)量都很相近，因此截面比可視為質(zhì)量比，利用杠桿原理公式就可以估算出一個(gè)未知亞共析鋼合金的Wc

Wc=QP×0.77%+QF×0.008%≈QP×0.77%

20鋼45鋼亞共析鋼0.0218%≤Wc＜0.77%

FPFP20鋼45鋼FPFPXJP-3C雙目金相顯微鏡構(gòu)造共析鋼Wc=0.采用鑲嵌機(jī)，鑲嵌材料選用膠木粉或電玉粉5%，QFe3C=11.拋光時(shí)間不應(yīng)過長(zhǎng)，2~5min為宜。以夾具夾持的方法增大試樣的尺寸，以便握持Wc對(duì)力學(xué)性能的影響：共晶白口鐵Wc=4.400~500的顯微鏡下觀察金相砂紙由粗到細(xì)，2004006008001000，每次換砂紙應(yīng)旋轉(zhuǎn)90°后再磨儀器：XJP-3C(雙目)金相顯微鏡；200倍以下的顯微鏡下觀察XJP-3C雙目金相顯微鏡構(gòu)造而Fe3C也是共晶Fe3C和Fe3CⅡ二者混合在一起。在不同的放大倍數(shù)下珠光體呈現(xiàn)出不同的組織形態(tài)材料：T12鋼顯微組織：Fe3CⅡ+P

共析鋼Wc

=0.77％材料：T8鋼顯微組織：PP：是由F和Fe3C交替排列而成的片層狀組織。其中，QF=88.5%，QFe3C=11.5%。兩者經(jīng)硝酸酒精浸蝕后均呈亮白色，但F電極電位低，易受腐蝕，略呈凹陷；而Fe3C電極電位高，不易溶解而凸起。FFe3C在不同的放大倍數(shù)下珠光體呈現(xiàn)出不同的組織形態(tài)1000倍以上的顯微鏡下觀察400~500的顯微鏡下觀察200倍以下的顯微鏡下觀察珠光體500×P材料：T12鋼顯微組織：Fe3CⅡ+PFe3CⅡ呈網(wǎng)狀分布在原奧氏體晶界上。并且隨著Wc增加，F(xiàn)e3CⅡ數(shù)量增加，網(wǎng)壁增厚。過共析鋼

0.77%＜Wc＜2.11%

P

Fe3CⅡPFe3CⅡ

當(dāng)鐵碳合金的Wc>2.11％時(shí)，碳主要是以Fe3C的方式存在，因其斷口呈白色，又稱為白口鑄鐵。根據(jù)含碳量的不同又分為亞晶白口鐵、共晶白口鐵和過共晶白口鐵。白口鑄鐵共晶白口鐵過共晶白口鐵

4.3％

4.3％~6.69％亞共晶白口鐵2.11％~4.3％共晶白口鐵Wc

=4.3％顯微組織：L’d在室溫下L’d是P和Fe3C的機(jī)械混合物。由亮白色的Fe3C基體上分布的是暗黑色斑點(diǎn)和細(xì)條狀的P，這種組織統(tǒng)稱為L(zhǎng)’d

。而Fe3C也是共晶Fe3C和Fe3CⅡ二者混合在一起。PFe3CL’dL’d亞共晶白口鐵2.11％＜Wc

<4.3％顯微組織：P+

L’d+Fe3CⅡ黑色的斑點(diǎn)和細(xì)條以及亮白色的基體是L’d，P呈暗黑色枝晶狀，F(xiàn)e3CⅡ與共晶Fe3C混成一體。PL’dPL’d

過共晶白口鐵

4.3％＜Wc≤6.69％顯微組織：L’d+Fe3CⅠ黑色的斑點(diǎn)和細(xì)條以及亮白色的基體是L’d，亮白色寬白直條狀的是Fe3CⅠ。

Fe3CⅠL’dFe3CⅠL’dWc對(duì)力學(xué)性能的影響：HBS(硬度)Wc↑

HBS↑σb（抗拉強(qiáng)度）：

Wc≤0.9%Wc↑

σb↑

Wc＞0.9%Wc↑

σb↓

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