1、實(shí)驗(yàn)3-碳合金平衡組織觀察，一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、識(shí)別和研究平衡狀態(tài)下的鐵-碳合金(碳鋼和白口鑄鐵)組織；2、分析碳含量對(duì)鐵碳合金微觀結(jié)構(gòu)的影響，進(jìn)一步了解組成、組織和特性之間的相互關(guān)系。其次，鐵碳合金的微觀結(jié)構(gòu)是研究鋼鐵材料特性的基礎(chǔ)。鐵碳合金平衡狀態(tài)下的組織是指合金在極慢冷卻條件下(例如退火狀態(tài))獲得的組織，相變過(guò)程通過(guò)Fe-fe3c相圖進(jìn)行，因此可以根據(jù)此相圖分析鐵碳合金的平衡組織。如圖3-1 Fe-fe3c相圖和圖3-1所示，所有碳鋼和白色鑄鐵的組織包括兩個(gè)基本階段：鐵素體(f)和滲碳體(FeC)。只是隨著碳的數(shù)量，鐵素體和滲碳體的相對(duì)數(shù)量、析出條件及分布各不相同，因此見表4-1。碳鋼和白色

2、鑄鐵在室溫下是各種鐵碳合金的組織，(1)鐵素體(f)是碳的固溶體，鐵素體的中心立方晶格。具有磁性和良好的可塑性，硬度低。3-4%硝酸酒精熔體腐蝕后，用顯微鏡分析淺色多邊形晶粒：亞共析鋼中鐵素體的塊狀；碳量接近共晶成分時(shí)，鐵氧體在珠光體周圍分布間歇的網(wǎng)狀紗。(2)滲碳體(FeC)是碳量為6.67%的鐵和碳形成的化合物。如果被3%到4%的硝酸酒精溶液腐蝕，則滲碳體呈亮白色，如果被苦味的鈉溶液腐蝕，則滲碳體為黑色，鐵氧體仍為白色。這可以區(qū)分鐵氧體和滲碳體。此外，根據(jù)鐵碳合金組成和形成條件，滲碳體(初級(jí)相)直接從液體中析出，白口鑄鐵的厚條；二次滲碳體(二次相)沿奧氏體晶界分布在網(wǎng)絡(luò)上，球形化退火，滲碳

3、體呈顆粒狀。(3)珍珠巖休(p)是鐵氧體和滲碳體的機(jī)械混合物，蝕刻后可觀察兩種不同的組織形式。1)片狀珠片是鐵休和滲碳體交替排列的片狀組織，被硝酸醇溶液侵蝕后，在不同放大倍率的顯微鏡下可以看到具有不同特性的片狀組織。高倍率時(shí)(照片4-1)，在珠光體里可以清楚看到平行的寬sethilhuh(西蒂休)和細(xì)sementem(塞門泰)。比例低(照片4-2)時(shí)，顯微鏡的識(shí)別能力小于semen片厚度，因此只能看到一條黑線，實(shí)際上表示semen緊。如果組織更精細(xì)，比例更低，珍珠巖層就不會(huì)區(qū)分，而是變成黑色。(2)球形珠光體球珠休組織的特征是白色的鐵氧體基體上均勻分布著白色的滲碳體粒子，其邊界為黑色，如圖4-

4、3所示。上述各組織成分的機(jī)械性質(zhì)見表4-2。(4)萊氏體(l)室溫下由珍珠巖、二次滲碳體、共晶滲碳體組成的機(jī)械混合物。這是碳量為4.3%的液體共晶白口鑄鐵在1147 共晶反應(yīng)下形成的共晶體(奧氏體和共熔體)，奧氏體在持續(xù)冷卻時(shí)會(huì)析出二次晶體，在723 分解成珍珠體。因此，萊氏體的微觀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是在明亮的白色滲碳體基底上有暗黑色斑點(diǎn)和細(xì)條紋的珠光體在上層分布。表4-2各類組織成分的力學(xué)性能，鐵碳合金可根據(jù)組織的特點(diǎn)和碳含量分為：工業(yè)純鐵、鋼和鑄鐵三大類別。(a)含有工業(yè)純鐵0.02%碳含量的鐵碳合金，通常被稱為由鐵氧體和三叉滲碳體組成的兩相組織。照片4-4顯示了工業(yè)純鐵的顯微結(jié)構(gòu)。其中黑線是鐵氧

5、體的晶界，亮白色矩陣是鐵氧體的不規(guī)則等角模。晶界有少量的3次滲碳，顯示白色的不連續(xù)網(wǎng)狀，所以量不多的情況也有。，(b)鋼的部分1，亞共晶鋼的亞共析鋼含有0.02 0.8%范圍的碳，其組織由鐵素體和珠光體組成，隨著其含量的增加，鐵素體的數(shù)量逐漸減少，珠光體的數(shù)量相應(yīng)增加，照片4-5，4-6為亞共析鋼的顯微組織，亮白色為鐵素體，暗黑色為珍珠。這兩者的相對(duì)量可以用杠桿定律來(lái)求出。例如，碳含量為0.45%的鋼(45鋼)的珠光體的相對(duì)含量為p(%)=56%，鐵氧體的相對(duì)含量為f (%)=100%=44%。另外，通過(guò)顯微鏡直接觀察珠光體和鐵素體的各個(gè)區(qū)域百分比，可以粗略計(jì)算鋼的碳含量。例如，在顯微鏡下，如

6、果觀察到50%的面積是珍珠巖，50%的面積是鐵素體，則這條河的碳含量為c%=0.4%(室溫下鐵素體的碳含量極小，0.0008%左右是不可忽視的)，即40鋼。2，共晶鋼碳含量0.8%碳鋼，被稱為共析鋼的單珠光體，顯微結(jié)構(gòu)圖。3、共晶鋼0.8%以上的含碳碳鋼稱為共析鋼。室溫下，該組織由珠光體和二次滲碳體組成。河流中的碳含量越多，二次滲碳體的數(shù)量就越多。照片-1.2%含碳共晶鋼的顯微結(jié)構(gòu)。組織中存在片狀珠光體和網(wǎng)絡(luò)二次滲碳體。侵蝕后的珍珠巖是深黑色，二次滲碳體是白色網(wǎng)狀。根據(jù)微觀結(jié)構(gòu)，為了區(qū)分共析鋼的網(wǎng)狀二次細(xì)彈體和亞共析鋼的網(wǎng)狀鐵氧體，二次細(xì)麻體可以被黑網(wǎng)染色，鐵氧體和珠光體可以被保持白色晶粒的苦

7、鈉溶液腐蝕，如圖4-7b所示。(3)鑄鐵1，共晶白口鑄鐵，碳量為4.3%的白色鑄鐵稱為超共晶白口鑄鐵，在室溫下，微結(jié)構(gòu)由1號(hào)滲碳體和萊氏體組成。用硝酸酒精溶液腐蝕后，可以在顯微鏡下觀察到像照片4-10一樣，在深色斑點(diǎn)狀的萊氏體基板上分布著明亮的白色粗板材的滲碳體。三、實(shí)驗(yàn)方法指南1、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和材料(1)金屬顯微鏡；(2)金獎(jiǎng)地圖集；(3)各種鐵合金的微觀樣品(表4-3)，表4-3，2，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟(1)，實(shí)驗(yàn)前學(xué)生要復(fù)習(xí)講課內(nèi)容，閱讀實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)的整理論；(2)在顯微鏡下觀察分析了4-3鐵-碳合金的平衡組織，識(shí)別了鋼和鑄鐵組織形態(tài)的特征，并根據(jù)Fe-fe3c相圖分析了各合金的形成過(guò)程；建立組件、組織之間的相互關(guān)系概念。(3)繪制觀察到的微結(jié)構(gòu)的示意圖時(shí)，要掌握組織形態(tài)的典型特征，用圖形表示。(4)根據(jù)微結(jié)構(gòu)近似法測(cè)定準(zhǔn)共晶鋼的碳含量：c%=，式：p和f分別為珠光體和鐵素體的面積(%)。四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求(1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?2)收集觀察到的微結(jié)構(gòu)的照片，顯示材料名稱、碳含量、侵蝕劑和比例，然后用箭頭顯示成分的名稱。(3)根據(jù)觀察到的微