铁碳合金相显微组织观察
实验一铁碳合金金相组织观察
实验⼀铁碳合⾦⾦相组织观察实验⼀铁碳合⾦⾦相组织观察⼀、实验⽬的1．认识铁碳合⾦的平衡组织。
2．了解含碳量对铁碳合⾦平衡组织的影响规律。
．⼆、概述1．⼯业纯铁(C<0．02％)，显微组织是单相铁素体，如图11.1。
2．碳钢随含碳量不同可分为：亚共析钢(含C<0．8％)；共析钢(含C：0．8％)，过共析钢(0．8％<含C<2．06％)。
共析钢的显微组织是⽚状铁素体和渗碳体的机械混合物，由于试⽚浸蚀后表⾯具有珍珠的光泽，故称为珠光体，其显微组织如图11.2图11.1 图11. 2材料：⼯业纯铁材料：T8(0．8％C)处理⽅法：退⽕热处理⽅法；退⽕腐蚀剂：4％HNO3，酒精溶液腐蚀剂：4％HNO3，酒精溶液显微组织：铁素体(⽩亮块是晶显微组织：珠光体，(⽩亮基体粒，⿊线是晶粒边界) 是铁素体，细夹条是渗碳体)放⼤倍数：100×放⼤倍数；400×图中的⽩亮基体是铁素体，细夹条是渗碳体，⿊线是铁素体和渗碳体的相界⾯。
如放⼤倍数低或⽚层过薄时，则看不到⽚层结构，⽽呈暗⿊⾊块状物。
亚共析钢的显微组织是由铁素体与珠光体组成。
铁素体是碳在⼀Fe中的固溶体，其组织是⽩亮⾊。
在亚共析钢中，随含碳量的增加铁素体量逐渐减少，如图11.3⾄共析成分时铁素体量接近于零，⽽形状亦由颗粒状逐渐变成⽹状分布于珠光体周围。
珠光体的量则随含碳量的增加逐渐增多，⾄共析成分时全部为珠光体组织。
过共析钢的显微组织由珠光体和⽹状渗碳体(⼆次渗碳体)组成。
渗碳体是碳和铁的化合物(Fe3C含碳量为6．67％)。
在过共析钢中，随含碳量的增加渗碳体的量增多，如图11.4。
图11. 3 图11. 4材料：20钢(0．2％C) 材料：T12钢(1．2％C)热处理⽅法：退⽕热处理⽅法：退⽕腐蚀剂：4％HNO3，酒精溶液腐蚀剂：4％HNO3酒精溶液显微组织：珠光体(暗⿊⾊块状) 显微组织：珠光体(暗⿊⾊基体) +铁素体(⽩有块，细+渗碳体(⽩亮细⽹)⿊线是铁素体晶界) 放⼤倍数：200×放⼤倍数：100×从T 12钢的显微组织中看出，⽤硝酸酒精溶液浸蚀后渗碳体是⽩亮的，⽽且是⽹状分布。
铁碳合金显微组织实验报告
铁碳合金显微组织实验报告铁碳合金显微组织实验报告引言：铁碳合金是一种重要的金属材料，广泛应用于工业生产中。
其性能与显微组织密切相关，因此对铁碳合金的显微组织进行研究至关重要。
本实验旨在通过光学显微镜观察和分析铁碳合金的显微组织，探究不同碳含量对其组织结构的影响。
实验方法：1. 样品制备：选取不同碳含量的铁碳合金样品，将其切割成适当大小的试样。
2. 粗磨：使用砂纸将试样表面的氧化物和污垢去除，使其表面平整。
3. 精磨：将试样放置在研磨机上，使用细砂纸进行研磨，直至试样表面光洁。
4. 腐蚀：将试样浸泡在盐酸溶液中，以去除试样表面的氧化膜。
5. 试样装备：将处理后的试样放置在显微镜载玻片上，用胶水固定。
6. 显微观察：使用光学显微镜对试样进行观察，并拍摄显微照片。
实验结果与分析：通过对不同碳含量的铁碳合金样品进行显微观察，我们观察到了不同的显微组织结构。
在低碳含量的合金中，我们可以看到大量的珠光体晶粒，这是由于碳在铁基体中的溶解度较低，无法形成大量的渗碳体。
而在高碳含量的合金中，我们可以观察到较多的渗碳体，这是由于高碳含量使得铁基体中的碳溶解度增大，渗碳体的形成得以促进。
另外，我们还观察到了铁碳合金中的珠光体和渗碳体的分布情况。
在低碳含量的合金中，珠光体晶粒较大且分布均匀，渗碳体相对较少。
而在高碳含量的合金中，渗碳体的数量明显增多，且分布不均匀，常出现团聚现象。
通过对实验结果的分析，我们可以得出以下结论：1. 铁碳合金的显微组织受碳含量的影响较大，低碳含量下以珠光体为主，高碳含量下以渗碳体为主。
2. 碳含量的增加会导致渗碳体的数量增多，且分布不均匀。
3. 铁碳合金的显微组织结构对其性能具有重要影响，珠光体晶粒的大小和分布均匀性与合金的强度和韧性密切相关。
结论：本实验通过光学显微镜观察和分析了不同碳含量的铁碳合金的显微组织结构。
实验结果表明，碳含量的增加会导致渗碳体的数量增多，且分布不均匀。
铁碳合金的显微组织结构对其性能具有重要影响，珠光体晶粒的大小和分布均匀性与合金的强度和韧性密切相关。
铁碳合金平衡组织观察
3-4%硝酸酒精溶液 ×450
3-4%硝酸酒精溶液 ×450
实验设备及材料 金相显微镜； 金相图册； 各种铁碳合金的显微样品
实验内容及步骤 验前学生应复习讲课中的有关内容和阅读实 验指导书, 为实验做好理论方面的准备； 在显微镜下观察和分析铁碳合金标准试样的 平衡组织, 识别钢和铸铁组织形态的特征, 根据 Fe-Fe3C相图分析各合金的形成过程；建立成 分、组织之间相互关系的概念。
纯铁的室温平衡组织(0.01C/%) 铁素体
45钢的室温平衡组织(0.45C/%) 铁素体+珠光体
T8钢的室温平衡组织(0.77C/%) 珠光体
T12钢的室温平衡组织(1.2C/%) 珠光体+二次渗碳体
亚共晶白口铸铁室温平衡组织
共晶白口铸铁室温平衡组织
过共晶白口铸铁室温平衡组织
铁碳合金标准试样的平衡组织
编号 1 2 3 4 5 6 7
材料 工业纯铁
45 T8 T12 亚共晶白口铁 共晶白口铁 过共晶白口铁
处理状态 退火 退火 退火 退火 铸造 铸造 铸造
侵蚀剂
放大倍数
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3-4%硝酸酒精溶液 ×450
3-4%硝酸酒精溶液 ×450
3-4%硝酸酒精溶液 ×450
3-4%硝酸酒精溶液 ×450
3-4%硝酸酒精溶液 ×450
绘出所观察的显微组织示意 图，画时抓住组织形态的典型特 征，并在图中表示出来。
根据显微组织近似确定亚共 析钢的含碳量: C%= (P×0.77)/ 100 + (F×0.0218)/100, 式中: P和F分别为珠光体和 铁素体所占面积（%）
实验报告要求 实验目的 画出所观察显微组织示意图，并注明材 料名称、含碳量、侵蚀剂和放大倍数， 显微组织画在直径为30-50mm的圆内， 并将组成物名称以箭头引出标明。
铁碳合金平衡组织观察实验
铁碳合金平衡组织观察实验铁碳合金是一种重要的金属材料，广泛应用于工业生产中。
其性能与组织密切相关，而组织的形成与平衡相变过程密切相关。
为了深入了解铁碳合金的平衡组织形成机制，科学家们进行了一系列的实验观察。
实验一：样品准备科学家们准备了一系列不同成分的铁碳合金样品，按照质量百分比控制了碳含量在0.02%到6.7%之间。
样品制备过程中需注意保持样品的纯净度，避免其他杂质的影响。
实验二：样品加热处理将样品置于高温炉中，进行加热处理。
加热过程中需控制加热速率，以免样品出现不均匀加热的情况。
通过控制加热温度和时间，科学家们可以模拟不同条件下的热处理过程。
实验三：金相显微镜观察经过加热处理后的样品，科学家们使用金相显微镜进行观察。
金相显微镜是一种特殊的显微镜，可以通过对样品进行酸蚀或电解抛光等处理，使得样品表面显露出不同的组织结构。
通过观察样品的显微组织，可以了解铁碳合金的相变规律和组织形成机制。
实验四：相图分析除了金相显微镜观察外，科学家们还进行了相图分析。
相图是描述材料相变行为的图表，可以直观地显示出不同组分和温度条件下的相变情况。
通过对铁碳合金的相图分析，可以确定相变温度和组织形成的规律。
实验五：数据分析与总结科学家们将实验得到的数据进行分析，并进行总结。
他们对不同成分和温度条件下的铁碳合金组织进行了详细的观察和比较，找出了组织形成的规律。
同时，他们也根据实验结果进行了理论分析和模拟计算，验证了实验观察的准确性。
通过以上一系列的实验观察，科学家们对铁碳合金的平衡组织形成机制有了更深入的了解。
他们发现，铁碳合金的组织形成与碳含量、温度和冷却速率等因素密切相关。
在不同条件下，铁碳合金可以形成不同的组织结构，如珠光体、渗碳体、马氏体等。
这些组织结构的形成直接影响着铁碳合金的性能。
铁碳合金平衡组织观察实验的结果对工业生产具有重要意义。
根据实验结果，可以确定合适的热处理工艺，以获得所需的组织结构和性能。
同时，也为铁碳合金的合金设计和优化提供了理论依据。
铁碳合金和铸铁显微组织观察
亚共析钢组织
过共析钢组织
过共晶白口铸铁组织
亚共晶白口铸铁组织
共晶白口铸铁组织
试验四：铸铁旳显微组织观察
一、试验目旳 观察与分析各类铸铁旳显微组织特征，辨认石
墨形态与详细类型，了解铸铁力学性能与组织间旳 关系。 二、试验内容与措施
在金相显微镜下观察多种铸铁旳显微组织，分 辨多种灰铸铁旳基体类型及石墨旳形态、大小、数 量与分布。并绘出多种铸铁旳显微组织示意图。
遇到试样），然后相反转动粗调焦手轮调整焦距，当视场亮度 增强时改用微调焦手轮，直至物象清楚为止。
4）调整孔径光栅和视场光栅，使物象质量最佳。 5）观察试样完毕，应立即关灯，以延长灯泡使用寿命。
（2）金相显微镜旳维护 1）细心操作，不许自行拆卸光学系统。
2）显微镜镜头及试样观察面禁止手接触，若镜 头中有灰尘可用镜头纸或软毛刷轻擦拭。
试验三：铁碳合金平衡组织观察与分析
一、试验目旳 1．进一步熟悉Fe—Fe3C相图，了解不同成份旳 铁碳合金在平衡状态下旳显微组织特征。 2．分析碳钢旳含碳量与其平衡组织间旳关系。 3．加深对平衡状态下铁碳合金旳成份、组织、性 能间关系旳了解。
二、试验原理
利用金相显微镜观察和研究金属内部旳组织和 缺陷旳措施称为显微分析。
珠光体 + 二次渗碳体 珠光体 + 二次渗碳体
+ 莱氏体 莱氏体
过晶白口铸铁
4.30-6.69
莱氏体 + 二次渗碳体
工业纯铁旳显微组织
20钢旳显微组织
45钢旳显微组织
45钢旳显微组织
65钢旳显微组织
T8钢旳显微组织
T8钢旳显微组织
T12钢旳显微组织
T12钢旳显微组织
亚共晶白口铁旳显微组织
铁碳合金平衡组织观察_2
铁碳合金平衡组织观察一、实验目的1、观察和识别铁碳合金在平衡状态下的显微组织；2、了解含碳量对铁碳合金显微组织的影响，从而加深理解成分、组织、性能之间的相互关系；3、熟悉金相显微镜的使用。
二、实验原理铁碳合金的显微组织是研究和分析钢铁材料性能的基础。
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。
我们可以根据Fe-Fe3C相图来分析铁碳合金在平衡状态下的显微组织。
铁碳合金的平衡组织主要是指碳钢和白口铸铁的室温组织。
铁碳合金其组织组成物为铁素体（F）、渗碳体（Fe3C）、珠光体（P）及莱氏体（Ld），它们的形貌因含碳量不同而改变。
按其含碳量与平衡组织的不同，可分为工业纯铁，碳钢及白口铸铁3类。
1. 工业纯铁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。
它是两相组织，即由F和少量Fe3C组成。
从显微组织可见，F为亮白色的不规则等轴晶粒，黑色线条是F的晶界。
2.碳钢碳钢含碳量在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。
(1)亚共析钢：含碳量在0.0218%~0.8%范围，其组织有F和P所组成。
随着含碳量的增加，P的数量增多，F的数量减少，P为F片和Fe3C片相间组成，显片层状。
经浸蚀（本实验所用浸蚀剂均为3%硝酸酒精溶液）后在显微镜下观察P呈黑色，F为白色。
(2)共析钢：含碳量为0.8%的碳钢称为共析钢，它由单一的P组成。
在显微镜下观察组织全部为层状P，它是F和Fe3C的共析组织。
(3)过共析钢：含碳量在0.8%~2.11%范围，其组织由P和Fe3CⅡ组成。
钢中的含碳量越多，Fe3CⅡ的数量越多。
在显微镜下观察基体为层状P呈黑色，晶界上的白色细网络状为Fe3CⅡ。
3.白口铸铁白口铸铁是含碳量为2.11%~6.69%范围内的铁碳合金，按其含碳量及平衡组织的不同，又可分为亚共晶白口铸铁，共晶白口铸铁和过共晶白口铸铁3种。
铁碳合金平衡组织的显微分析
铁碳合金平衡组织的显微分析铁碳合金是由铁和碳构成的合金，是工业中广泛应用的重要材料之一、铁碳合金的组织特点对其力学性能和热处理性能具有重要影响。
因此，对铁碳合金的显微组织进行分析是非常重要的。
铁碳合金的显微组织分析主要包括光学显微镜和扫描电子显微镜两种方法。
下面将结合这两种方法对铁碳合金的平衡组织进行分析。
铁碳合金的平衡组织主要包括珠光体、渗碳体和残余奥氏体。
光学显微镜是一种常见的显微分析方法，通过对样品进行打磨、腐蚀和显微观察，可以清晰的观察到铁碳合金的组织特征。
首先，通过光学显微镜观察，可以明显看到铁碳合金的珠光体组织。
珠光体是一种石墨化的组织，由球状的珠粒组成。
珠光体的颗粒大小和分布情况对铁碳合金的力学性能和热处理性能有着重要的影响。
接下来，通过光学显微镜还可以观察到渗碳体的存在。
渗碳体是一种碳在铁中的溶解度有限的组织，它以板状或带状的形式分布在铁基体中。
渗碳体的含量和分布情况对铁碳合金的硬度和耐磨性能有着重要的影响。
此外，在光学显微镜下还可以观察到残余奥氏体的存在。
残余奥氏体是在快冷过程中不能完全转变为珠光体的奥氏体。
其含量和分布情况对铁碳合金的韧性和硬度也有一定的影响。
然而，光学显微镜只能观察到宏观组织，对于一些细小的组织特征无法进行观察和分析。
这时候就需要扫描电子显微镜(SEM)来进一步分析。
扫描电子显微镜是一种表面观察的显微镜，通过扫描样品表面并感应到样品表面反射的电子来形成影像。
它具有高分辨率和高放大倍数的优点，可以观察到铁碳合金的细小组织特征，如碳化物颗粒的形状和分布情况。
通过扫描电子显微镜观察，可以发现铁碳合金中的碳化物颗粒往往呈片状或者棒状，并分布在铁基体中。
碳化物颗粒的形状和分布对铁碳合金的硬度和耐蚀性有着重要的影响。
除了显微镜分析外，还可以使用X射线衍射(XRD)和电子探针X射线显微镜(EPMA)对铁碳合金的组织进行分析。
XRD可以用于定性和定量分析组织相的成分和含量，而EPMA则可以用于元素的定量分析和元素的分布状况。
铁碳合金显微组织实验报告
铁碳合金显微组织实验报告实验目的本实验旨在通过显微组织分析的方法，研究铁碳合金的显微组织特征及其对材料力学性能的影响。
实验所需材料和设备•铁碳合金试样•金相显微镜•砂纸和抛光腊•金相试样制备设备（如研磨机、抛光机等）实验步骤步骤一：试样制备1.将铁碳合金试样切割成适当大小的样品块。
2.使用砂纸对试样进行粗磨，使其表面平整。
3.用抛光腊对试样进行抛光，直到获得光滑的试样表面。
步骤二：试样腐蚀1.将抛光后的铁碳合金试样放入适当的腐蚀剂中，如1%的酸溶液中。
2.控制腐蚀时间，通常为几分钟至几小时，以获得清晰的试样显微组织。
步骤三：试样显微组织观察1.从腐蚀液中取出试样，用去离子水冲洗干净，并用酒精吹干。
2.将试样放置在金相显微镜上，调整焦距和放大倍数。
3.观察试样的显微组织特征，如晶粒尺寸、晶界、相组成等。
步骤四：显微组织分析1.使用金相显微镜对试样进行拍照，记录试样显微组织的图像。
2.使用图像处理软件对显微组织图像进行分析，如测量晶粒尺寸、相含量等。
3.根据分析结果，进行显微组织特征的定量描述，并与材料力学性能进行关联。
实验结果与讨论通过显微组织分析，我们观察到铁碳合金试样的显微组织特征如下： 1. 晶粒尺寸较小且均匀分布。
2. 存在一定数量的晶界，晶界对应着晶格排列的断裂面。
3. 试样中出现了不同的相，如铁素体和珠光体，相的含量对试样的力学性能有一定影响。
根据显微组织特征的定量描述和分析结果，我们可以得出以下结论： 1. 较小而均匀的晶粒尺寸有利于提高材料的强度和硬度。
2. 晶界对于材料的韧性和断裂韧性有重要影响。
3. 不同相的含量和分布对材料的力学性能产生显著影响，进一步的研究可以帮助优化材料的性能。
结论本实验通过显微组织分析的方法，研究了铁碳合金的显微组织特征及其对材料力学性能的影响。
实验结果表明，铁碳合金试样具有较小而均匀的晶粒尺寸、晶界和不同相的存在。
这些显微组织特征对材料的强度、硬度、韧性和断裂韧性等力学性能产生重要影响。
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实验一、铁碳合金相显微组织观察
一、实验目的
1）观察碳钢和铸铁试样在平衡状态下的显微组织。
2）熟悉工业纯铁、灰口铸铁等材料的组织特征，了解各种工业用铸铁的显微组织特征。
并熟悉随含碳量的增加，组织的变化特征。
二、实验原理
通常将含碳量<2.11%的Fe-C合金称为钢，含碳量>2.11%的合金称为铸铁。
根据铁碳二元相图，它们在室温下的组成相都是铁素体和渗碳体，但它们在显微组织上有很大的差异。
三、实验器材
显微镜，供观察样品每组8块
四、实验内容
（1）画出铁碳合金状态图，并写出所观察组织成分构成；
（2）画出所观察样品的显微组织示意图（4个图），注明合金成分、放大倍数及各组织组成物的名称，说明其特征；
（3）用箭头标明相组成物和组织组成物的名称于组织图外；
（参考资料）
1、铁碳合金在室温下的显微组织特征
工业纯铁：含碳量<0.0218%的铁碳合金通常称为工业纯铁，它为两相组织，即由铁素体和三次渗碳体组成。
显微组织中黑色线条是铁素体的晶界、而亮白色基体是铁素体的多边形状等轴晶粒。
碳钢
共析钢：含碳量为0.77%的铁碳合金。
其显微组织由单一的共析珠光体组成。
亚共析钢：含碳量在0.0218%—0.77%范围内的铁碳合金。
其组织由先共析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，显微组织中亮白色为铁素体，暗黑色为珠光体。
过共析钢：含碳量在0.77%与2.11%之间的铁碳合金。
其组织由珠光体和先共析渗碳体（即二次渗碳体）组成。
钢中含碳量越多，二次渗碳体数量越多。
显微组织中存在片状珠光体和网络状二次渗碳体，经4%硝酸酒精浸蚀后珠光体呈暗黑色，而二次渗碳体则成白色网状。
白口铸铁：含碳量大于 2.11%的铁碳合金叫白口铸铁。
其中的碳以渗碳体的形式存在，断口呈白亮色而得此名。
亚共晶白口铸铁：含碳量<4.3%的白口铸铁称为亚共晶白口铸铁。
在室温下亚共晶白口铸铁的组织为珠光体+二次渗碳体+莱氏体。
用4%硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下呈现黑色枝晶状的珠光体和斑点状莱氏体，其中二次渗碳体与共晶渗碳体混在一起，不易分辨出来。
共晶白口铸铁：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4%硝酸酒精浸蚀后，在显微镜下，珠光体呈暗黑色细条或斑点状，共晶渗碳体呈亮白色。
过共晶白口铸铁：含碳量>4.3%的白口铸铁称为过共晶白口铸铁，在室温时的组织由一次渗碳体和莱氏体组成。
用4%硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下可观察到在带黑色斑点的莱氏体基体上分布着亮白色的粗大条片状的一次渗碳体。