实验十铁碳合金显微组织的观察及分析
铁碳合金的显微组织及分析
铁碳合金的显微组织及分析材科095 陈国滔 40930366引言：铁碳合金的平衡组织是指铁碳合金在极为缓慢的冷却条件下所得到的组织。
铁碳合金主要包括碳钢和白口铸铁，其室温组成相由铁素体和渗碳体这两个基本相所组成。
由于含碳量不同，铁素体和渗碳体的相对数量、析出条件及分布状况均有所不同，因而呈现各种不同的组织形态。
通过此次实验，分析含碳量对铁碳合金显微组织的影响，从而加深理解成分、组织和性能之间的相互关系。
一、铁碳合金在金相显微镜下具有的四种基本组织1、铁素体（F ）铁素体是碳溶解于α-Fe 中的间隙固溶体。
工业纯铁用4%硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下呈现明亮的等轴晶粒；亚共析钢中铁素体呈块状分布；当含碳量接近共析成分时，铁素体则呈现断续的网状分布于珠光体周围。
2、渗碳体（）渗碳体是铁与碳形成的金属间化合物，其含碳量为6.69%，质硬而脆，耐蚀性强，经4%硝酸酒精浸蚀后，渗碳体仍呈亮白色，而铁素体浸蚀后呈灰白色，由此可区别铁素体和渗碳体。
渗碳体可以呈现不同的形态：一次渗碳体直接由液体中结晶出，呈粗大的片状；二次渗碳体由奥氏体中析出，常呈网状分布于奥氏体的晶界；三次渗碳体由铁素体中析出，呈不连续片状分布于铁素体晶界处，数量极微，可忽略不计。
3、珠光体（P ）珠光体是铁素体和渗碳体呈层片状交替排列的机械混合物。
经4%硝酸酒精浸蚀后，在不同放大倍数的显微镜下可以看到具有不同特征的珠光体组织。
当放大倍数较低时，珠光体中的渗碳体看到的只是一条黑线，甚至珠光体片层因不能分辨而呈黑色。
4、莱氏体（Ld'）莱氏体在室温时是珠光体和渗碳体所组成的机械混合物。
其组织特征是在亮白色渗碳体基底上相间地分布着暗黑色斑点及细条状珠光体。
二、铸铁与石墨化1.石墨化的三阶段：● 第一阶段：液相中析出石墨（先共晶） ● 中间阶段：奥氏体中直接析出石墨 ● 第二阶段：共析转变中析出石墨3Fe C2.相图三、各种铁碳合金在室温下的显微组织四、不同成分的铁碳合金在室温下的显微组织见表五、实验数据六、实验数据分析1.工业纯铁在室温下具有单相铁素体的组织，显微组织中的褐色线条是铁素体的晶界，亮白色的基底是铁素体的不规则等轴晶粒，在某些晶界处可以看到不连续的片状三次渗碳体。
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。
铁碳合金显微组织观察实验报告
铁碳合金显微组织观察实验报告一、实验目的1、熟悉铁碳合金平衡状态下的显微组织特征。
2、掌握根据铁碳相图分析不同成分铁碳合金的结晶过程及室温组织。
3、学会使用金相显微镜观察并识别各种铁碳合金的显微组织。
二、实验设备及材料1、金相显微镜。
2、不同成分的铁碳合金试样（如工业纯铁、亚共析钢、共析钢、过共析钢、亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁等）。
3、金相砂纸、抛光机、腐蚀剂（如 4%硝酸酒精溶液）等。
三、实验原理铁碳合金的平衡组织是指在极其缓慢冷却的条件下所得到的组织。
根据铁碳相图，铁碳合金在室温下的平衡组织由铁素体（F）、珠光体（P）、渗碳体（Fe₃C）三种基本相组成。
工业纯铁的含碳量小于 00218%，其显微组织为单相铁素体。
亚共析钢的含碳量在 00218%至 077%之间，其组织由铁素体和珠光体组成。
随着含碳量的增加，珠光体的含量逐渐增多。
共析钢的含碳量为 077%，其组织全部为珠光体。
过共析钢的含碳量在 077%至 211%之间，其组织由珠光体和二次渗碳体组成。
亚共晶白口铸铁的含碳量在 211%至 43%之间，其组织由珠光体、二次渗碳体和莱氏体组成。
共晶白口铸铁的含碳量为 43%，其组织为莱氏体。
过共晶白口铸铁的含碳量大于 43%，其组织由一次渗碳体和莱氏体组成。
通过对不同成分铁碳合金的显微组织观察，可以确定其成分，并分析其性能。
四、实验步骤1、制备试样取样：从不同成分的铁碳合金材料上截取合适尺寸的试样。
镶嵌：对于尺寸较小的试样，采用镶嵌的方法将其固定在镶嵌材料中，以便后续的磨制和抛光。
磨制：依次使用不同粗细的金相砂纸对试样进行磨制，每更换一次砂纸，应将试样旋转 90°，并将上一道砂纸的磨痕完全去除，直至试样表面平整、光滑，且磨痕方向一致。
抛光：将磨制好的试样在抛光机上进行抛光，直至试样表面光亮如镜，无任何磨痕和划痕。
2、腐蚀试样用酒精清洗抛光后的试样表面，去除表面的油污和杂质。
铁碳合金平衡组织的显微分析实验
“铁碳合金平衡组织的显微分析实验”实验报告一、实验目的（1）熟悉室温下碳钢与白口铸铁平衡状态下的显微组织，明确成分-组织之间的关系。
（2）进一步熟悉金相显微镜的操作。
二、实验原理碳钢与白口铸铁在室温下，其平衡状态下的组织中的基本组成相均为铁素体与渗碳体。
但是由于碳含量及处理不同，它们的数量、分布及形态有很大不同，因此在金相显微镜下观察不同铁碳合金，其显微组织也就有很大差异。
碳含量小于0.02%的铁碳合金称为工业纯铁。
碳含量小于0.006%的工业纯铁显微组织为单相铁素体；碳含量大于0.006%的工业纯铁的显微组织为铁素体和极少量的三次渗碳体。
根据碳含量的不同，碳钢可分为亚共析钢、共析钢和过共析钢三类。
碳含量为0.77%的铁碳合金为共析钢。
其显微组织为片状渗碳体分布于铁素体基体上的机械混合物——珠光体；碳含量小于0.77%的铁碳合金称为亚共析钢。
其显微组织为铁素体和珠光图。
碳含量大于0.77%的铁碳合金称为过共析钢。
其显微组织为珠光体和二次渗碳体。
碳含量大于2.11%的铁碳合金为铸铁，不含石墨只含渗碳体相的铸铁称为白口铸铁。
碳含量为4.3%铁碳合金称为共晶白口铸铁。
室温下其组织为珠光体和渗碳体的机械混合物——莱氏体。
碳含量小于4.3%铁碳合金称为亚共晶白口铸铁。
其显微组织为莱氏体、珠光体和二次渗碳体。
碳含量大于4.3%铁碳合金称为过共晶白口铸铁。
其显微组织为莱氏体和一次渗碳体。
三、实验装置及试件金相显微镜、碳钢和白口铸铁平衡组织金相试样一套、金相图谱、材料检索表。
四、实验步骤（1）领取金相试样一套和金相图谱一本（注意不可用手触摸材料面及显微镜镜头）；（2）打开金相显微镜电源（若有变压器须先接变压器后接电源）；（3）用金相显微镜调整光圈并调焦后逐个观察金相试样的显微组织（观察T8钢时需用400x目镜，其它用100x目镜），并仔细观察其特征。
（4）选取5个符合要求的适宜的不同材料画出其显微组织（所画的组织要有代表性；组织中组成物的大小与放大倍数一致，其数量与合金成为相符合；对每个图应按要求标注，记录其序号、材料、状态、浸蚀剂与金相组织，用指引线指明组织组成物的名称）。
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。
铁碳合金平衡组织分析实验报告
实验报告铁碳合金平衡组织观察和分析一、实验目的1．了解并熟悉金相显微镜的使用方法2．通过观察和分析，熟悉铁碳合金在平衡状态下的显微组织。
3. 了解铁碳合金中的相及组织组成物的本质、形态及分布特征。
加深对铁碳合金的成分、组织和性能之间关系的理解。
二、实验内容1．观察表中所列金相样品的显微组织，研究每一个样品的组织特征，并联系铁碳相图分析其组织形成过程。
编号材料工艺浸蚀剂1 工业纯铁退火4％硝酸酒精溶液2 亚共析钢（20钢）退火4％硝酸酒精溶液3 亚共析钢（45钢）退火4％硝酸酒精溶液4 共析钢（T8钢）退火4％硝酸酒精溶液5 亚共晶白口铸铁铸造4％硝酸酒精溶液6 过共晶白口铸铁铸造4％硝酸酒精溶液三、实验报告要求1.画出所观察样品的显微组织示意图。
用箭头和代表符号标明各组织组成物，并注明试样编号、材料名称、热处理状态、放大倍数和浸蚀剂。
2.根据所观察的组织，说明碳含量对铁碳含金的组织和性能影响的大致规律。
四、思考题渗碳体有哪几种？它们的形态有什么差别？附录二金相试样的制备金相样品的制备一般包括取样、镶嵌、磨制、抛光、浸蚀等工序。
现简述如下：一、取样和镶嵌取样部位及观察面的选择，必须根据被分析材料或零件的失效分析特点、加工工艺的性质，以及研究目的等等因素来确定。
进行失效分析研究时，应在失效部位完整地取样。
对于轧材，研究非金属夹杂物的分析和材料表面缺陷时，应垂直于轧制方向（即横向）取样；研究夹杂物的类型、形状、材料变形度、带状组织等时，应平行于轧制方面上（即纵向）取样。
对热处理后的零件，因为组织较均匀可任意选择取样部位和方向；对于表面处理过的零件，在表面部位取样，要能较全面地观察到整个表面层的变化。
取样时要注意方法，要避免因取样导致观察面的组织变化。
一般软材料可用锯、车等方法；硬材料可用水冷砂轮切片机场割或电火花线切割；硬而脆的材料则可用锤击；大件可用氧割。
等等。
试样大小一般以手拿操作方便即可（如直径10~15mm，高10mm的圆柱体）。
实验十铁碳合金显微组织的观察与分析
实验十铁碳合金显微组织的观察与分析前言铁碳合金是以铁为主，加入少量碳而形成的合金，具有多种相结构和组织。
其价格低，易加工，在实际生产中得到了广泛的应用。
而铁碳合金的显微组织是研究和分析贴碳材料性能的基础。
本次试验在进一步熟悉铁碳相图的基础上，达到掌握珠光体、铁素体、莱氏体、渗碳体等相和组织的成分、形貌特征的LI的，同时学分分析各组织的形成过程，了解碳含量对各相及组成物的形貌和相对量的影响。
摘要在充分理解Fe-Fe3C相图的基础上，对不同成分铁碳合金的显微组织进行观察，并全面的分析了碳钢、白口铸铁不同显微组织的形成过程及铁碳合金的进本组织的形貌特征，对铁碳合金和Fe-Fe3C进行了概括性的分析与总结。
关键词铁碳合金Fe-Fe3C相图钢白口铸铁一、实验设备与材料实验设备：光学显微镜9 T12钢，退火4%硝酸酒精 10白口铸铁亚共晶白口铁 2. 14~4. 3 4%硝酸酒精 11 共晶白口铁 4. 3 4%硝酸酒精 12过共晶白口铁4. 3、6. 674%硝酸酒精二、Fe-Fe 3C 相图及典型铁碳合概述铁碳合金相图是研究铁碳合金的基础，山于碳含量高于6. 69%的铁碳合金脆 性大，因而只研究Fe-Fe 3C 部分。
如下图所示的Fe-FeC 体系相图中，存在液相、 固溶体相8 (Fe), a (Fe), Y (Fe)及0 ~Fe3C 相。
根据组织特征则有奥氏体(A),铁 素体(F), §铁素体、渗碳体或夜析渗碳体(Fe 3C.).二次渗碳体(Fe 3C,.).三次渗 碳体(FeC 珠光体(P)、莱氏(Ld)、变态莱氏体(Ld ，)和液体(L)。
相图中三条平衡线表示三个恒温反应。
1493°C 发生包晶反应，此次试验不做研究。
1148 °C 发 生共品反应： LoA+Fe3C 共 品反应形成奥 氏体与渗碳体 的共晶混合物, 称为莱氏体 (Ld)。
冷却至室 温后莱氏体中 的奥氏体转变 为珠光体，此时 莱氏体为变态莱氏体(Ld')。
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实验十铁碳合金显微组织的观察及分析总结报告班级：冶金E111姓名：杨泽荣学号：41102010摘要：依据铁碳相图分析了不同成分铁碳合金及其形貌特征,解释了如何鉴别细网状铁素体和网状渗碳体，冷却速度对组织形貌和相对量有无影响，各类铸铁的组织对性能有何影响等问题。
关键词：铁碳合金组织形貌铁碳相图1 实验设备与材料光学显微镜，标准试验样品若干2 实验原理2.1 铁碳相图2.2铁碳组织组成物铁素体:碳在体心立方铁中的固溶体δ–Fe（C）和α-Fe（C），通常也成δ铁素体和α铁素体。
奥氏体:碳在面心立方铁的固溶体γ-Fe（C）珠光体:奥氏体从高温缓慢冷却时发生共析转变所形成的，其立体形态为铁素体薄层和碳化物(包括渗碳体)薄层交替重叠的层状复相物。
广义则包括过冷奥氏体发生珠光体转变所形成的层状复相物。
在珠光体中铁素体占88%,渗碳体占12%,由于铁素体的数量大大多于渗碳体,所以铁素体层片要比渗碳体厚得多.在球化退火条件下,珠光体中的渗碳体也可呈粒状,这样的珠光体称为粒状珠光体。
莱氏体:莱氏体是液态铁碳合金发生共晶转变形成的奥氏体和渗碳体所组成的共晶体，其含碳量为ωc＝4.3％。
当温度高于727℃时，莱氏体由奥氏体和渗碳体组成，用符号Ld表示。
在低于727℃时，莱氏体是由珠光体和渗碳体组成，用符号Ld’表示，称为变态莱氏体。
渗碳体: Fe 和C 形成的化合物2.3含碳量不同情况下的析出相及其组织形貌。
根据组织特点及含碳量的不同，铁碳合金可分为工业纯铁、钢和铸铁三大类。
钢又可根据含碳量分为亚共析钢、共析钢、过共析钢；铸铁根据含碳量也可分为亚共晶白口铁、共晶白口铁、过共晶白口铁。
⑴工业纯铁纯铁在室温下具有单相铁素体组织。
含碳量＜0. 02 %的铁碳合金通常称为工业纯铁，它为两相组织，即由铁素体和极少量的三次渗碳体组成。
显微组织中的黑色线条是铁素体的晶界，亮白色的基底是铁素体的不规则等轴晶粒，在某些晶界处可以看到不连续的薄片状三次渗碳体。
⑵亚共析钢亚共析钢的含碳量在0.02%～0.77%范围内，其显微组织是由铁素体和珠光体组成。
用4%的硝酸酒精浸蚀后，铁素体为亮白色，珠光体为暗黑色。
随着含碳量的增加，组织中的铁素体量逐渐减少，而珠光体的量不断增加；当含碳量大于0.60%时，铁素体由块状变成网状分布在珠光体的周围。
根据含碳量，可以由杠杆定律求得铁素体和珠光体的相对量。
另外，由显微镜中观察铁素体和珠光体各自所占面积的百分数，可近似地计算出钢的含碳量，即，碳含量≈P×0.77%，其中P为珠光体所占面积百分数。
⑶共析钢含碳量为0.77%的碳钢称为共析钢，它由单一的珠光体组成。
⑷过共析钢过共析钢的含碳量在0.77%～2.11%，它在室温下的组织由珠光体和二次渗碳体组成。
钢中含碳量越多，二次渗碳体数量就越多。
经硝酸酒精浸蚀后，二次渗碳体呈亮白色网分布在珠光体的周围。
⑸亚共晶白口铸铁含碳量是 2.11%～4.3%，在室温下的组织由珠光体、二次渗碳体和变态莱氏体所组成。
经硝酸酒精浸蚀后，组织呈现：暗黑色的树枝状的珠光体（枝晶态）和斑点状变态莱氏体，二次渗碳体的空间位置是在珠光体的周围，但形态上与共晶渗碳体无法区分。
⑹共晶白口铸铁含碳量为 4.3%，室温下的组织由单一的变态莱氏体组成。
经浸蚀后，显微组织为暗黑色粒状或条状珠光体分布在亮白色的渗碳体的基底上。
有时通俗地称为“斑点组织”。
⑺过共晶白口铁含碳量为4.3%～6.69%，在室温下的组织是一次渗碳体和变态莱氏体。
经浸蚀后，一次渗碳体呈亮白色的粗大条片状分布于斑点状的变态莱氏体的基底上。
2.4铸铁的分类及分类标准根据碳在铸铁中存在形式的不同，铸铁可分为：1.白口铸铁碳除少数溶于铁素体外，其余的碳都以渗碳体的形式存在于铸铁中，其断口呈银白色，故称白口铸铁。
目前白口铸铁主要用作炼钢原料和生产可锻铸铁的毛坯。
2.灰口铸铁碳全部或大部分以片状石墨存在于铸铁中，其断口呈暗灰色，故称灰口铸铁。
3.麻口铸铁碳一部分以石墨形式存在，类似灰口铸铁；另一部分以自由渗碳体形式存在，类似白口铸铁。
断口中呈黑白相间的麻点，故称麻口铸铁。
这类铸铁也具有较大硬脆性，故工业上也很少应用。
根据铸铁中石墨形态不同，铸铁可分为：1.灰口铸铁铸铁中石墨呈片状存在。
2.可锻铸铁铸铁中石墨呈团絮状存在。
它是由一定成分的白口铸铁经高温长时间退火后获得的。
其机械性能（特别是韧性和塑性）较灰口铸铁高，故习惯上称为可锻铸铁。
3.球墨铸铁铸铁中石墨呈球状存在。
它是在铁水浇注前经球化处理后获得的。
这类铸铁不仅机械性能比灰口铸铁和可锻铸铁高，生产工艺比可锻铸铁简单，而且还可以通过热处理进一步提高其机械性能，所以它在生产中的应用日益广泛铸铁经不同程度石墨化后所得到的组织2.5纯金属及单相合金的腐蚀是一个化学溶解的过程。
由于晶界上原子排列不规则，具有较高自由能，所以晶界易受腐蚀而呈凹沟，使组织显示出来，在显微镜下可以看到多边形的晶粒。
若腐蚀较深，则由于各晶粒位向不同，不同的晶面溶解速率不同，腐蚀后的显微平面与原磨面的角度不同，在垂直光线照射下，反射进入物镜的光线不同，可看到明暗不同的晶粒。
两相合金的腐蚀主要是一个电化学腐蚀过程。
两个组成相具有不同的电极电位，在腐蚀剂中，形成极多微小的局部电池。
具有较高负电位的一相成为阳极，被溶入电解液中而逐渐凹下去；具有较高正电位的另一相为阴极，保持原来的平面高度。
因而在显微镜下可清楚地显示出合金的两相。
常用侵蚀剂：硝酸酒精溶液适用范围:碳钢及低合金钢，能清晰的显示铁素体晶界苦味酸酒精溶液适用范围：碳钢及低合金钢，能清晰的显示珠光体和碳化3实验过程观察如下合金的显微组织图并画出示意图4实验结果及讨论4.1 20钢显微组织图说明：黑色部分为珠光体，白色部分为铁素体。
由于放大倍数不够，珠光体片层结构不明显。
凝固过程：Wc≈0.20%的奥氏体 ,缓冷至GS 线对应的温度时 ,开始从奥氏体中析出铁素体.随着温度的下降与铁素体的不断析出 ,奥氏体的含碳量逐渐增多.铁素体和奥氏体的含碳量分别沿GP 线和 GS 线变化, 冷至 PS K 线对应的温度(727 ℃)时 ,奥氏体发生共析转变 ,生成珠光体. 当冷至 PS K 线对应温度时 ,发生共析转变 ,生成珠光体.。
由杠杆原理知，铁素体含量约为75.9%。
4.2 45钢显微组织图说明：黑色部分为珠光体，白色部分为铁素体。
由于放大倍数不够，珠光体片层结构不明显。
凝固过程：Wc≈0.45%的奥氏体 ,缓冷至GS 线对应的温度时 ,开始从奥氏体中析出铁素体.随着温度的下降与铁素体的不断析出 ,奥氏体的含碳量逐渐增多.铁素体和奥氏体的含碳量分别沿GP 线和 GS 线变化, 冷至 PS K 线对应的温度(727 ℃)时 ,奥氏体发生共析转变 ,生成珠光体. 当冷至 PS K 线对应温度时 ,发生共析转变 ,生成珠光体.。
由杠杆原理知，铁素体含量约为42.0%。
4.3 60钢显微组织图说明：黑色部分为珠光体，白色部分为铁素体。
由于放大倍数不够，珠光体片层结构不明显。
凝固过程：Wc≈0.45%的奥氏体 ,缓冷至GS 线对应的温度时 ,开始从奥氏体中析出铁素体.随着温度的下降与铁素体的不断析出 ,奥氏体的含碳量逐渐增多.铁素体和奥氏体的含碳量分别沿GP 线和 GS 线变化, 冷至 PS K 线对应的温度(727 ℃)时 ,奥氏体发生共析转变 ,生成珠光体. 当冷至 PS K 线对应温度时 ,发生共析转变 ,生成珠光体.。
由杠杆原理知，铁素体含量约为25.7%。
4.4 T12钢说明：图中片层状结构为珠光体，白色线为晶界凝固过程：Wc≈1.2%的奥氏体 ,缓冷至 ES线对应的温度时 ,奥氏体中的含碳量达到饱和而开始析出二次渗碳体.随着温度的下降 ,二次渗碳体不断析出 ,致使奥氏体的含碳量逐渐减少 ,奥氏体的含碳量沿 ES 线变化.当冷却到 PS K线对应的温度时奥氏体碳质量分数减至 0. 77 % ,发生共析转变 ,生成珠光体。
由于硝酸酒精溶液侵蚀，显示出白色晶界。
4.5 亚共晶白口铁说明：基体为黑白相间分布的变态莱氏体，黑色树枝状为初晶奥氏体转变成的珠光体，白色为二次渗碳体与共晶渗碳体连在一起，不易分辨。
凝固过程：11 % < Wc < 4. 3 %的液态合金 ,由液体缓冷到 A C线对应的温度时 ,从液相中开始结晶出奥氏体.随温度的降低 ,不断结晶出奥氏体 ,其成分沿固相线A E线变化,液相的成分沿液相线 A C 线变化.冷至 ECF线对应的温度(1148 ℃)时 ,奥氏体中Wc = 2. 11 % ,在随后的冷却过程中奥氏体析出二次渗碳体 ,其成分沿 ES 线变化.冷至 PS K 线对应的温度(727 ℃)时 ,发生共析转变 ,生成珠光体. 液相冷至 ECF线对应的温度(1 148 ℃)时 ,达到共晶点( Wc = 4. 3 %) ,发生共晶转变 ,生成高温莱氏体 ,再冷至 PS K线对应的温度(727 ℃)时 ,高温莱氏体转变为低温莱氏体.4.6 过共晶白口铁说明：基体为黑白相间的变态莱氏体，白色板条部分为一次渗碳体凝固过程： Wc > 4. 3 %的铁碳合金 ,由液体缓冷到 CD线对应的温度时 ,从液相中开始结晶出一次渗碳体.冷至 ECF线对应的温度(1 148 ℃)时 ,剩余液相成分达到共晶点成分( Wc = 4. 3 %) ,发生共晶转变 ,生成高温莱氏体 ,再冷至 PSK线对应的温度(727 ℃)时 ,高温莱氏体转变为低温莱氏体.4.7 其他组织样品显微组织图在后附图中有分析5 思考题5.1为什么石墨会有不同的形态？化学成分、冷却速度和凝固条件的不同使得石墨在铸铁组织中呈现不同的形态。
5.2 如何得到不同形态的石墨？控制不同的冷却速度就可以得到不同形态的石墨。
5.3 什么是球化处理、孕育处理？球化处理是铸铁在铸造时处理合金液体的一种工艺，用来获得球状石墨，从而提高铸铁的机械性能，形成的铸铁中碳主要以球状石墨形式存在，称为球墨铸铁。
球化处理工艺有多种，冲入法，钟罩法，喂丝法等等孕育处理是指在凝固过程中，向液态金属中添加少量其它物质，促进形核、抑制生长，达到细化晶粒的目的。
5.4 石墨的形态不同对力学性能的影响。
石墨数量越多，尺寸越大，石墨对基体的削弱作用也愈大。
如果组织中的石墨呈现无规则的片状，会使铸铁的力学性能下降，这种铸铁叫做灰口铸铁，灰口铸铁的石墨越均匀，越细越好。
如果组织中的石墨呈现团絮状，对基体的割裂作用要比灰口铸铁小的多，韧性和强度都高于灰口铸铁，这样的铸铁叫做展性铸铁。
如果组织中石墨成球状，可减少应力的集中，其强度，韧性更高，叫做球墨铸铁。
5.5 石墨化的三阶段按照铁碳相图可将铸铁的石墨化分为三个温度阶段。