金相试样制备及显微组织观察

珠光体（P）
• 是由高温奥氏体冷却到723℃发行 共析反应所得到的F和Fe3C交替形成 的层片状组织。经3~5%硝酸酒精溶液 浸蚀后，在低的倍数下观察，其中铁 素体与渗碳体无法分辨，呈现黑色乌 云状，在中等倍数下观察，片状珠光 体中铁素体呈白亮色，而渗碳体呈黑 色条纹状，这是因为在片状珠光体中 铁素体片宽。
4、亚共析钢的含碳量估算
• 亚共析钢平衡组织为铁素体+珠光体。已知 珠光体平均含碳量为0.8%，如果忽略铁素 体中的碳份（723℃0.02%到室温0.006%的 变化），根据杠杆定律，从显微镜下观察 到珠光体含量面积百分数乘上0.8%即为碳 钢的含碳量。如显微组织中珠光体面积百 分数约占75%，则该试样含碳量约为 75%×0.8=0.6%。
2. 典型Fe-C合金平衡组织照片
图2 工业纯铁显微组织 图3 20号钢显微组织
• 45钢
图4 45钢
图5 60钢
图6 T12
图7 亚共晶白口铸铁
图8 共晶白口铸铁
图9 过共晶白口铸铁
3、铁素体与渗碳体的区别
• 铁碳合金平衡组织都是由铁素体和渗碳 体两相组成。F和Fe3C经3~5%硝酸酒精溶 液浸蚀后均呈白亮色，有时为了区别晶界 网状铁素体和渗碳体，可选用染色剂着色， 通常用碱性苦味酸钠水溶液（2克苦味酸、 25克氢氧化钠、100毫升水）煮沸15分钟， 渗碳体被染成黑色，铁素体仍为白色。由 此可区别F和Fe3C，这说明同一组织不同 的浸蚀剂浸蚀可显示不同的特征。
金相试样制备及 显微组织观察
指导教师：何力力
一、实验目的：
1. 掌握一般金相显微样品的制备过 程和基本方法。
2. 熟悉碳钢平衡组织的显微形貌特 征及识别方法。
二、实验内容
1. 每人制备一块显微观察样品。
用机械抛光法及一般化学浸蚀法制备金相 显微样品。
2. 在光学显微镜下，对制备好的样品进 行组织观察与分析
渗碳体（Fe3C）
• 渗碳体（Fe3C）铁和碳的一种化合物， 含碳量为6.67%，在铁碳合金中，当碳含量 超过其溶解度时，多余的碳就以Fe3C出现。
• 渗碳体的抗腐蚀能力较强，经3~5%硝 酸酒精溶液浸蚀后呈白亮色。Fe3CⅠ直接 从液体中析出，呈粗大条状分布在莱氏体 中。Fe3CⅡ由奥氏体中析出，由于量少而 沿奥氏体晶界析出，随后奥氏体变成珠光 体，故Fe3CⅡ呈网状分布在P的边界上。
• 在光学显微镜下对样品进行观察，研究每 一个样品的组织特征，并联系铁碳相图了 解其组织形成的过程。注意含碳量与金相 组织之间的关系。
• 待认识了各种组织之后，抓住特征，描绘 每个样品显微组织的示意图。
• 对未知亚共析钢样品进行含碳量的估算。
三、实验要求：
1. 实验材料及设备：
– 碳钢试样 – 各号金相砂纸 – 金属试样预磨机、抛光机 – 腐蚀剂：4%硝酸酒精 – 棉花球、竹夹子、电热吹风机 – 金相显微镜
四、实验步骤
1.样品制备：
1、试样的截取： 2、磨光 3、抛光
（1）机械抛光 （2）电解抛光 （3）化学抛光 （4）化学机械抛光 4、组织显露（浸蚀）
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2.组织观察
• 铁碳合金的基本组织及特征 奥氏体（A） 铁素体（F） 渗碳体（Fe3C） 珠光体（P） 莱氏体（Ld）
• 铁素体与渗碳体的区别 • 亚共析钢的含碳量估算
莱氏体（Ld）
• 是一个两相共晶组织，在723℃以上是 奥氏体和渗碳体共晶的机械混合物。在 723℃时，莱氏体发生共析反应，而变成珠 光体，所以室温下所观察的莱氏体组织是 渗碳体+珠光体的机械混合物，渗碳体中包 括共晶Fe3C和Fe3CⅡ，但由于连在一起而 分辨不开，经3~5%硝酸酒精溶液浸蚀后， Ld的组织特征是在白亮色Fe3C基体上分布 着许多黑色点状或条状的P。
铁素体（F）
• 碳溶解在α—Fe中的间隙固溶体。它的 溶碳量随着温度的改变而变化，其最大溶 碳量在723℃为0.02%。
• 经3~5%硝酸酒精溶液浸蚀后呈白色的 多边形晶粒，黑色网是晶粒边界。重浸蚀 后晶粒呈现明暗不同的颜色，这是由于各 晶粒的位向不同，显示出各晶粒具有不同 的耐腐蚀性。亚共析钢中，随着含碳量的 增加，珠光体量增加而铁素体量减少，当 铁素体量多时，它呈块状分布，而当钢的 含碳量接近共析成分时，F在P的边界上呈 网状分布。
五、实验内容讨论：
• 根据铁碳合金状态图，铁碳合 金随着含碳量及加热温度的变化， 可出现十几种不同的固态组织，其 中，奥氏体、铁素体、渗碳体、珠 光体和莱氏体是最常遇到的基本组 织，它们对确定碳钢和白口铁平衡 状态（退火）和近平衡状态（正火） 的组织和性能具有实际意义。
1.碳钢显微组织观察与分析
图1 Fe-C二元相图
奥氏体（A）
• 碳钢中的高温奥氏体组织，在光学 显微镜下呈多边形晶粒，基晶粒内部 往往出现平行的孪晶带，这是由于加 热和冷却过程中所产生的热应力使奥 氏体发生塑性变形所致。
• 奥氏体的硬度较低，约为HB170— 220，塑性好，所以钢在压力加工时， 都要加热到形成奥氏体温度。
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