金相显微镜的使用及铁碳合金平衡组织观察实验

金相显微镜的使用及铁碳合金平衡组织观察实验

一．实验目的

1.了解金相显微镜的光学原理和构造

2.初步掌握金相显微镜的使用方法及利用显微镜进行显微组织分析 3.识别和研究铁碳合金(碳钢和白口铸铁)在平衡状态下的显微组织

4.分析含碳量对铁碳合金显微组织的影响，加深理解成分、组织与性能之间的相互关系

二．实验原理

1． 金相显微镜能够实现放大晶体表面，帮助观察者看到肉眼无法直接看到的晶体

表面的组织形态

2. 铁碳合金根据组织特点及碳含量的不同，铁碳合金可分：工业纯铁、钢和铸铁三大类。 类 型 含碳量（C％） 纯铁 <0.02 铁素体 4％硝酸酒精溶液 碳 钢 共析钢 0.8 珠光体 亚共析钢 0.02—0.77 铁素体+珠光体 4％硝酸酒精溶液 4％硝酸酒精溶液 过共析钢 0.8～2.06 珠光体十二次渗碳体 4％硝酸酒精溶液 白 亚共晶白口铁 2.06～4.3 珠光体十二次渗碳体＋莱氏体 4％硝酸酒精溶液 显微组织 浸蚀剂 口 铸 铁 共晶白口铁 4.3 莱氏体 4％硝酸酒精溶液 过共晶白口铁 4.3—6.67 莱氏体+一次渗碳体 4％硝酸酒精溶液

3. 借助金相显微镜能够实现观察各种含碳量时铁碳组织晶体表面形态，加深大家对铁碳合金的认识及理解

三 .实验仪器及药品

金相显微镜；金相图册； 各种铁碳合金的显微样品

四. 实验注意事项

1. 金相显微镜属于精密仪器，使用时注意轻拿轻放，保护仪器 2. 观察样品时，要保护样品表面，防止磨划

3. 合理调节光圈大小及放大倍数，尽量拍摄到最清晰的显微组织图 4. 使用金相显微镜时，调节从小倍数物镜开始，以便快速调焦

五．实验步骤

1. 学习调节金相显微镜，了解各结构件使用方法，使用技巧及注意事项 2. 学习桌面上摄像软件的使用方法

3. 使用金相显微镜及摄像软件拍摄9组标准样品的显微组织 4. 提交拍摄照片

5. 关闭金相显微镜，套上外罩

六．实验结果展示

三号样品 45钢 （W(c)=0.45%） 3～4％硝酸酒精溶液 （×100倍） 三号样品 45钢 （W(c)=0.45%） 3～4％硝酸酒精溶液 （×400倍） 铁素体 珠光体 二号样品 20钢 W(c)=0.2%） 3～4％硝酸酒精溶液 （×100倍） 二号样品 20钢 W(c)=0.2%） 3～4％硝酸酒精溶液 （×400倍） 铁素体 珠光体 一号样品 工业纯铁（W(c)≈0.02%） 3～4％硝酸酒精溶液 （×100倍） 一号样品 工业纯铁（W(c)≈0.02%） 3～4％硝酸酒精溶液 （×400倍） 铁素体 四号样品65钢 （W(c)=0.65%） 3～4％硝酸酒精溶液 （×100倍） 五号样品 T8钢 （W(c)=0.80%） 3～4％硝酸酒精溶液 （×100倍） 六号样品 T12钢 （W(c)=1.2%） 3～4％硝酸酒精溶液 （×100倍） 珠光体 铁素体 四号样品65钢 （W(c)=0.65%） 3～4％硝酸酒精溶液 （×400倍） 珠光体 珠光体 五号样品 T8钢 （W(c)=0.80%） 3～4％硝酸酒精溶液 （×400倍） 珠光体 网状渗碳体六号样品 T12钢 （W(c)=1.2%） 3～4％硝酸酒精溶液 （×400倍） 七号样品 亚共晶白口铁（W(c) ≈2.5%） 3～4％硝酸酒精溶液 （×100倍） 八号样品 共晶白口铁 （W(c) =4.3%） 3～4％硝酸酒精溶液 （×100倍）

九号样品 过共晶白口铁 （W(c) ≈4.5%） 3～4％硝酸酒精溶液 （×100倍） 二次渗碳体 珠光体 莱氏体 七号样品 亚共晶白口铁（W(c) ≈2.5%） 3～4％硝酸酒精溶液 （×400倍） 珠光体 变态莱氏体组织 渗碳体 八号样品 共晶白口铁 （W(c) =4.3%） 3～4％硝酸酒精溶液 （×400倍） 变态莱氏体 一次渗碳体 九号样品 过共晶白口铁 （W(c) ≈4.5%） 3～4％硝酸酒精溶液 （×400倍） 七．分析和讨论

含碳量对铁碳合金的组织和性能的影响 组织： 性能：

1、切削加工性能：中碳钢的切削加工性能比较好，含碳量过低，不易断削，同时难于得到良好的加工表面；含碳量太高，硬度太大，对刀具磨损严重，也不利于切削。一般说来，钢的硬度为HB170~250时切削加工性能最好。 2、可锻性能：钢的可锻性与含碳量有直接关系，低碳钢的可锻性良好，随含碳量增加，可锻性逐渐变差。由于奥氏体塑性好，易于变形，热压力加工都加热到奥氏体相区进行，但始轧或始锻温度不能过高，以免产生过烧，而终轧或终锻温度又不能过低，以免产生裂纹。 3、铸造性能：共晶成分附近的合金结晶温度低，流动性好，铸造性能最好。越远离共晶成分，液、固相线的间距越大，凝固过程中越容易形成树枝晶，阻碍后续液体充满型腔，铸造性能变差，容易形成分散缩孔和偏析。 4、焊接性能：钢的塑性越好，焊接性能越好，所以低碳钢比高碳钢易于焊接。 5、热处理性能：对热处理性能来说，碳的影响更为明显。

八．实验后的感想和体会

通过本次试验，我学会了如何使用金相显微镜，并且通过对各种含碳量样品组织的观察，加深了对铁碳合金的认识。本次实验虽然操作简单，但是仍然有很多需要注意的细节，比如说对于金相显微镜调节的一些技巧。这次实验课让我熟练运用铁碳合金相图分析了室温下合金的各种组织形态，了解碳钢和白口铸铁的组织和性能变化。最后对于何老师的悉心指导，我表示衷心的感谢。谢谢老师！

七．分析和讨论

含碳量对铁碳合金的组织和性能的影响 组织： 性能：

1、切削加工性能：中碳钢的切削加工性能比较好，含碳量过低，不易断削，同时难于得到良好的加工表面；含碳量太高，硬度太大，对刀具磨损严重，也不利于切削。一般说来，钢的硬度为HB170~250时切削加工性能最好。 2、可锻性能：钢的可锻性与含碳量有直接关系，低碳钢的可锻性良好，随含碳量增加，可锻性逐渐变差。由于奥氏体塑性好，易于变形，热压力加工都加热到奥氏体相区进行，但始轧或始锻温度不能过高，以免产生过烧，而终轧或终锻温度又不能过低，以免产生裂纹。 3、铸造性能：共晶成分附近的合金结晶温度低，流动性好，铸造性能最好。越远离共晶成分，液、固相线的间距越大，凝固过程中越容易形成树枝晶，阻碍后续液体充满型腔，铸造性能变差，容易形成分散缩孔和偏析。 4、焊接性能：钢的塑性越好，焊接性能越好，所以低碳钢比高碳钢易于焊接。 5、热处理性能：对热处理性能来说，碳的影响更为明显。

八．实验后的感想和体会

通过本次试验，我学会了如何使用金相显微镜，并且通过对各种含碳量样品组织的观察，加深了对铁碳合金的认识。本次实验虽然操作简单，但是仍然有很多需要注意的细节，比如说对于金相显微镜调节的一些技巧。这次实验课让我熟练运用铁碳合金相图分析了室温下合金的各种组织形态，了解碳钢和白口铸铁的组织和性能变化。最后对于何老师的悉心指导，我表示衷心的感谢。谢谢老师！

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