实验铁碳合金平衡组织观察实验报告

精密机械制造基础实验报告

信息工程学院光机电测控专业13级1班 学号 姓名 (合作者 ) 实验日期 实验室

考勤情况 预习情况 操作情况 序号 成绩判定 教师签名 数据处理 实验二 车刀几何角度的测量

实验项目名称：铁碳合金平衡组织观察 实验项目性质：普通

所属课程名称：机械制造基础实验 实验计划学时：2

一、 实验目的

1．了解金相样品的制备方法；

2．了解不同成分铁碳合金的平衡组织；

3．掌握铁碳合金中成分、组织和性能之间的变化规律； 4．学会使用金相显微镜。

二、 实验内容和要求

1．熟悉金相显微镜的开机、转换放大倍数、调节焦距的注意事项及使用方法，熟悉铁碳合金相图相关知识；

2．观察不同的铁碳合金（碳钢及铸铁）在平衡状态下的显微组织，确定所观察组织的所属类型，分析各类成分合金的组织形成过程；

3．根据观察到的不同铁碳合金（碳钢及铸铁）在平衡状态下的显微组织，画出其显微组织的示意图；

4．了解随着铁碳合金中含碳量的变化，分析其合金组织和性能的变化。

三、 实验主要仪器设备和材料

金相显微镜；金相试样一套；金

实验一 铁碳合金平衡组织观察

一、实验目的

1、了解金相显微镜的基本原理，掌握常用显微镜的使用方法。 2、研究和了解铁碳合金（碳钢及白口铸铁）在平衡状态下的显微组织。

3、分析成分（含碳量）对铁碳合金显微组织的影响，从而加深理解成分、组织与性能之间的相互关系。 二、 概述

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。我们可根据Fe-Fe3C相图来分析铁碳合金在平衡状态下的显微组织（如图1所示）。

图1 按组织分区的Fe-Fe3C相图

铁碳合金的平衡组织主要是指碳钢和白口铸铁组织，其中碳钢是工业上应用最广的金属材料，它们的性能与其显微组织密切有关。此外，对碳钢和白口铸铁显微组织的观察和分析，有助于加深对Fe-Fe3C相图的理解。

从Fe-Fe3C相图上可以看出，所有碳钢和白口铸铁的室温组织均由铁素体（F）和渗碳体（Fe3C）这两个基本相所组成。但是由于含碳量不同，铁素体和渗碳体的相对数量、析出条件以及分布情况均有所不同，因而呈现各种不同的组织形态。

用浸蚀剂显露的碳钢和白口铸铁，在金相显微镜下具有下面几种基本组织组成物。

（1）铁素体（

实验五 铁碳合金平衡组织的观察与分析

一、实验目的

1．熟悉铁碳合金在平衡状态下的显微组织特征。 2．了解由平衡组织估算亚共析钢含碳量的方法。

二、实验说明

研究铁碳合金的平衡组织是分析钢铁材料性能的基础。所谓平衡组织，是指合金在极其缓慢冷却条件下得到的组织。如图5-1所示。

图5-1 Fe— Fe3C平衡组织相图

由Fe— Fe3C相图可以看出，铁碳合金的室温平衡组织均由铁素体、渗碳体[由分从液体中直接析出的一次渗碳体（Fe3CⅠ）；从奥氏体中析出的二次渗碳体（Fe3CⅡ）；从铁素体中析出的三次渗碳体（Fe3CⅢ）]两个基本相所组成，但对不同含碳量的铁碳合金，由于铁素体和渗碳体的相对数量、析出条件、形态与分布不同，从而使各类铁碳合金在显微镜表现出不同的组织形貌。

1．工业纯铁

工业纯铁是指含碳量低于0.02％的铁碳合金，其显微组织由铁素体和三次渗碳体所组成。经4%硝酸酒精溶液浸蚀后铁素体晶粒呈亮白色块状，晶粒和晶粒之间显出黑线状的晶界。三次渗碳体呈不连续的小白片位于铁素体的晶界处。

2．共析钢

共析钢是指含碳量0.77％的铁碳合金。共析钢的显微组织全部由珠光体组成。在平衡条件下，珠光体是铁素体和渗碳体的片状机械混合物，经4%硝酸酒

实验五 铁碳合金平衡组织的观察与分析

一、实验目的

1．熟悉铁碳合金在平衡状态下的显微组织特征。 2．了解由平衡组织估算亚共析钢含碳量的方法。

二、实验说明

研究铁碳合金的平衡组织是分析钢铁材料性能的基础。所谓平衡组织，是指合金在极其缓慢冷却条件下得到的组织。如图5-1所示。

图5-1 Fe— Fe3C平衡组织相图

由Fe— Fe3C相图可以看出，铁碳合金的室温平衡组织均由铁素体、渗碳体[由分从液体中直接析出的一次渗碳体（Fe3CⅠ）；从奥氏体中析出的二次渗碳体（Fe3CⅡ）；从铁素体中析出的三次渗碳体（Fe3CⅢ）]两个基本相所组成，但对不同含碳量的铁碳合金，由于铁素体和渗碳体的相对数量、析出条件、形态与分布不同，从而使各类铁碳合金在显微镜表现出不同的组织形貌。

1．工业纯铁

工业纯铁是指含碳量低于0.02％的铁碳合金，其显微组织由铁素体和三次渗碳体所组成。经4%硝酸酒精溶液浸蚀后铁素体晶粒呈亮白色块状，晶粒和晶粒之间显出黑线状的晶界。三次渗碳体呈不连续的小白片位于铁素体的晶界处。

2．共析钢

共析钢是指含碳量0.77％的铁碳合金。共析钢的显微组织全部由珠光体组成。在平衡条件下，珠光体是铁素体和渗碳体的片状机械混合物，经4%硝酸酒

实验名称： 铁碳合金平衡组织的显微分析实验 实验类型： 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、实验步骤与实验结果必填） 五、讨论、心得（必填）

一、实验目的

1.熟悉室温时碳钢与白口铸铁平衡状态下的平衡组织，明确成分、组织之间的关系； 2.熟悉金相显微镜的操作。

二、实验原理

在室温下铁碳合金的基本相是铁素体和渗碳体，不同碳含量的合金，在组织上差异仅是这两个基本相的相对量、形态及分布的不同。

(一)铁碳合金室温下基本组织组成物的显微组织特征 1.铁素体是碳溶于α-Fe的间隙固溶体。在室温下其溶碳量几乎等于零，所以其显微组织与纯铁相同，浸蚀后呈白色多边形晶粒，晶界呈黑色网络状。

2.渗碳体是具有复杂晶格结构的间隙化合物，其含碳量为6.69%。浸蚀后呈亮白色。

3.珠光体是铁素体和渗碳体组成的细密机械混合物。在平衡状态下，其含碳量为0.77%。珠光体有片层状和球状两种，片层状珠光体的显微组织不同的放大倍数下观察到的情况有所不同。

4.低温莱氏体是珠光体和渗碳体组成的机械混合物，在平衡状态下，其

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。

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

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

实验一 铁碳合金平衡组织地显微分析及观察

一．实验目地

1．认识不同成分地铁碳合金在平衡状态下地组织形态. 2．加深理解铁碳合金地化学成分－组织－性能之间地关系.

3．分析含碳量对铁碳合金显微组织地影响. 二．实验原理

在金相显微镜下观察到地金属内部结构称为显微组织,平衡状态地显微组织是指合金在极为缓慢地冷却条件下所得到地组织.铁碳合金地平衡组织主要指碳钢和白口铸铁.从铁碳合金状态图上可以看出,所有碳钢和白口铸铁地室温均由铁素体（F）和渗碳体(Fe3C)这两个基本相所组成.但由于碳地质量分数不同,铁素体和渗碳体地相对数量.析出条件以及分布情况均有所不同,因而呈现出各种不同地组织状态. 在金相显微镜下铁碳合金地几种基本组织：

1．铁素体（F） 它是碳溶于α-Fe中地间隙固溶体.在金相显微镜观察为白色晶粒,亚共析钢中地铁素体呈块状分布,随着钢中含碳量地增加,铁素体数量减少,其形状也由多边形块状逐渐变成在珠光体边界呈断续网状分布.

2．渗碳体（Fe3C） 它是铁和碳形成地化合物,其碳地质量分数为6.69%,抗浸蚀能力较强,经3-5%硝酸酒精溶液浸市蚀后呈亮白色,若用苦味酸钠溶液浸

实验一 铁碳合金平衡组织地显微分析及观察

一．实验目地

1．认识不同成分地铁碳合金在平衡状态下地组织形态. 2．加深理解铁碳合金地化学成分－组织－性能之间地关系.

3．分析含碳量对铁碳合金显微组织地影响. 二．实验原理

在金相显微镜下观察到地金属内部结构称为显微组织,平衡状态地显微组织是指合金在极为缓慢地冷却条件下所得到地组织.铁碳合金地平衡组织主要指碳钢和白口铸铁.从铁碳合金状态图上可以看出,所有碳钢和白口铸铁地室温均由铁素体（F）和渗碳体(Fe3C)这两个基本相所组成.但由于碳地质量分数不同,铁素体和渗碳体地相对数量.析出条件以及分布情况均有所不同,因而呈现出各种不同地组织状态. 在金相显微镜下铁碳合金地几种基本组织：

1．铁素体（F） 它是碳溶于α-Fe中地间隙固溶体.在金相显微镜观察为白色晶粒,亚共析钢中地铁素体呈块状分布,随着钢中含碳量地增加,铁素体数量减少,其形状也由多边形块状逐渐变成在珠光体边界呈断续网状分布.

2．渗碳体（Fe3C） 它是铁和碳形成地化合物,其碳地质量分数为6.69%,抗浸蚀能力较强,经3-5%硝酸酒精溶液浸市蚀后呈亮白色,若用苦味酸钠溶液浸

材料科学基础实验报告

金相显微镜的使用和铁碳合金平衡组织观察

【实验目的】

1、了解金相显微镜的光学原理和构造，并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；

2、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；

3、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；

4、利用所学知识和实验仪器自己打磨45#钢，进行观察其显微组织。

【实验原理】

一、金相显微镜

金相显微镜结构包括：底座组、粗微动调焦机构、物镜转换器、载物台、目镜管组、物镜与目镜这六个主要部分。工作原理：由灯泡发出—束光线，经过聚光镜组及反光镜，被会聚在孔径光栏上，然后经过聚光镜组，再度将光线聚集在物镜的后焦面上。最后光线通过物镜，用平行光照明标本，使其表面得到充分均匀的照明。从物体表面散射的成象光线，复经物镜、辅助物镜片、半透反光镜、辅助物镜片、棱镜与半五角棱镜，造成一个物体的放大实象。该象被目镜再次放大。 二、铁碳合金

所有碳钢和白口铸铁在室温下的组织均由铁素体（F）和渗碳体（FeC）这两个基本相所组成。只是因含碳量不同，铁素体和渗碳体的相对数量、析出条件以及分布