金相组织观察原理

实验 铸铁的金相组织观察

一、实验目的

1．观察和研究灰铸铁、可锻铸铁及球墨铸铁的显微组织特征。 2．了解影响铸铁中石墨形态的因素。

二、概述

根据石墨的形态、大小和分布情况不同，铸铁分为：灰口铸铁（石墨呈片条

状）、可锻铸铁（石墨呈团絮状）和球墨铸铁（石墨呈圆球状）。 （一）灰口铸铁

灰口铸铁组织的特征是在钢的基体上分布着片状石墨。根据石墨化程度及基本组织的不同，灰口铸铁可分为：铁素体灰口铸铁，铁素体—珠光体灰口铸铁和珠光体灰口铸铁。

对灰口铸铁石墨形态的观察，应在未浸蚀的试样上进行。放大倍数为100倍。灰口铸铁石墨分布形状的说明见下表1。

表1

（二）可锻铸铁

可锻铸铁（又称韧性铸铁）是由白口铸铁经石墨化退火处理而得。其中渗碳体发生分解而形成团絮状石墨。按照基体组织不同，可锻铸铁分为铁素体可锻铸铁和珠光体可锻铸铁两类，如下图所示。

（三）球墨铸铁

在球墨铸铁组织中石墨呈圆球状。球状石墨的存在可使铸铁内部的应力集中现象得到改善，同时减轻了对基体的割裂作用，从而充分地发挥了基体性能的潜力，使球墨铸铁获得很高的强度和一定的韧性。如下图所示。

三、实验方法指导

（一）实验内容及步骤

1．各小组分别领取各种不同类型的铸铁材料试样。 2．在显微镜下进行观察，并分析其组织形态特

金相组织分析原理：采用定量金相学原理,由二维金相试样磨面或薄膜的金相显微组织的测量和计算来确定合金组织的三维空间形貌,从而建立合金成分、组织和性能间的定量关系。

金相组织分析原理

金相组织分析原理：

采用定量金相学原理，由二维金相试样磨面或薄膜的金相显微组织的测量和计算来确定合金组织的三维空间形貌，从而建立合金成分、组织和性能间的定量关系。

通俗的说就是热处理后会得到不同的组织，每种组织有自己的形貌特征。每种组织的耐腐蚀性也有差异，因此通过制样，腐蚀，微观组织会出现不同的衬度或者说灰度，也就是说腐蚀后的金相试样微观表面是坑坑洼洼的，很多沟壑。这样我们就能在金相显微镜下区分和识别各种组织了。

金相组织分析方式：

1．原材料检验：对原材料的冶金质量情况如偏析、非金属夹杂物分布类型与级别检查；对铸造材料的铸造疏松、气孔、夹渣组织均匀性检查；对锻造件的表面脱碳、过热、过烧、裂纹、变形等情况检查。

2．生产过程中的质量控制：金相分析可以提供调整工序及修改工艺参数的根据,指导生产,如热处理淬火加热温度、保温时问、冷却速度等是否合适（正确）；化学表面热处理工艺参数的控制；锻造的起始和终锻温度是否合适等。

3．产品质量检验：有些机械零件或产品除要求机械性能、物理性能指标外,

金相组织分析原理：采用定量金相学原理,由二维金相试样磨面或薄膜的金相显微组织的测量和计算来确定合金组织的三维空间形貌,从而建立合金成分、组织和性能间的定量关系。

金相组织分析原理

金相组织分析原理：

采用定量金相学原理，由二维金相试样磨面或薄膜的金相显微组织的测量和计算来确定合金组织的三维空间形貌，从而建立合金成分、组织和性能间的定量关系。

通俗的说就是热处理后会得到不同的组织，每种组织有自己的形貌特征。每种组织的耐腐蚀性也有差异，因此通过制样，腐蚀，微观组织会出现不同的衬度或者说灰度，也就是说腐蚀后的金相试样微观表面是坑坑洼洼的，很多沟壑。这样我们就能在金相显微镜下区分和识别各种组织了。

金相组织分析方式：

1．原材料检验：对原材料的冶金质量情况如偏析、非金属夹杂物分布类型与级别检查；对铸造材料的铸造疏松、气孔、夹渣组织均匀性检查；对锻造件的表面脱碳、过热、过烧、裂纹、变形等情况检查。

2．生产过程中的质量控制：金相分析可以提供调整工序及修改工艺参数的根据,指导生产,如热处理淬火加热温度、保温时问、冷却速度等是否合适（正确）；化学表面热处理工艺参数的控制；锻造的起始和终锻温度是否合适等。

3．产品质量检验：有些机械零件或产品除要求机械性能、物理性能指标外,

二：铁碳合金的金相显微组织观察

一、 实验目的

1. 熟悉碳钢和白口铸铁在平衡状态下的显微组织；

2. 熟悉各种工业用铸铁的显微组织特征和石墨存在的不同形态；

3. 运用Fe-C和Fe-Fe3C双重相图分析各种铸铁的石墨化及显微组织形成过程； 4. 观察碳钢经不同热处理后的基本组织； 5. 了解热处理工艺对钢组织和性能的影响； 6. 熟悉碳钢几种典型热处理组织—马氏体M、屈氏体T、索氏体S、回火马氏体M回火、回火屈氏体T回火、回火索氏体S回火等组织的形态及特征。

二、 预习要求

复习有关铁碳相图和热处理原理的有关内容。

三、 实验所需仪器设备

金相显微镜、标准试样

四、 实验原理

2.1铁碳合金的平衡组织

Fe-Fe3C相图是研究碳钢和白口铸铁的重要工具，也是分析这些合金在平衡状态或接近平衡状态下显微组织的基础。根据Fe-Fe3C相图，含碳量小于2.11%的合金称为碳钢，含碳量大于2.11%的合金称为白口铸铁。虽然这些合金在室温下的组成相都是铁素体和渗碳体，但由于各相的形态、数量和分布不同，它们的显微组织有很大差异。图2-1给出了按组织分区的Fe-Fe3C相图。

图2-1 按组织分区的Fe-Fe3C相图

2.1.1 工业纯铁在退火状态下的

实验原理：

质体：一类与碳水化合物的合成与贮藏密切有关的细胞器，它是植物细胞特有的结构。根据色素的不同，可将质体分成三种类型：叶绿体、有色体（或称杂色体）和白色体。

有色体内含有叶黄素和胡萝卜素，呈红色或橙黄色。它存在于花瓣和果实中，在番茄和辣椒（红色）果肉细胞中可以看到。可以使植物的花和果实呈红色或橘黄色。有色体主要功能是积累淀粉和脂类。

细胞壁根据形成的时间和化学成分的不同分成三层：胞间层、初生壁和次生壁，胞间层存在于细胞壁的最外面。初生壁是在细胞停止生长前原生质体分泌形成的细胞壁层，存在于胞间层内侧。次生壁是细胞停止生长后，在初生壁内侧继续积累的细胞壁层。在光学显微镜下，厚的次生壁层可以显出折光不同的三层：外层、中层和内层。

在初生壁上具有一些明显的凹陷区域，称为初生纹孔场。在初生纹孔场上集中分布着许多小孔，细胞的原生质细丝通过这些小孔，与相邻细胞的原生质体相连。这种穿过细胞壁，沟通相邻细胞的原生质细丝称为胞间连丝。

初生壁完全不被次生壁覆盖的区域，称为纹孔。纹孔如在初生纹孔场上形成，一个初生纹孔场上可有几个纹孔。一个纹孔由纹孔腔和纹孔膜组成，纹孔腔是指次生壁围成的腔，它的开口（纹孔口）朝向细胞腔。腔底的初生壁和胞间层部分即称纹

实验原理：

质体：一类与碳水化合物的合成与贮藏密切有关的细胞器，它是植物细胞特有的结构。根据色素的不同，可将质体分成三种类型：叶绿体、有色体（或称杂色体）和白色体。

有色体内含有叶黄素和胡萝卜素，呈红色或橙黄色。它存在于花瓣和果实中，在番茄和辣椒（红色）果肉细胞中可以看到。可以使植物的花和果实呈红色或橘黄色。有色体主要功能是积累淀粉和脂类。

细胞壁根据形成的时间和化学成分的不同分成三层：胞间层、初生壁和次生壁，胞间层存在于细胞壁的最外面。初生壁是在细胞停止生长前原生质体分泌形成的细胞壁层，存在于胞间层内侧。次生壁是细胞停止生长后，在初生壁内侧继续积累的细胞壁层。在光学显微镜下，厚的次生壁层可以显出折光不同的三层：外层、中层和内层。

在初生壁上具有一些明显的凹陷区域，称为初生纹孔场。在初生纹孔场上集中分布着许多小孔，细胞的原生质细丝通过这些小孔，与相邻细胞的原生质体相连。这种穿过细胞壁，沟通相邻细胞的原生质细丝称为胞间连丝。

初生壁完全不被次生壁覆盖的区域，称为纹孔。纹孔如在初生纹孔场上形成，一个初生纹孔场上可有几个纹孔。一个纹孔由纹孔腔和纹孔膜组成，纹孔腔是指次生壁围成的腔，它的开口（纹孔口）朝向细胞腔。腔底的初生壁和胞间层部分即称纹

一 汽车钢板弹簧金相组织分级图（×500）

图1 回火屈氏体 (1级) 图 2 回火屈氏体+少量贝氏体（2级）

图3 回火屈氏体+少量铁素体 (3级) 图4 回火屈氏体+少量贝氏体+少量铁素体（4级）

图5 回火屈氏体+铁素体+屈氏体 （5级）

二 马氏体组织

a板条状马氏体 B针状马氏体 c片状马氏体加残余奥氏体

三 莱氏体

四 粒状贝氏体

五 索氏体

汽车钢板弹簧金相组织及缺陷组织——黎方英

1、原材料金相组织及缺陷组织分析

材料:60Si2Mn 钢.处理情况:热轧状原材料.

组织分析:图1 a) ,金相组织为铁素体和片层珠光体.正常原材料组织. 图1 b) ,弹簧扁钢表面的脱碳. 图1 c) ,d) ,金相组织为带状铁素体和珠光体. 严重带状组织一般热处理工艺难以消除. 图1 e) ,弹簧扁钢表面的划痕,原材料表面缺陷. 图1 f) ,弹簧扁钢表面的碎裂,原材料表面缺陷的废品.

a)500×

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

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

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