机械制造实验报告铁碳合金平衡组织观察与分析

实验项目名称： 铁碳合金平衡组织观察与分析 一、 实验目的和要求（必填） 1. 通过观察和分析，熟悉铁碳合金在平衡状态下的显微组织，熟悉金相显微镜的使用； 2. 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； 3. 分析并掌握平衡状态下铁碳合金的组织和性能之间的关系。 二、 实验内容和原理（必填） 2 .1 概述 碳钢和铸铁是工业上应用最广的金属材料，它们的性能与组织有密切的联系，因此熟悉掌握它们的组织，对于合理使用钢铁材料具有十分重要的实际指导意义。 ⑴ 碳钢和白口铸铁的平衡组织 平衡组织一般是指合金在极为缓慢冷却的条件下(如退火状态)所得到的组织。铁碳合金在平衡状态下的显微组织可以根据 Fe—Fe3C 相图来分析。从相图可知，所有碳钢和白口铸铁在室温时的显微组织均由铁素体(F)和渗碳体(Fe3C)所组成。但是，由于碳含量的不同，结晶条件的差别，铁素体和渗碳体的相对数量、形态，分布和混合情况均不一样，因而呈现各种不同特征的组织组成物。碳钢和白口铸铁在室温下的平衡组织见表1。 表1 各种铁碳合金在室温下的平衡组织 合金类型 碳质量分数，ω(C) 显 微 组 织 工业纯铁 ≤0.0218% 铁素体(F) 碳钢 亚共析钢 共析钢 过共析钢 0.0218%---0.77% 0.77% 0.77%---2.11% 铁素体(F)+珠光体(P) 珠光体(P) 珠光体(P)+二次渗碳体(Fe3CⅡ) 白口铸铁 亚共晶白口铸铁 共晶白口铸铁 过共晶白口铸铁 2.11%---4.3% 4.3% 4.3%一 6.69% 珠光体(P)+二次渗碳体(Fe3CⅡ)+莱氏体(Ld＇) 莱氏体(Ld＇) 一次渗碳体(Fe3CⅠ) +莱氏体(Ld＇) a) 工业纯铁——室温时的平衡组织为铁素体(F)，F 为白色块状（如图 1 所示）； b) 亚共析钢——室温时的平衡组织为铁素体(F)+珠光体(P)，F 呈白色块状，P 呈层片状，放大倍数不高时呈黑色块状(如图 2 所示)。 碳质量分数大于 0.6％的亚共析钢，室温平衡组织中的 F 呈白色网状包围在 P 周围(如图 3 所示)； c) 共析钢——室温时的平衡组织是珠光体(P)，其组成相是 F 和 Fe3C(如图 4、5 所示)； d) 过共析钢——室温时的平衡组织为 Fe3CⅡ+P。在显微镜下，Fe3CⅡ呈网状分布在层片状 P 周围(如图 6 所示)； e) 亚共晶白口铸铁——室温时的平衡组织为 P+Fe3CⅡ+ Ld＇。Fe3CⅡ网状分布在粗大块状的 P 的周围，Ld＇ 则由条状或粒状 P 和 Fe3C 基体组成(如图 7 所示)； f) 共晶白口铸铁——室温时的平衡...