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《工程材料及热处理》 实验指导书 机械与能源工程系实验6 铁碳合金平衡状态的显微组织分析 一、实验目的 1、认识铁碳合金平衡组织的特征，初步识别各种铁碳合金在平衡状态下的显微组织。 2、分析和认识碳钢的含碳量与其平衡组织的关系。 3、进一步认识对平衡状态下碳钢的成分、组织、性能间的关系。 二、实验原理 碳钢和铸铁是工业上最重要、最基本、应用最广的金属材料，通常把钢和铸铁统称为铁碳合金，他们的性能与组织有着密切的关系，因此熟悉并掌握它们的组织，对于合理使用钢铁材料具有十分重要的实际指导意义，也是对钢铁材料使用者最基本的要求。 1、（F）和渗碳体（Fe3C）组成。但是，由于碳质量分数的不同、结晶条件的差别，铁素体和渗碳体的相对数量、形态、分布的混合情况均不一样，因而呈现各种不同特征的组织组成物。 80HBS～120HBS800HV以上，但其强度、塑性都很差，是一种硬而脆的相。 珠光体：是由铁素体片和渗碳体片相互交替排列形成的层片状组织。经3%～5%酒精溶液浸蚀后，在显微镜下观察其组织中的铁素体和渗碳体都呈白亮色，而铁素体和渗碳体的相界被浸蚀后呈黑色线条。实际上，珠光体在不同放大倍数的显微镜下观察时，具有不大一样的特征。190～230HBS，且随层间距的变小硬度升高。强度较好，塑性和韧性一般。 莱氏体：在室温下是珠光体700HV，性脆。它一般存在于含碳量大于2.11%的白口铸铁中，在某些高碳合金钢的铸造组织中也常出现。　 三、实验仪器和用具 1、光学金相显微镜 2、各种铁碳合金的平衡组织标准金相试样 四、实验方法与步骤 1、在显微镜下仔细观察辨认下表中所列试样组织，研究每个样品的组织特征，并结合铁碳相图分析其组织形成过程。 表5-1 钢铁平衡组织试样 材料 碳质量分数w(C)/% 处理方法 组织 亚共析钢 0.0218~0.77 退火 铁素体+珠光体 共析钢 0.77 退火 片状珠光体 过共析钢 0.77~2.11 退火 珠光体+渗碳体（Ⅱ） 亚共晶白口铸铁 2.11~4.3 铸态 珠光体+莱氏体+渗碳体（Ⅱ） 共晶白口铸铁 4.3 铸态 莱氏体 过共晶白口铸铁 4.3~6.69 铸态 渗碳体（Ⅰ）+ 莱氏体 2、绘出所观察样品的显微组织示意图（绘在规定的圆圈内），并用箭头和代表符号标明各组织组成物。注意要点是，绘图时要抓住各种组织组成物形态的特征，用示意的方法去画。绘制组织示意图一律用铅笔，绘制组织图必须在实验室内完成。 3、实验结束后将显微镜照明灯关闭，交回试样，清整实验场地。 五 、实验分析及结论 1、实验目的。 2、实验内容。 3、画出所观察组织示意图，示意图按统一规格画，并标明各组织。 材料名称 金相组织 处理方法 放大倍数 浸 蚀 剂 4、根据所观察的组织，说明碳含量对铁碳合金的组织和性能影响的大致规律。 六、注意事项 1、在观察显微组织时，可先用低倍全面地进行观察，找出典型组织，然后再用高倍放大，对部分区域进行详细观察。 2、在移动金相试样时，不得用手指触摸试样表面或将试样表面在载物台上滑动，以免引起显微组织模糊不清，影响观察效果。 3、画组织示意图时，应抓住组织形态的特点，画出典型区域的组织。注意不要将磨痕或杂质画在图上。 七、思考题 1、渗碳体有哪几种？它们的形态有什么差别？ 2、珠光体组织在低倍观察和高倍观察时有何不同？ 3、怎样区别铁素体和渗碳体组织？  1、布氏硬度试验原理 布氏硬度值的大小就是压痕单位面积上所承受的压力。单位为kg/mm2或N/mm2，但一般不标出。硬度值越高，表示材料越硬。 设压痕深度为h则压痕球面积为 试样硬度值为： 式中 ——施加的载荷，kg或N； ——压头（钢球）直径，mm； ——压痕直径，mm； ——压痕面积，mm2。 布氏硬度试验方法和技术条件有相应的国家标准。表6-1为布氏硬度的试验规范。实际测定时，应根据金属材料种类、试样硬度范围和厚度的不同，按照标准试验规范，选择钢球直径、载荷及载荷保持时间。 表6-1 布氏硬度试验规范 布氏硬度值范围(HBS) 试样厚度 /㎜ 载荷P与钢球直径D的相互关系 钢球直径D /㎜ 载荷P /kgf 载荷保持时间t /s 黑 色 金 属 140～450 6～3 P=30D 10 3000 10 4～2 5 750 ＜2 2.5 187.5 ＜140 ﹥6 P=10D 10 1000 10 6～3 5 250 3＜ 2.5 62.5 有 色 金 属 ﹥130