(金属材料与热处理)模块五合金的结晶.ppt

实验一 金相显微试样的制备 一、实验目的 1.了解金相试样的制备过程。 2.掌握金相试样制备的基本方法。 二、实验概述 为了在金相显微镜下确切地、清楚地观察到金属内部的显微组织，金属试样必须进行精心的制备。试样制备过程包括取样、镶嵌、磨制、抛光、浸蚀等工序。 三、实验设备和仪器 金相砂纸、抛光机、抛光辅料、砂轮切割机、镶嵌机、电解槽及其辅料等。 实验一 金相显微试样的制备 四、金相试样的制备 1.取样 2.镶嵌 3.磨制 （1）粗磨（2）细磨 4.抛光 （1）机械抛光（2）电解抛光 （3）化学抛光 5.浸蚀 五、试验材料 六、实验报告要求 1.说明实验中金相试样制备的基本过程，详细说明操作的关键步骤。 2.说明此次实验所用材料的处理状态、观察时的放大倍数和对应的组织。 实验二 铁碳合金平衡组织的观察 一、实验目的 1.认识不同成分的铁碳合金在平衡状态下的组织形态。 2.加深理解和掌握铁碳合金的化学成分、组织、性能之间的关系。 3.了解金相显微镜的使用。 二、实验概述 利用金相显微镜观察金属的内部组织和缺陷的方法，称为显微分析法。 在显微镜下所观察到的组织称为显微组织。显微分析法是研究金属材料的重要方法之一。本实验主要利用显微分析法来观察和分析各种铁碳合金在平衡状态下的显微组织。 三、实验设备和仪器 金相显微镜、洛氏硬度计、读数放大镜和标准硬度块、标准试样。 实验二 铁碳合金平衡组织的观察 四、试样要求及实验操作要点 试样要求:在观察时无灰尘、无氧化、无划痕与磨痕，晶界腐蚀良好，能够清楚地观察到试样的显微组织结构 五、实验方法 六、实验报告 1.根据观察的铁碳合金的显微组织，画出所观察钢号的显微组织图，并将各组织组成物 名称用箭头引出标注。 2.根据观察到的铁碳合金的显微组织，试分析不同成分的铁碳合金的组织、性能之间的 差别，并填入表5 -3中。 铁碳合金相图 2.共析钢 (Wc 0.77% )②号合金 合金降温至1点，开始从液相中按匀晶转变结晶出奥氏体。到2点时完全结晶为奥氏体，2～3点为奥氏体，当达到3点时，开始发生共析转变，转变为珠光体。 3点以下珠光体组织中的铁素体开始析出三次渗碳体，由于三次渗碳体量很少，并且依附于共析渗碳体长大，在显微镜下几乎观察不到，所以最后得到由铁素体与渗碳体两相呈层片状排列形成的珠光体组织。 铁碳合金相图 铁碳合金相图 共析钢组织：珠光体。 珠光体中的铁素体与渗碳体两相的相对含量可用杠杆定律计算： 珠光体的显微组织 铁碳合金相图 3.亚共析钢(Wc0.0218~0.77%)以Wc为0.45%的③号合金为例 合金在1点以上为液相，在1～2点之间按匀晶转变结晶出δ固溶体，冷却到2点(1495℃)时，δ固溶体中碳的质量分数达到0.09%，液相中碳质量分数达到0.53%，此时液相与δ固溶体发生包晶转变，由于合金中碳的质量分数大于0.17%，所以包晶转变终了以后，还有过剩的液相存在。从2点冷却到3点，剩余的液相又以匀晶转变的形式继续结晶出奥氏体，所有奥氏体成分均沿 JE线变化。冷却到3点时，合金全部由碳质量分数为0.45%的奥氏体组成。单相奥氏体冷却到GS线上的4点时，开始在奥氏体晶界上析出铁素体，称为先共析铁素体。 铁碳合金相图 铁碳合金相图 随着温度的下降，铁素体量不断增多，而奥氏体量不断减少。铁素体中碳质量分数沿GP线变化，而剩余奥氏体中碳质量分数则沿 GS线变化。当温度接近5点时(727℃)，铁素体的成分接近 P点，剩余奥氏体中碳质量分数接近S点，剩余的奥氏体发生共析转变，形成珠光体。此时，钢的组织就由先共析铁素体+珠光体组成。5点以下，先共析铁素体将析出三次渗碳体，但其数量很少，可以忽略。故该合金的室温组织仍为铁素体与珠光体。 铁碳合金相图 铁碳合金相图 亚共析钢的结晶过程示意图： 亚共析钢的组织图： 黑色的是珠光体P 白色的是先共析铁素体F 随着含碳量的增加P增加 白色的铁素体F减少 亚共析钢的室温显微组织 铁碳合金相图 所有亚共析钢的组织都是由铁素体+珠光体组成的，随着碳质量分数的增加，珠光体的量增加而铁素体的量减少，两者的相对含量可以根据杠杆定律求得。 亚共析钢的室温组织是F+P，而珠光体P是（F+Fe3C）两相的混合组织，因此，亚共析钢的组织又可以写成为F+（F+Fe3C），F+P称为组织组成物，F+（F+Fe3C）称为相组成物，组织组成物和相组成物均可由杠杆定律来计算相对含量。 铁碳合金相图 以碳质量分数为0.45%的亚共析钢为例，分别计算组织组成物和相组成物的相对含量。 1、组织组成物：组织由F+P组成，按照杠杆定律计算: 即碳质量分数为0.45%的亚共析钢分别由42.8%的铁素体组织和57.