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实验四铁碳合金平衡组织观察
一、实验目的：
1．了解铁碳合金在平衡状态下的显微组织。
2．分析成分对铁碳合金显微组织的影响，从而理解成分、组织与性能之间
的相互关系。
二、实验原理及内容：
铁碳合金的显微组织是研究和分析钢铁材料性能的基础，平衡组织指合金
在极其缓慢的冷却速度下得到的组织。在实验条件下，退火态的铁碳合金组织可
以看成平衡组织。铁碳合金平衡组织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，它们性能与其显微组织密切相关。
1.铁碳合金平衡状态图
铁碳合金的平衡组织是指铁碳合金在极为缓慢的冷却条件下所得到的
组织。可以根据铁碳相图（如图5-1所示），来分析铁碳合金在平衡状态下
的显微组织。
图5-1Fe－FeC相图
3
从—相图上可以看到所有的碳钢和白口铸铁在室温时的组织均由铁素体
（F）和渗碳体（）这两个基本相组成，但是由于含碳量的不同，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，其性能也各不相同。
2.几种基本组织组成物
用侵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。
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)
亚共析钢0.0218%0.77%铁素体(F)+珠光体(P)
碳
共析钢0.77%珠光体(P)
钢
过共析钢0.77%2.11%珠光体(P)+二次渗碳体(Fe3CⅡ)
白珠光体(P)+二次渗碳体(Fe3CⅡ)+
亚共晶白口铸铁2.11%4.3%
口莱氏体(Ld＇)
共晶白口铸铁4.3%
铸莱氏体(Ld＇)
过共晶白口铸铁4.3%一6.69%
铁一次渗碳体(Fe3CⅠ)+莱氏体(Ld＇)
3、各种组成相或组织组成物的特征
a)铁素体(F)是碳溶于α-Fe的固溶体。铁素体为体心立方晶格。具
有磁性及良好的塑性，硬度较低，一般为80HB～120HB，经3％～5％
硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下观察呈白色晶粒，见工业纯铁的组织
(如图1所示)。亚共析钢中，随着钢中碳质量分数的增加，珠光体量增
加而铁素体量减少。铁素体量较多时，呈块状分布(如图2所示)。当钢
中碳质量分数接近共析成份时，铁素体往往呈断续的网状，分布于珠光
体的周围(如图3所示)。
b)渗碳体(Fe
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