类 型 工业纯铁 亚共析钢 共析钢 过共析钢 亚共晶白口铁 共晶白口铁 过共晶白口铁 含碳量（%） <0.02 0.02～0.77 0.77 0.77～2.11 2.11～4.3 4.3 4.3～6.69 显微组织 铁素体 铁素体+珠光体 珠光体 珠光体+二次渗碳体 珠光体+二次渗碳体+莱氏体 莱 氏 体 莱氏体+一次渗碳体 浸蚀剂 4%硝酸酒精溶液 4%硝酸酒精溶液 4%硝酸酒精溶液 苦味酸钠溶液，渗碳体变黑或呈棕红色 4%硝酸酒精溶液 4%硝酸酒精溶液 4%硝酸酒精溶液 碳 钢 白 口 铸 铁 铁碳合金在金相显微镜下具有下面四种基本组织：
铁素体（F） 铁素体是碳溶解于α-Fe中的间隙固溶体。工业纯铁用4%硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下呈现明亮的等轴晶粒；亚共析钢中铁素体呈白色块状分布；当含碳量接近共析成分时，铁素体则呈现断续的网状分布于珠光体周围。
渗碳体（Fe3C） 渗碳体是铁与碳形成的金属间化合物，其含碳量为6.69%，质硬而脆，耐蚀性强，经4%硝酸酒精浸蚀后，渗碳体任呈亮白色，而铁素体浸蚀后呈灰白色，由此可区别铁素体和渗碳体。渗碳体可以呈现不同的形态：一次渗碳体直接由液体中结晶出，呈粗大的片状；二次渗碳体由奥氏体中析出，常呈网状分布于奥氏体的晶面；三次渗碳体由铁素体中析出，呈不连续片状分布于铁素体晶界处，数量极微，可忽略不计。
珠光体(P) 珠光体是铁素体和渗碳体呈层片状交替排列的机械混合物。经4％硝酸酒精浸蚀后，在不同放大倍数的显微镜下可以看到具有不同特征的珠光体组织。当放大倍数较低时，珠光体中的渗碳体看到的只是一条黑线，甚至珠光体片层因不能分辨而呈黑色。
莱氏体(Ld′) 莱氏体在室温时是珠光体和渗碳体所组成的机械混合物。其组织特征是在亮白色渗碳体基底上相间地分布着暗黑色斑点及细条状珠光体。
根据含碳量及组织特点的不同，铁碳合金可分为工业纯铁、钢和铸铁三大类。其中钢又可分为亚共析钢、共析钢和过共析钢三种，亚共析钢随着含碳量的增加，铁素体的数量逐渐减少而珠光体的数量则相应的增加；铸铁又可分为亚共晶白口铁、共晶白口铁和过共晶白口铁三种。各类铁碳合金的平衡组织如图2-3至图2-9所示。
图2-3 工业纯铁（400X） 图2-4 45钢（400X）
图2-5 T8钢（400X） 图2-6 T12钢（400X） 图2-7 亚共晶白口铸铁（400X） 图2-8共晶白口铸铁（400X） 图2-9过共晶白口铸铁（400X）
（四）铁碳合金的非平衡组织
碳钢在不平衡状态即快冷条件下的显微组织不能用铁碳合金相图来分析，应由过冷奥氏体等温转变曲线图—C曲线确定。共析碳钢的C曲线见图2—10所示。
不同冷却条件，过冷奥氏体在不同的温度范围发生不同类型的转变，其转变产物的组织
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形态各不相同。共析碳钢过冷奥氏体在不同温度转变的组织特征及性能见表2-3。
温度?C 700 600 500 400 300 200 100 -100 A1 MS MZ P 型 B 型 M 型 1 10 102 103 104 105 时间（秒） 图2—10 共析碳钢C曲线
表2-3 共析钢（T8）过冷奥氏体在不同温度转变的组织和性能
转变类型 转变产物 形成温度℃ 转变机制 显微组织特征 HRC 工艺 P 珠光体 S T B上 贝氏体 B下 M针 M板条 A1~650 650~600 600~550 550~350 粗片状，F、Fe3C相间分布 扩散性 细片状，F、Fe3C相间分布 极细片状，F、Fe3C相间分布 羽毛状，短棒状Fe3C分布于过饱半扩散性 和F条之间 竹叶状，细片状Fe3C分布于过饱和F针上 非扩散性 针状 板条状 2~20 20~30 30~40 40~50 退火 正火 等温处理 等温淬火 淬火 350~Ms 50~60 60~65 50 马氏体 MS~Mf 1、退火组织 碳钢经退火后获得上述的平衡组织，共析钢和过共析钢经球化退火后，获得由铁素体和球状渗碳体组成的球状珠光体组织。
2、正火组织
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碳钢经正火后的组织比退火细，相同成分的亚共析钢，正火后珠光体含量比退火后的多。 3、淬火组织
经淬火或等温淬火后获得不平衡组织。碳钢淬火后的组织为马氏体和残余奥氏体，低碳钢淬火后组织为板条马氏体和少量的残余奥氏体，随含碳量的增加，残余奥氏体量增多，淬火马氏体是碳在α—Fe中的过饱和固溶体，其形态取决于马氏体中的含碳量，低碳马氏体呈板条状，强而韧，高碳马氏体呈针叶状，硬而脆，而中碳钢淬火后得到板条马氏体和针叶状马氏体的混合组织。 4、等温淬火组织
碳钢等温淬火后获得贝氏体组织，在贝氏体转变温度范围内，等温温度较高时，获得上贝氏体，呈羽毛状，它由过饱和的铁素体片和分布片间的断续细小的碳化物组成的混合物，塑性、韧性较差，应用较少。而等温温度较低时，获得下贝氏体，呈黑色的针叶状，它是由过饱和的铁素体和其上分布的细小的渗碳体粒子组成的混合物，下贝氏体强而韧，等温淬火的温度根据钢的成分而定。
三、实验内容与实验方法
1、实验前应复习课本中有关内容，认真阅读实验指导书。
2、每一小组同学领取表2—4中所列样品一块及对应的金相图片一张，将样品放在显微镜上观察，注意显微镜的正确使用，分析显微镜下的组织特征。
观察试样的组织时，先明确材料成分、处理条件及浸蚀剂等。观察组织前选显微镜放大倍数，其选用原则是先用低倍（125X）观察，找出典型组织，然后再用中倍（500X）对这些地区进行仔细观察，这样整体和局部观察结合起来，才能对一块金相试样做出全面分析。
3、注意金相组织中每个相组成物和组织组成物，如铁素体、渗碳体、珠光体等的形态、数量、大小及分布特征，并联系铁碳相图分析其结晶过程及组织。画出所观察试样的组织示意图。
4、小组之间进行场地交换（其他小组已经调整好的显微镜不要再动），观察下列组织并画出组织示意图。
（1）亚共析纲20钢、45钢、65钢中任选一个 （2）过共析钢T12退火、球化退火中任选一个 （3）白口铸铁：亚共晶、过共晶中任选一个 （4）淬火马氏体：低碳和高碳马氏体任选一个
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5、画组织示意图的方法如下。
（1）先认识了各组织特征后，再画每个试样中典型区域的显微组织示意图，注意不要把杂质、划痕等画在图上。
（2）应画在30—50直径的圆内，在图边注明：材料名称、含碳量、腐蚀剂和放大倍数。并将组织组成物用细线引出标明（图2-11）。
（3）先在草纸上按要求画出，再画在正式报告上。 图2-11组织示意图画法 材料名称 ： 四、实验仪器及材料 处理状态： 腐蚀剂： 2、金相组织照片一套 3、金相样品一套 金相组织： 五、实验报告要求 1、实验目的。
放大倍数 ： 1、LDW200—4XB 型金相显微镜数台。 组成物1 组成物2 2、扼要叙述光学显微镜的使用方法及必须注意的有关事项。 3、画出下列组织示意图。
（1）亚共析纲20钢、45钢、65钢中任选一个 （2）过共析钢T12退火、球化退火中任选一个 （3）白口铸铁：亚共晶、过共晶中任选一个 （4）淬火马氏体：低碳和高碳马氏体任选一个
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表2—4 钢和铸铁的平衡组织与非平衡组织样品
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 试样编号 1 2 3 4 5 6 8 9 10 13 15 16 17 19 22 材料名称 处理状态 退火 退火 退火 退火 退火 退火 铸态 铸态 铸态 280Co等温淬火 淬火 淬火 正火 腐蚀剂 40%硝酸酒精 40%硝酸酒精 4%硝酸酒精 4%硝酸酒精 4%硝酸酒精 4%硝酸酒精 4%硝酸酒精 4%硝酸酒精 4%硝酸酒精 40%硝酸酒精 4%硝酸酒精 4%硝酸酒精 4%硝酸酒精 放大倍数 显微组织 工业纯铁 20钢 45钢 65钢 T8 T12 亚共晶白口铸铁 共晶白口铸铁 过共晶白口铸铁 T8 20 T8 45 45 45 500X 500X 500X 500X 500X 500X 500X 500X 500X 500X 500X 500X 500X 500X 500X F+Fe3Cш F+P F+ P F+P P P+Fe3Cп P+Fe3Cп+Ld???? Ld???? Fe3C?+Ld???? B下+M+A? M板 M片+A? F+S M S回 P球（F+ Fe3C球） S回 M +A? 860Co淬4%硝酸酒精 火 860Co淬火+高温4%硝酸酒精 回火 球化退火 淬火+高温回火 淬火+低温回火 4%硝酸酒精 4%硝酸酒精 4%硝酸酒精 16 17 18 25 28 30 T12 40Cr G Cr15 500X 500X 500X 第 8 页
金相显微镜的使用与金相组织的观察实验指导书10页word文档
