试验题目：铁碳合金平衡组织分析
目录
试验题目：铁碳合金平衡组织分析 .............................................................. 1 1. 2. 3. 4. 5.
实验目的： ...................................................................................... 1 实验仪器 ......................................................................................... 2 实验内容 ......................................................................................... 2 实验步骤 ......................................................................................... 2 实验结果 ......................................................................................... 6
1. 实验目的：
1) 熟悉Fe-C合金基本组织特征 2) 学会运用Fe-Fe3C相图分析组织
2. 实验仪器
金相显微镜
3. 实验内容
1) 观察分析8个样品，显微组织图片采集及加标尺
2) 样品有工业纯铁、共析钢、亚共析钢、过共析钢、亚共晶白口铁、过共晶白口铁、
共晶白口铁、未知样品（20钢、45钢）
4. 实验步骤
1. 熟悉显微镜构造及熟练显微镜观察组织
2. 在计算机上打开 “采集图像”软件采集图像，会自动保存在“采集的图片”文件夹
中。
3. 用“金相图像分析系统”添加标尺并保存图片，共计8个样品的图片,将图片保存在
word文档中，并在每张图片下标明组织组成物和腐蚀剂。 4. 以自己的姓名建立文件夹，压缩后提交作业。
5. 上交观察样品，关闭计算机和显微镜，整理好实验桌椅，实验完成
5. 思考题
1. 在Fe—Fe3C 系合金中有哪几个基本相?其结构、形貌特征、性能特点如何? 1. 液相。铁碳合金在溶化温度以上形成的均匀液体称为液相，用符号L表示。 2. 高温铁素体（ δ ）：碳溶于δ-Fe中的间隙固溶体，为体心立方晶格，用符号δ表示。强度、硬度低，塑性好
3. 铁素体。碳在α-Fe中形成的间隙固溶体称为铁素体，用符号F表示。碳在α-Fe中的溶解度很低，因此，铁素体的机械性能与纯铁相近，其强度、硬度较低，但具有良好的塑性、韧性。
4. 奥氏体（ A或γ ）：是碳溶于γ-Fe中的间隙固溶体，为面心立方晶格，用符号 A或γ表示。奥氏体的强度、硬度低，塑性、韧性高。在铁碳合金平衡状态时，奥氏体为高温下存在的基本相，也是绝大多数钢种进行锻压、轧制等加工变形所要求的组织。渗碳体。 渗碳体是一种具有复杂晶体结构的间隙化合物，
5. Fe3C（渗碳体）是铁与碳形成的间隙化合物Fe3C，含碳量为6.69%，渗碳体为复杂斜方结构，根据生成条件不同有条状、粒状、网状、片状等形貌，硬度高、强度低。渗碳体具有很高的硬度， 塑性很差，延伸率接近于零。
2. 根据所观察的组织，说明碳含量对铁碳合金的组织和性能的影响的大致规律。 铁碳合金在室温下的组织皆由F和Fe3C两相组成，两相得相对质量分数由杠杆定律确定。随着质量分数的增加，F的量逐渐变少，Fe3C 的量则逐渐增多，而且两相相互组合的形态及合金的组织也在变化。随碳质量分数增大，组织按下列顺序变化
F、F+P、P、P+FeC2、P+Fe3C2+Le、Le、Le+Fe3C1、Fe3C
即铁碳合金依次有工业纯铁、亚共析钢、共析钢、过共析钢、亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁的平衡组织形态。其中碳的质量分数小于0.0128%的合金的组织全部为F；0.77%时全部为P，4.3%时全部为Le。在上述碳质量分数之间，则为相应组织组成物的混合物。并且，碳含量的微小变化也会对某组织产生影响，随着含碳量的增加，工业纯铁中的三次渗碳体的量增加;亚共析钢中的铁素体量减少；过共析钢析钢中的二次渗碳体量增加；亚共晶白口铸铁的珠光体和二次渗碳体量也减少；共晶渗碳体量增加；过共晶白口铁中的一次渗碳体和共晶渗碳体量增加。
总体上看，含碳量越高，强度，硬度越高，而塑韧性变差，反之，强度，硬度越低，塑韧性越好。
硬度主要决定于组织中的组成相或组织组成物的硬度和相对数量，而受他们的形态的影响相对较小，随碳质量分数的增加，由于硬度高的Fe3C增多，硬度低的F减少，所以合金的硬度呈直线关系增大，由全部为F的硬度约80HB增大到全部为Fe3C时的约800HB。
强度是一个对组织形态很敏感的性能。随着碳质量分数的增加，亚共析钢中P增多而F减少。P的强度比较高，其大小与细密程度有关。组织越细密，则强度值越高。F的强度较低。所以亚共析钢的强度随碳质量分数的增大而增大。但当碳质量分数超过共析成分之后，由于强度很低的Fe3C2沿晶界出现，合金强度的增高变慢，到碳质量分数为0.9%时，Fe3C2沿晶界形成完整的网，强度迅速降低，随着碳质量分数的进一步增加。再增加碳的质量分数时，由于合金基体都为脆性很高的Fe3C，强度变化不大且值很低，趋于Fe3C的强度（约20MPa~30MPa）
对于塑性，由于铁碳合金中Fe3C是极脆的相，没有塑性。合金的塑性变形全部由F提供。所以随碳质量分数的增大，F量不断减少时，合金的塑性连续下降。到合金成为白口铸铁时，塑性就降到近于零值了。
3. 对未知试样，分析是何种钢，是什么组织，根据杠杆定律计算未知样品的碳含量分数和大致硬度。
估算公式：硬度=80×W(F)+180×W(P)(HB)
黑白比例约1:3的是20钢。组织为铁素体和珠光体。含碳量 0.2%，， 采用杠杆定律：w(P) ×(0.77%-0.2%)= w(F) ×(0.2%-0.02%) ，
铁碳合金平衡组织分析实验报告 - 图文
