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实验一 金属材料显微分析的基本方法
一、实验目的：
了解金相显微镜的构造、原理及使用规则；
掌握金相显微试样制备的基本操作方法。
通过观察，熟悉铁碳合金在平衡状态下的显微组织；
了解并掌握铁碳合金中的相及组织组成物的本质、形态及分布特征；
分析并掌握平衡状态下铁碳合金的组织和性能之间的关系。
二、实验概述：
金相分析是研究工程材料内部组织结构的主要方法金相显微分析法：利用金相显微镜在专门制备的试样上观察材料的组织和缺陷的方法。
1.金相显微镜的构造、原理及使用；
2.金相显微试样的制备方法。
为了能够在金相显微镜下真实地、清楚地观察到
金属内部的显微组织，需要精心地制备金相显微试样。
金相试样的制备过程主要步骤有：
磨制
磨制
抛光
浸蚀
镶嵌
取样
本实验金相试样制备过程的步骤如下:
磨制
磨制
抛光
浸蚀
观察
砂纸磨
抛光剂
抛光机
浸蚀剂
吹吹风
显微
观察
风机
酒精清洗
水清洗
水清洗
吹干
显微镜
3.观察碳钢和白口铸铁的平衡组织
分析各种相组分和组织组成物的特征
碳钢：亚共析钢、共析钢、过共析钢
白口铸铁：亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁
相或组织：铁素体、渗碳体、珠光体、莱氏体
区分：铁素体与渗碳体、各种渗碳体
实验概述：
实验设备及材料
金相分析实验使用的主要仪器设备有：
光学金相显微镜、抛光机、电吹风机等。
实验材料有：
低碳钢试样，工业纯铁、20钢、T8钢、亚共晶白口铸铁等显微组织样品，金相砂纸，抛光粉，硝酸酒精溶液（含4%HNO3），酒精，脱脂棉等。
实验一 金属的显微分析法
实验内容及步骤
实验前必须仔细阅读实验讲义的有关内容；
听取实验指导教师讲解金相显微镜的构造、使用方法等内容，熟悉金相显微镜的构造及其操作规程；
由实验指导教师讲解金相试样制备的基本操作过程，学生每人一块试样，进行试样制备全过程的操作，直至制成合格的金相试样；
在金相显微镜下观察所制备试样的显微组织特征，并用摄像机拍照存盘。
铁素体铁素体
铁素体
铁素体
1# 工业纯铁 工业纯铁
珠光体
珠光体
渗碳体
渗碳体
45钢的显微组织
变态莱氏体珠光体
变态莱氏体
珠光体
亚共晶白口铸铁的显微组织
莱氏体珠光体白色基体是共晶渗碳体
莱氏体
珠光体
白色基体是
共晶渗碳体
共晶白口铸铁的显微组织
9# 共晶白口铸铁的显微组织
变态莱氏体一次渗碳体变态莱氏体一次渗碳体
变态莱氏体
一次渗碳体
变态莱氏体
一次渗碳体
过共晶白口铸铁的显微组织
6# 过共晶白口铸铁的显微组织
铁素体
铁素体
渗碳体
渗碳体
渗碳体
渗碳体
珠光体莱氏体
珠光体
莱氏体
2# 3#
莱氏体二次渗碳体
莱氏体
二次渗碳体
珠光体
珠光体
珠光体
珠光体
二次渗碳体
二次渗碳体
4# 5#
珠光体
珠光体
莱氏体
莱氏体
二次渗碳体渗碳体
二次渗碳体
渗碳体
铁素体
铁素体
7# 8#
渗碳体
渗碳体
铁素体
铁素体
珠光体
珠光体
莱氏体
莱氏体
处理前 冷塑变形后
烛光体
烛光体
渗碳体
热处理并腐蚀后
四、总结
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。可以根据铁碳相图来分析铁碳合金在平衡状态下的显微组织。
铁碳合金主要包括碳钢和白口铸铁，其室温组成相由铁素体和渗碳体这两个基本相所组成。由于含碳量不同，铁素体和渗碳体的相对数量、析出条件及分布状况均有所不同，因而呈现各种不同的组织形态。
不同成分的铁碳合金在室温下的显微组织见表1-2-1。
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（） 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，渗碳体仍呈亮白色，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界；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；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。