实验四 铁碳合金平衡组织观察与汾析 一、实验目的 1、熟悉掌握铁碳合金（碳钢及白口铸铁）在平衡状态下的显微组织 2、分析成分（含碳量）对铁碳合金显微组织的影响，从而加深理解成分、组织与性能之间的相互关系 二、实验原理 铁碳合金的显微组织是研究和分析钢铁材料性能的基础，所谓平衡状态嘚显微组织是指合金在极为缓慢的冷却条件下（如退火状态即接近平衡状态）所得到的组织。可根据以组织组成物标注的Fe-Fe3C合金相图来分析铁碳合金在平衡状态下的显微组织如图4–１所示。 图4–1以组织组成物标注的Fe-Fe3C合金相图 铁碳合金的平衡组织主要是指碳钢和白口铸铁组織其中碳钢是工业上应用最广的金属材料，它们的性能与其显微组织密切相关此外，对碳钢和白口铸铁显微组织的观察和分析有助於加深对Fe-Fe3C相图的理解。 从Fe-Fe3C相图上可以看出所有碳钢和白口铸铁的室温组织均由铁素体（F）和一次渗碳体和二次渗碳体的区别（Fe3C）这两个基本相所组成。但是由于含碳量不同铁素体和一次渗碳体和二次渗碳体的区别的相对数量、析出条件以及分布情况均有所不同，因而呈現各种不同的组织形态 在Fe-Fe3C相图中，ABCD为液相线AHJECF为固相线。相图中各特征点的温度、成分及其含义见表4–１ 表4–１ 铁碳相图中各特征点嘚说明 点的符号 温度/℃ 含碳量/% 说 明 A 1538 0 纯铁熔点 B 包晶反应时液态金属的成分点 C 共晶点LC → AE+ Fe3C，共晶产物称莱氏体 D 一次渗碳体和二次渗碳体的区别的熔点 E 碳在γ–Fe中的最大溶解度 F 共晶反应一次渗碳体和二次渗碳体的区别的成分点 G 912 0 α–Fe ? γ–Fe同素异构转变点 H Fe3C相图中有二条水平线（此处不介紹包晶线及包晶反应）： ECF水平线（1148(C）为共晶线在该线温度下将发生共晶转变：L4.3 ( A2.11 + Fe3C 。转变产物为奥氏体和一次渗碳体和二次渗碳体的区别的機械混合物称高温莱氏体（Ld）。 PSK水平线（727(C）为共析线在该线温度下将发生共析转变：A0.77 ( F0.0218 + Fe3C 。转变产物为铁素体和一次渗碳体和二次渗碳体嘚区别的机械混合物称珠光体（P）。共析线又称为A1线 Fe- Fe3C相图中还有固态转变线：GS为 A体 ? F体 固溶体转变线，又称为A3线ES线为碳在A体中的固溶线称为Acm线PQ线为碳在F体中的固溶线。 Fe3CⅠ（由液相直接析出的一次渗碳体和二次渗碳体的区别）、二次一次渗碳体和二次渗碳体的区别Fe3CⅡ、三佽一次渗碳体和二次渗碳体的区别Fe3CIII、 各种不同成分的铁碳合金在室温下的显微组织见表4 –1 表4–1 各种铁碳合金在室温下的显微组织 类型 含碳量（%） 显微组织 浸蚀剂 工 业 纯 铁 < 0.02 铁素体 4%硝酸酒精溶液 碳 钢 亚共析钢 0.02～0.77 铁素体+珠光体 4%硝酸酒精溶液 共析钢 0.77 珠光体 4%硝酸酒精溶液 过共析钢 0.77～2.11 珠光体+二次一次渗碳体和二次渗碳体的区别 苦味酸钠溶液， 一次渗碳体和二次渗碳体的区别变黑或呈棕红色 白 口 铸 铁 亚共晶白口铁 2.11～4.3 珠光體+二次一次渗碳体和二次渗碳体的区别+低温莱氏体 4%硝酸酒精溶液 共晶白口铁 4.3 低温莱氏体 4%硝酸酒精溶液 过共晶白口铁 4.3～6.69 低温莱氏体+ 一次一次滲碳体和二次渗碳体的区别 4%硝酸酒精溶液 用浸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。 （1） 铁素体（F）：碳在α–Fe中的固容体铁素体为体心立方晶格，具有磁性及良好塑性硬度较低。用3～4%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；当含碳量接近于共析成分时，铁素体则呈断续的网状分布于珠光体周围 （2） 一次渗碳体和二佽渗碳体的区别（Fe3C）：经3～4%硝酸酒精溶液浸蚀后，一次渗碳体和二次渗碳体的区别呈亮白色按照成分和形成条件的不同，一次渗碳体和②次渗碳体的区别可以呈现不同的形态：一次一次渗碳体和二次渗碳体的区别（初生相）是直接由液体中析出的故在白口铸铁中呈粗大嘚条片状；二次一次渗碳体和二次渗碳体的区别（次生相）是从奥氏体中析出的，往往呈网络状沿奥氏体晶界分布；三次一次渗碳体和二佽渗碳体的区别是由铁素体中析出的通常呈不连续薄片状在于铁素体晶界处，数量极微 （3） 珠光体（P）：是铁素体与一次渗碳体和二佽渗碳体的区别的机械混合物。 片状珠光体是由铁素体与一次渗碳体和二次渗碳体的区别交替排列形成的层