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1、工程材料實驗指導(dǎo)書劉賢坤五邑大學(xué)機電工程系2011.3125目錄實驗一鐵碳合金平衡組織觀察與分析……………………2實驗二碳鋼的熱處理及其性能分析………………………5125實驗一鐵碳合金平衡組織觀察與分析一、實驗?zāi)康?．觀察和分析鐵碳合金在平衡狀態(tài)下的顯微組織。2．分析含碳量對鐵碳合金的平衡組織的影響，加深對相圖的理解。3.了解與掌握金像顯微鏡的構(gòu)造和使用。二、實驗原理認(rèn)識鐵碳合金的平衡組織是分析鑒別鋼鐵材料質(zhì)量及性能的基礎(chǔ)。所謂平衡組織是指鐵碳合金以極為緩慢的冷卻速度冷至室溫所得到的組織。在一般工業(yè)生產(chǎn)及實驗條件下，
2、經(jīng)退火的碳鋼組織可以看成是平衡組織。鐵碳合金的平衡組織主要是指工業(yè)純鐵、碳鋼和白口鑄鐵組織。由相圖可以看出，鐵碳合金的室溫平衡組織組成物有鐵素體、滲碳體、珠光體、萊氏體，而組成相主要是鐵素體和滲碳體兩個基本相。由于含碳量不同，鐵素體和滲碳體的析出條件、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、形態(tài)與分布均有所不同，因而呈現(xiàn)各種不同的組織形態(tài)。1、工業(yè)純鐵含碳量小于0.0218%的鐵碳合金，室溫顯微組織為鐵素體和少量三次滲碳體，鐵素體硬度在80HB左右，而滲碳體硬度高達(dá)800HB，工業(yè)純鐵中的滲碳體量很少，故塑性、韌性好，而硬度、強度低,不能用作受力
3、零件。2、碳鋼含碳量在（0.0218—2.11）%之間的鐵碳合金，高溫下為單相的奧氏體組織，塑性好，適應(yīng)于鍛造和軋制，廣泛應(yīng)用于工業(yè)上，根據(jù)含碳量和室溫組織，可將其分為三類：亞共析鋼、共析鋼和過共析鋼。1）亞共析鋼含碳量在（0.0218—0.77）%之間的鐵碳合金，室溫組織為鐵素體和珠光體，隨著含碳量的增加，鐵素體的數(shù)量逐漸減少，而珠光體的數(shù)量則相應(yīng)的增加，顯微組織中鐵素體呈白色，珠光體呈暗黑色或?qū)悠瑺睢?252）共析鋼含碳量為0.77%，其顯微組織由單一的珠光體組成，即鐵素體和滲碳體的混合物，在光學(xué)顯微鏡下觀察時，
4、可看到層片狀的特征，即滲碳體呈細(xì)黑線狀和少量白色細(xì)條狀分布在鐵素體基體上，若放大倍數(shù)低，珠光體組織細(xì)密或腐蝕過深時，珠光體片層難于分辨，而呈現(xiàn)暗黑色區(qū)域3）過共析鋼含碳量在（0.77—2.11）%之間，室溫組織為珠光體和網(wǎng)狀二次滲碳體，含碳量越高，滲碳體網(wǎng)愈多、愈完整。當(dāng)含碳量小于1.2%時，二次滲碳體呈不連續(xù)網(wǎng)狀，強度、硬度增加，塑性、韌性降低，當(dāng)含碳量大于或等于1.2%時，二次滲碳體呈連續(xù)網(wǎng)狀，使強度、塑性、韌性顯著降低，過共析鋼含碳量一般不超過（1.3—1.4）%，二次滲碳體網(wǎng)用硝酸酒精溶液腐蝕呈白色，若用苦味
5、酸鈉溶液熱腐蝕后，呈暗黑色。3、白口鑄鐵含碳量在（2.11—6.69）%之間，室溫下碳幾乎全部以滲碳體形式存在，故硬度高，但脆性大，工業(yè)上應(yīng)用很少。按含碳量和室溫組織將其分為三類。1）亞共晶白口鑄鐵含碳量在（2.11—4.3）%之間，室溫組織為珠光體、二次滲碳體和變態(tài)萊氏體Ld'組成。用硝酸酒精溶液腐蝕后，在顯微鏡下呈現(xiàn)枝晶狀的珠光體和斑點狀的萊氏體，其中二次滲碳體與共晶滲碳體混在一起，不易分辨。2）共晶白口鑄鐵含碳量為4.3%，室溫組織由單一的萊氏體組成，經(jīng)腐蝕后，在顯微鏡下，變態(tài)萊氏體呈豹皮狀，由珠光體，二次滲碳
6、體及共晶滲碳體組成，珠光體呈暗黑色的細(xì)條狀及斑點狀，二次滲碳體常與共晶滲碳體連成一片，不易分辨。呈亮白色。3）過共晶白口鑄鐵是含碳量大于4.3%的白口鑄鐵，在室溫下的組織由一次滲碳體和萊氏體組成，經(jīng)硝酸酒精溶液腐蝕后，顯示出斑點狀的萊氏體基體上分布著亮白色粗大的片狀的一次滲碳體。125幾種典型鐵碳合金的平衡組織序號材料名稱處理狀態(tài)侵蝕劑放大倍數(shù)平衡組織1工業(yè)純鐵退火4%硝酸酒精溶液400XF220號鋼退火4%硝酸酒精溶液400XF+P345號鋼退火4%硝酸酒精溶液400XF+P4T8退火4%硝酸酒精溶液400XP5T
7、12退火4%硝酸酒精溶液400XP+6亞共晶白口鑄鐵退火4%硝酸酒精溶液400XP++7共晶白口鑄鐵退火4%硝酸酒精溶液400X8過共晶白口鑄鐵退火4%硝酸酒精溶液400X+一、實驗內(nèi)容及要求1、觀察上表所列樣品的顯微組織及其特征；2、分析不同含碳量對組織形成的影響；3、繪出所觀察樣品的顯微組織、標(biāo)出其組織物，并分析其形成過程。125實驗二碳鋼的熱處理及其性能分析一、實驗?zāi)康?.熟悉碳鋼的幾種基本熱處理操作；2.了解材料硬度的測定方法，學(xué)會正確使用硬度計；3.了解與掌握金像試樣制備的過程；4.分析與研究加熱溫度、冷卻
8、速度及熱處理溫度等主要因素對碳鋼組織和性能的影響。二、實驗說明鋼的熱處理就是利用鋼在固態(tài)范圍內(nèi)的加熱、保溫和冷卻，以改變其內(nèi)部組織，從而獲得所需要的物理、化學(xué)、機械和工藝性能的一種操作。普通熱處理的基本操作有退火、正火、淬火、回火等。加熱溫度、保溫時間和冷卻方式是熱處理最重要的三個基本工藝因素。正確合理選擇這三者的工藝規(guī)范，是熱處理質(zhì)量的基本保
