1、材料科学基础实验报告金相显微镜的使用和铁碳合金平衡组织观察【实验目的】1、了解金相显微镜的光学原理和构造，并初步掌握金相显微镜的使用方法及利用显微镜进行显微组织分析；2、识别和研究铁碳合金(碳钢和白口铸铁)在平衡状态下的显微组织；3、分析含碳量对铁碳合金显微组织的影响，加深理解成分、组织与性能之间的相互关系；4、利用所学知识和实验仪器自己打磨 45#钢，进行观察其显微组织。【实验原理】一、金相显微镜金相显微镜结构包括：底座组、粗微动调焦机构、物镜转换器、载物台、目镜管组、物镜与目镜这六个主要部分。工作原理：由灯泡发出束光线，经过聚光镜组及反光镜，被会聚在孔径光栏上，然后经过聚光镜组，再度将光线
2、聚集在物镜的后焦面上。最后光线通过物镜，用平行光照明标本，使其表面得到充分均匀的照明。从物体表面散射的成象光线，复经物镜、辅助物镜片、半透反光镜、辅助物镜片、棱镜与半五角棱镜，造成一个物体的放大实象。该象被目镜再次放大。二、铁碳合金所有碳钢和白口铸铁在室温下的组织均由铁素体（F）和渗碳体（FeC）这两个基本相所组成。只是因含碳量不同，铁素体和渗碳体的相对数量、析出条件以及分布情况各有所不同，因而呈各种不同的组织形态。各铁碳合金类型以及显微组织如下表所示：【实验内容】一、对已给样品的显微组织观察铁素体，含碳量：0.02%，浸蚀剂：34硝酸酒精溶液1 号 工业纯铁 （100） 1 号 工业纯铁 （
3、400）铁素体+珠光体，含碳量：0.02%-0.77%，浸蚀剂： 34硝酸酒精溶液2 号 20 钢 （100） 2 号 20 钢 （400）铁素体+珠光体（F+P),含碳量：0.02%-0.77%，浸蚀剂：34硝酸酒精溶液3 号 45 钢 （100） 3 号 45 钢 （400）铁素体铁素体铁素体珠光体珠光体珠光体珠光体珠光体珠光体铁素体珠光体珠光体铁素体铁素体珠光体珠光体铁素体+珠光体（F+P),浸蚀剂：34硝酸酒精溶液4 号 ？钢 （100） 4 号 ？钢 （400）铁素体+珠光体(网状 F+P) ,含碳量：0.8%，浸蚀剂：34硝酸酒精溶液5 号 T8 钢 （100） 5 号 T8 钢
4、（400）珠光体+网状渗碳体(P+Fe3C) ，含碳量 0.8%2.06% ，浸蚀剂：34硝酸酒精溶液6 号 T12 钢 （100） 6 号 T12 钢 （400）亚共晶白口铸铁，含碳量：2.06%4.3% ， 浸蚀剂：34硝酸酒精溶液 7 号 铁素体铁素体珠光体珠光体珠光体珠光体Fe3CII珠光体珠光体亚共晶白口铁 （100） 7 号 亚共晶白口铁 （400）共 晶 白 口 铸 铁 ， 含 碳 量 ： 4.3%， 浸蚀剂：34硝酸酒精溶液8 号 共晶白口铁 （100） 8 号 共晶白口铁 （400）过 共 晶 白 口 铸 铁 ， 含 碳 量 4.3%6.67%， 浸蚀剂：34硝酸酒精溶液9
5、号 过共晶白口铁 （100） 9 号 过共晶白口铁 （400）根 据 所 观 察 的 显 微 组 织 ， 近 似 确 定 一 种 亚 共 析 钢 （ 4 号 ） 的 含 碳 量 ：Fe3CIIFe3CII珠光体珠光体低温莱氏体低温莱氏体低温莱氏体低温莱氏体式 中 ： P 和 F 分 别 为 珠 光 体 和 铁 素 体 所 占 面 积 （ ） 。所 以 ， 有 观 察 可 知 珠 光 体 （ P） 约 占 75%， 铁 素 体 （ F） 约 占 25%， 根 据 上 式计 算 可 得 C%0.6%。2、 自 制 实 验 样 品 进 行 显 微 组 织 的 观 测通 过 对 所 给 的 45#碳
6、钢 的 式 样 ， 对 其 首 先 经 过 不 同 砂 纸 依 次 进 行 打 磨 ， 再对 式 样 进 行 抛 光 处 理 ， 使 其 表 面 光 滑 （ 期 间 不 断 加 抛 光 液 ） ， 最 后 对 已 经 打磨 、 抛 光 后 的 光 滑 表 面 进 行 腐 蚀 处 理 ， 得 到 可 以 通 过 金 相 显 微 镜 观 察 显 微 组织 的 式 样 。所 观 察 图 像 与 45#钢 基 本 一 致 ， 所 以 自 制 观 察 的 碳 钢 显 微 组 织 图 像 较 为 成 功 。【 分 析 和 讨 论 】铁碳合金在室温的组织都是由 F 和 Fe3C 两相组成，随着含碳量增加，F
7、 不断减小，而 Fe3C 逐渐增加，并且由于形成条件不同，Fe3C 的形态和分布有所变化。随着钢中含碳量增加，钢的强度、硬度升高，而塑性和韧性下降，这是由于组织中渗碳体量不断增多，铁素体量不断减少的缘故。但当 WC=0.9%时，由于网状二次渗碳体的存在，强度明显下降。塑性、韧性：随含碳量增加，Fe3C 相对量增加，塑性、韧性呈迅速下降的趋势。工业上使用的钢含碳量一般不超过 1.4%；而含碳量超过 2.11%的白口铸铁，组织中大量渗碳体的存在，使性能硬而脆，难以切削加工，一般以铸态使用。【 感 悟 和 体 会 】此 次 试 验 是 第 一 次 接 触 到 材 料 方 面 的 实 验 ， 通 过
8、此 次 试 验 自 己 学 会 了 使 用金 相 显 微 镜 对 式 样 的 显 微 结 构 组 织 进 行 观 察 和 分 析 ， 真 正 的 第 一 次 看 到 了 铁 ，钢 的 实 际 成 分 图 像 。 同 时 ， 也 对 材 料 科 学 基 础 中 学 到 的 铁 -碳 相 图 进 行 了 更进 一 步 的 了 解 和 感 悟 。经 过 自 己 动 手 对 试 样 进 行 打 磨 、 抛 光 最 终 观 察 ， 这 个 过 程 是 有 趣 的 ， 也让 我 们 对 知 识 有 了 加 深 的 印 象 和 认 识 。 本 次 实 验 使 我 们 材 料 研 究 的 一 个 开 始 ，通 过 此 次 试 验 我 慢 慢 感 受 到 材 料 的 魅 力 。
