金相试验实验报告

实验报告

班级

姓名

学号

中北大学材料科学及工程学院实验中心

一实验名称:

实验一、金相显微镜的使用及金相样品制备

二实验目的(扼要说明研究对象,实验意义及作用等)

1.了解光学显微镜的原理及构造；

2.掌握显微镜的使用方法；

3.学习金相试样的制备过程；

4.了解金相显微组织的显示方法。

三实验原理(简要说明实验所依据的理论.包括重要定律,公式及据此推算的重要结果):

光学显微镜的基本原理:

光学显微镜是由两个透镜组成，对着金相试样的透镜称为物镜，对着眼睛的透镜称为物镜。借助于物镜与目镜的两次放大，就能是物体放大到很高倍数。其光学原理如图所示。

1)显微镜的放大倍数由下式来确定：

M=M

物·M

目

=L/f

物

·D/f

目

式中：M—显微镜的放大倍数；

M

物——

物镜的放大倍数；

M

目——

目镜的放大倍数；

f

物——

物镜焦距；

f

目——

目镜焦距；

L—显微镜的镜筒长度（即目镜与物镜的距离）;

D—明视距离（250mm）。

2)显微镜的鉴别率:

光学显微镜的鉴别率是指它能清晰的分辩物体上两点间最小距离d的能力。d值越小，鉴别率就越高。鉴别率是显微镜的一个重要的性能，它可由下式求得：

d=λ/(2N·A)

式中 d—物镜能分辩出的物体相邻两点间的最小距离(即鉴别率)；λ—入射光线的波长；N?A—物镜的数值孔径，表示物镜的聚光能力。

数值孔径越大时,d值也就越小。数值孔径表示物镜的聚光能力，数值孔径大的

物镜的聚光能力强，能吸收更多的光线，使物像更加明显。数值孔径可用下式求得：

N?A=n?Sinφ⑶

式中：n—物镜与物体间介质的折射率；

φ—物镜孔径角的一半。

进入物镜的光线所张开的角度称为物镜的孔径角，其半角为φ，如图1-2所示。

图1-2 孔径角

当n与φ值越大时，则数值孔径值就越大，物镜的鉴别能力也就越高。

3)透镜成像的质量

单片透镜在成像过程中，由于几何光学条件的限制，以及其它因素的影响，常使映像变的模糊不清或发生变形迹象，这种缺陷称为相差。形成象差的重要原因是由于透镜本身存在有球面象差和色象差等缺陷。

如图1—3（a）所示球面象差的产生是因为透镜的表面呈球形，当来自A点的单色光，即一定波长的光线通过透镜后，使光线不能交于一点，而分成几个交点前后分布，导致放大后的象模糊不清。

降低球面象差的办法，除了制造物镜时采取不同透镜的组合进行必要的校正外，在使用显微镜时也刻采取调节孔径光栏，适当控制入射光束粗细，减少透镜表面面积等方法，把球面象差降低到最低程度。

图1-3 透镜产生象差的示意图

图1—3（b）为色象差示意图，当来自A点的白色光通过透镜后，由于各单色光的波长不同，折射率不一样，使光线折射后不能交于一点。其中紫色光线的波长最短，折射率最大，在离透射镜最近处成像；红色光线的波长最长，其折射率最小，在离透射镜最远处成像。其余的有色光线（如：黄、绿、蓝色）的成像，则在它们之间。色象差的处在会降低透镜成像的清晰度，应予以校正。

4)光学显微镜的构造

XJB—1型光学显微镜的外形结构如图1—5所示。现分别介绍各部件

的功能与作用。

左图 XJB-1型光学显微镜的光学系统，右图 XJB-1型光学显微镜的

外形结构图1-灯泡；2-聚光透镜；3-聚光透镜组； 1-载物台；2-物镜；3-转换

4-平反射镜；5-辅助透镜；6-物镜组； 4-转动轴；5-粗调调焦手轮

7-反光镜；8-孔径光栏；9-视场光栏； 6-微调调焦手轮；7-电源；8-底盘10-辅助透镜；11-棱镜； 9-样品；10-目镜；11-目镜筒12-棱镜；13-场镜； 12-固定螺钉；13-调节螺钉；

14-目镜 14-视场光栏；15-孔径光栏

金相显微分析镜就是利用显微镜的光学理论借助试样表面对光线的反射特点来进行的。为了对金相显微组织进行鉴别和研究，需要将所分析之金属材料制备呈一定尺寸的试样，并经磨制抛光与腐蚀等工序，最后通过金相显微镜来观察和分析金属的显微组织状态及分布情况。金相显微试样的制备包括：取样、镶嵌、磨制、抛光、浸蚀等五个步骤。

1. 取样

取样是进行金相显微分析中很重要的一个步骤，显微试样的选取应根据研究的目的，取其具有代表性的部位。

试样的尺寸通常采用直径为Ф12～15mm，高度（或边长）为12～15mm圆柱或方形试样。磨面要倒角。

2. 锒嵌

对于尺寸过于细小，如丝、片、带、管等形状不规则，以及有特殊需要（观察表层组织）的试样可以进行锒嵌，锒嵌方法很多，如低熔点合金的锒嵌、塑料锒嵌、环氧树脂锒嵌、夹具夹持法等。

3. 磨制

试样的磨制一般分为粗磨与细磨。目的是为了获得平整光洁的表面。为抛光做准备。

4.抛光

试样的抛光是最好一道磨制工序。其目的是取出试样表面上的磨痕，达到光亮而无磨痕的镜面。试样的抛光一般分为：机械抛光，电解抛光，电解抛光和化学抛光。

5、浸蚀

必须使用浸蚀剂对试样表面进行“浸蚀”，才能清楚地显示出显微组织。化学浸蚀法的主要原理就是利用浸蚀剂对试样表面所引起的化学溶解作用或电化学作用（即微电池原理）来显示金属的组织，它们的浸蚀方式则取决于组织中组

成相的性质和数量。

四实验设备和实验方法(设备的名称,型号,主要结构和性能等.实验方法主要介绍

专用装置及操作程序等).

1、实验内容及步骤

①通过本次实验使学生了解光学显微镜。

②熟悉光学显微镜的构造和使用方法；了解电子显微镜的主体结构。

③要求每个学生实际操作光学显微镜，观察金相样品并测定其放大倍

数；

2、实验所用设备：①XJB—1型光学显微镜；②金相样品。

实验二：

1、试验所用设备及材料

⑴金相显微镜；⑵砂轮机；⑶抛光机；⑷吹风机；⑸试样；⑹不同型号的砂纸；⑺玻璃板；⑻抛光粉悬浮液；⑼酒精；⑽3～4％硝酸酒精溶液；⑾棉花；⑿竹夹子。

2、试验内容及步骤

⑴用砂轮打磨获得平整磨面；

⑵使用金相砂纸按照先粗后细，依顺序进行磨制；

⑶在抛光机上进行抛光，获得光亮镜面；

⑷用浸蚀剂浸蚀试样磨面；

⑸显微镜观察。

五实验结果(把原始记录的时间,条件环境,偶然情况等以数字和图表表达.用专业术语描述实验中所见现象,用误差和统计分析确保数据准确)

六实验结果分析与结论(根据实验过程中观察到的现象和测得的数据,进一步从理论上加以分析,最后用肯定语言进行概述,作出论断)

七参考文献(引用文章的作者,题目,出版单位等列出).

1.《金属学》石德珂主编西安交大出版社 1995年

2.《物理冶金基础》曹明胜上海交大出版社 1988年

八你的建议(对实验情况及问题,提出建设性意见)

一实验名称:

实验二、典型二元及三元合金显微组织观察

二实验目的(扼要说明研究对象,实验意义及作用等)

1.掌握利用相图分析二元合金在平衡及非平衡凝固条件下结晶组织的方法。

2.熟悉典型共晶系二元合金平衡组织及非平衡凝固的显微组织特征，及其差异。

三实验原理(简要说明实验所依据的理论.包括重要定律,公式及据此推算的重要结果):

相：是具有同一聚集状态、同一结构、同一性质、并与其他部分在界面分开的均匀组成部分。相哾：是研究不同成分合釁相平衡关系的一种图形。廄织：用肉眼或显微镜所观察到的不同组成相的形状，分布及各相之间的组合状态。平衡组织：合金经缓慢冷却后具有的显微组织。非平衡竄织：合金经快冷后具有的显微组织。二元合金：由两种组元组成的合金称为二元合金。固溶体：以合金某一组元为溶剂，其晶体点阵中溶入其它组元原子（溶质?所组成的异类原子混合的结晶相，结构保持溶剂元素的点阵类型，其实质是固态溶液。匀晶转变：由液相直接结晶出单相固溶体的过程。共晶转变：具有E点成分的液相，在一定的温度下，同时结晶出一定成分的两个固相，即M点成分的α相与N点成分的β相。包晶转变：由一个固相与液相作用形成另一个固相的过程，称为包晶转变。晶内偏析（枝晶偏析）：在一个晶粒内部成分不均匀的现象，称晶内偏析。离异共晶：当不平衡共晶体量很少时，其中与初生晶体相同的相，常与初生晶体连成一片，不能分辩，而共晶体的另一相则留在枝晶间，这种形式的共晶组织称离异共晶。伪共晶：亚共晶和过共晶合金在快冷时，初生晶体数量减少，共晶体的实际成分偏离原共晶点，形成伪共晶，成分靠近共晶点的合金，快冷时，甚至来不及析出初生晶体即发生共晶反应，得全部共晶体。这种由非共晶成分的合金而获得全部共晶体的组织，称为伪共晶组织。脱溶：由α固溶体中析出另一种固相的过程，称脱溶，

表示

一般脱溶相称为次生相或次生固溶体，以β

Ⅱ

1. 固溶体合金的显微组织

具有匀晶转变的合金，如图2—1所示,在平衡冷却条件下,其室温组织均为单相固溶体。其显微组织形态表现为一个个的晶粒及晶界。但在非平衡冷却时，固相成分来不及扩散均匀，在凝固过程中各温度的固相平均成分将偏离原平衡相图上固相线的位置，如图2一2所示。

2.二元共晶系合金显微组织

具有共晶反应的二元合金系有：Pb-Sb、Pb-Sn、Al-Si，Al-Cu、Cu-O、Zn-Mg 等。

根据合金在相图中的位置，可分为端部固溶体、共晶、亚共晶和过共晶合金来研究其显微组织特征。

位于二元相图中共晶点成分的合金平衡结晶时发生共晶反应，得到共晶体组织。共晶体是由两种一定成分的固相（α、β）组成，两相的本质和成分可由相图上得知。如Pb一Sn合金的共晶体中两个相的本质分别为以铅和锡为基的固溶体α和β，在共晶温度时，α和β相中锡的质量分数分别为19％和97．5％而在Pb一Sb合金中，由于铅在锑中的固溶度很小，β相的成分接近纯锑，故其共晶体由α和锑组成。这两个合金系的共晶体组织

冰醋酸硝酸水溶液 200×冰醋酸双氧水 82×图2-10 Pb-Sn 合金的共晶体图2-11 Pb-Sb 合金的共晶体

3. 二元包晶系合金的组织

由相图可知，具有包晶成份的合金，在平衡冷却条件下，其初生相应在转变中全部耗尽，成为均匀的单相固溶液体。但在实际情况下，由于冷却较快，包晶反应常常不能充分进行。以至于合金的显微组织达不到平衡状态，在平衡凝固完成之后，便不存在α相。但如果是不平衡结晶则在β相中心仍保留一些残留的α相，且β相本身的成份也是不均匀的，呈枝晶偏析。又如图2—3所示的Cu—65％Sn的合金冷却到415℃时要发生 L + ε → η的包晶转变，剩余的液相L到227℃又会发生共晶转变，所以在平衡凝固时最终组织应由η相和共晶体（η+θ）组成。而实际的不平衡组织却保留相当数量的ε相（灰色），包围它的是η相（白色），在外面的则是黑色的共晶组织。

四实验设备和实验方法(设备的名称,型号,主要结构和性能等.实验方法主要介绍

专用装置及操作程序等).

材料及设备

1.选定合金的金相试样；

2.金相显微镜；

3.所观察的合金显微组织照片。

五实验结果(把原始记录的时间,条件环境,偶然情况等以数字和图表表达.用专业术语描述实验中所见现象,用误差和统计分析确保数据准确)

六实验结果分析与结论(根据实验过程中观察到的现象和测得的数据,进一步从理论上加以分析,最后用肯定语言进行概述,作出论断)

七参考文献(引用文章的作者,题目,出版单位等列出).

1.《金属学原理》李超主编哈工大出版社 1996年

2.《金属学》马泗春主编陕西科学技术出版社 1998年

八你的建议(对实验情况及问题,提出建设性意见)

一实验名称:

实验三、显微摄影与暗室技术

二实验目的(扼要说明研究对象,实验意义及作用等)

1.初步了解显微摄影的操作

2.掌握底片冲洗和印相的暗室技术

三实验原理(简要说明实验所依据的理论.包括重要定律,公式及据此推算的重要结果):

经过显微分析后，可用现微摄影的方法把需要的典型组织拍摄下来供研究和保存用，将这种经过显微放大的组织拍摄下来的过程称为显微摄影。

1.用XJG—05型卧式显微镜进行底片暴光操作

（1）首先在明场观察，选择试样中有代表性的视场；

（2）按照倍类表选择好放大率，照相时转动微调，使物象调到最清晰为止。即可取下毛玻璃，插入底片盒进行拍照。

2.底片的显影

底片经过暴光后，感光乳剂膜上有“潜影”，显微的目的就是使潜影转变为可以看见的映像。

底片放入显影液中，受光化作用的银盐被还原成细小的黑色银粒，感受越多的部位银粒析出越密，映像也越黑，没有感光的部位无银粒析出，仍是白色，经显影后底片成为黑白二色的映像。常用的显微粉D72配方，显微时间3-5分钟左右。

3.底片的定影

底片定影的目的：将没有感光的银粒溶解掉，而将受感光后析出的银粒保留在底片上。普通的定影液为酸性定影液F-5,定影时间应在15分钟以上。

4.底片的冲洗与凉干

冲洗的目的是将不必要的药物冲洗掉，否则底片很快就会变质、退色。冲洗大约30分钟，最后在阴凉处凉干，这样获得一个完整的负片。

5.印相

底片（负片）凉干后，即可晒印成正片，操作步骤为：

（1）在印相机上将印相纸紧盖在底片的药面上进行暴光（或将底片安装在放大机上投影暴光），暴光时间要根据光源的亮度即底片的反差来决定。

相纸分为放大纸和印相纸。放大纸感光速度快，印相纸感光速度慢。

相纸分为1#、2#、3#、4#、5#号，号数越大，反差越大。一般印资料用3#、4#，印人像用2#。

（2）相纸在显影液（D72）中显影，显影时间为2分钟左右。

（3）水洗后在定影中定影，定影时间为15分钟左右。

（4）用流动水冲洗30分钟以上。

（5）在上光机上进行烘干上光。

四实验设备和实验方法(设备的名称,型号,主要结构和性能等.实验方法主要介绍

专用装置及操作程序等).

3、试验所用设备及材料

⑴金相显微镜；⑵砂轮机；⑶抛光机；⑷吹风机；⑸试样；⑹不同型号的砂纸；⑺玻璃板；⑻抛光粉悬浮液；⑼酒精；⑽3～4％硝酸酒精溶液；⑾棉花；⑿竹夹子。

4、试验内容及步骤

⑴用砂轮打磨获得平整磨面；

⑵使用金相砂纸按照先粗后细，依顺序进行磨制；

⑶在抛光机上进行抛光，获得光亮镜面；

⑷用浸蚀剂浸蚀试样磨面；

⑸显微镜观察。

五实验结果(把原始记录的时间,条件环境,偶然情况等以数字和图表表达.用专业术语描述实验中所见现象,用误差和统计分析确保数据准确)

六实验结果分析与结论(根据实验过程中观察到的现象和测得的数据,进一步从理论上加以分析,最后用肯定语言进行概述,作出论断)

七参考文献(引用文章的作者,题目,出版单位等列出).

1.《金属学》胡庚祥主编上海科技出版社 1980年

2.《金属学教程》卢光熙主编机械工业出版社 1985年

八你的建议(对实验情况及问题,提出建设性意见)

一实验名称:

实验四、金属的塑性变形与再结晶组织观察

二实验目的(扼要说明研究对象,实验意义及作用等)

1．了解滑移带、变形孪晶与退火孪晶的金相形貌；

2．了解冷变形对金属组织和性能的影响；

3．了解加热温度对冷变形金属组织和性能的影响；

4．了解变形量对再结晶后晶粒大小的影响。

三实验原理(简要说明实验所依据的理论.包括重要定律,公式及据此推算的重要结果):

冷变形金属在热力学上是处于一种不稳定的状态。有力求恢复到稳定状态的趋势。加热会提高原子的活动能力，促进由不稳定状态恢复到稳定状态过程的进行。加热温度由低到高，其变化过程大致分为回复、再结晶和晶粒长大三个阶段。当然这三个阶段并非是截然分开的。一、冷变形金属在加热时组织和性能的变化：由图3—6可见，当加热温度低于再结晶温度时，组织形态几乎不发生变化。但由于晶内缺陷（主要是点缺陷）密度减小，电阻和内应力明显下降。当温度达到再结晶温度时，在变形比较严重的区域（如晶界，形变带、夹杂物附近等）优先形成再结晶核心，并以畸变能为驱动力逐渐长大。当被拉长的晶粒完全由细小等轴晶粒代替时，再结晶过程结束。如果进一步提高温度或延长保温时间，晶粒将以界面能减少为驱动力不断合并长大，进入第三阶段。关于不同阶段材料强度及硬度的变化：回复阶段强度几乎不变，即将进入再结晶阶段时才略有下降。在再结晶阶段，强度明显下降，直到再结晶结束强度基本恢复到变形前数值。这说明，再结晶后的金属完全消除了加工硬化现象。变形量50％的工业纯铁经不同温度下退火的组织如图4-7所示。

图3-6 变形金属在加热过程中组织和性能变化示意图

二、再结晶后晶粒大小与变形量的关系

再结晶：冷变形金属加热到一定温度之后，在原变形组织中通过无畸变的、新的等轴晶粒形核及长大取代原变形晶粒的过程，称为再结晶。在变形金属发生再结晶时，力学性能显著变化，金属恢复到软化状态，变形储存能得到充分释放，而晶体结构不发生改变。

再结晶后晶粒大小与再结晶加热温度、保温时间、加热速度、变形量以及变形前原始晶粒度等都有关系，为了说明晶粒大小与变形量的关系，将一组变形量各不相同的铝片放在同一温度下进行再结晶退火，结果晶粒大小相差很大，如图4－8所示。

当变形量很小时，由于晶内储存的畸变能不足以进行再结晶而保持变形前状态。（图3—8a）当达到某一变形量时，再结晶后的晶粒特别粗大（图3—8b）。这个变形量称为临界变形度。金属在临界变形度下，只有少数晶粒发生明显变形具备形成再结

(a) (b)

(c)

ａ300℃ ｂ500℃ ｃ600℃ 加热时间：30 min 100

图4—7 变形量50%的工业纯铁在不同温度下加热时显微组织的变化

晶核心的条件，而其余绝大多数晶粒几乎未发生变形不具备形核条件，因此所形成的再结晶核心数目必然很少，由它们长大而成的晶粒（无畸变区）靠吞并周围晶粒迅速长大，其结果造成晶粒特别租大。当变形量超过临界变形度时，随着变形量的增加，变形的均匀程度也增加，再结晶退火后的晶位也逐渐细化，如图3—8c、d、e所示。

ａ2% ｂ3% ｃ6% ｄ9% ｅ12% ｆ15%

图3-8 不同变形量对纯铝片再结晶晶粒大小的影响（1：1）

这里有必要指出，除特殊需要外，生产中应尽量避免在临界变形度范围内（铁约为2～10％；钢约为5～10％；铝约为2～5％；铜及黄铜约为5％）加工，以免形成粗大晶粒使性能恶化。

四实验设备和实验方法(设备的名称,型号,主要结构和性能等.实验方法主要介绍

专用装置及操作程序等).

1．材料

①不同变形量的工业纯铁（或低碳钢）金相试样一套；

②同一变形量不同温度下退火的金相试样一套；

③观察滑移带、变形孪晶和退火孪晶的试样一套；

④测定晶粒大小试样一套。

2．设备

金相显微镜。

五实验结果(把原始记录的时间,条件环境,偶然情况等以数字和图表表达.用专业术语描

述实验中所见现象,用误差和统计分析确保数据准确)

六实验结果分析与结论(根据实验过程中观察到的现象和测得的数据,进一步从

理论上加以分析,最后用肯定语言进行概述,作出论断)

七参考文献(引用文章的作者,题目,出版单位等列出).

1．《金属学》赵品哈尔滨工业大学出版社 1999年

2.《金属学原理》刘国勋主编工业冶金出版社 1980年

八你的建议(对实验情况及问题,提出建设性意见)

一实验名称:

实验五、铁碳合金平衡组织观察及分析

二实验目的(扼要说明研究对象,实验意义及作用等)

1.识别和研究铁碳合金（碳钢和白口铸铁）在平衡状态下显微组织。

2.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三实验原理(简要说明实验所依据的理论.包括重要定律,公式及据此推算的重要结果):

铁碳合金的显微组织是研究钢铁材料的基础。铁碳合金平衡状态的组织是指合金在极为缓慢的冷却条件下（如退火状态）所得到的组织，其相变过程均按Fe-Fe3C相图（图3-1）进行。亦即可以根据该相图来分析铁碳合金的显微组织。

图3-1 Fe-Fe3C相图

如图3-1所示，所有碳钢和白口铸铁在室温的组织均由铁素体（F）和渗碳体（Fe3C）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、析出条件因以及布情况各有所不同，因而呈不同的组织形态（表3-1）。

碳钢和白口铸铁在金相显微镜下具有下面几种基本组织：

1.铁素体（F）是碳在α—Fe中的固溶体。铁素体为体心立方晶格。具有磁性及良好的塑性，硬度较低(HB60-90)。用3-4%硝酸酒精溶液侵蚀后，在显微镜下呈现多边形晶粒；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，铁素体呈断续的网状分布于珠光体周围。

表3-1 各种铁碳合金在室温下的显微组织

类型含碳量C% 显微组织浸湿剂工业纯纯铁〈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+二次渗碳体4%硝酸酒精溶液

白口铸铁亚共晶白口铸铁 2.11-4.30 珠光体+二次渗碳体+莱氏

体

4%硝酸酒精溶液共晶白口铸铁 4.30 莱氏体4%硝酸酒精溶液过晶白口铸铁 4.30-6.69 莱氏体+二次渗碳体4%硝酸酒精溶液

2．渗碳体（Fe3C）是铁于碳形成的一种化合物，其含碳量为6.69%，硬度为HB750-820。当用3-4%硝酸酒精溶液侵蚀后，渗碳体呈亮白色，若用苦味酸纳溶液侵蚀，则渗碳体呈黑色而铁素体仍为亮白色。由此可以区别铁素体与渗碳体。此外，按铁碳合金成分和形成条件不同，渗碳体呈现不同的形态：一次渗碳体（初生相）直接由液体中析出，在白口铸铁中呈粗大的条片状（记着Fe3CⅠ）,二次渗碳体（次生相）从奥氏体中析出，成网络状沿奥氏体晶界分布（记着Fe3CⅡ）；在727℃以下，由铁素体中析出的渗碳体为三次渗碳体（记着Fe3CⅢ）;经球化退火，渗碳体呈颗粒状。

3．珠光体（P）是铁素体和渗碳体的机械混合物。侵蚀观察到两种不同的组织形态：（1）片状珠光体它是由铁素体与渗碳体交替形成的层片状组织。硬度HB190-230。经硝酸酒精溶液侵蚀后，在不同放大倍数的显微镜下，可以看到具有不同特征的层片状组织。在高倍放大时，能清楚看到朱光体重平行相间的款条铁素体和细条渗碳体。当放大倍数较低时，由于显微镜的鉴别能力小于渗碳体片厚度，这时就只能看到一条黑线。当组织较细而放大倍数更低时，朱光体片层就不能分辨，而呈黑色。

（2）球状珠光体球状珠光体组织的特征是在亮白色的铁素体基体上，均匀分布着白色的渗碳体颗粒，其边界呈暗黑色。硬度HB160-190。

4 .莱氏体(L'd) 室温时是珠光体，二次渗碳体和共晶渗碳体所组成的机械混合物。它是由含碳量为4.3%的液态共晶白口铸铁在1147?C共晶反应所形成的共晶体（奥氏体和共晶渗碳体），其中奥氏体在继续冷却时析出二次渗碳体，当冷却到727?C是奥氏体分解为珠光体。因此莱氏体的显微组织特征是在亮白色的渗碳体基底上相间的分布着暗黑色斑点级细条状的珠光体。

根据组织特点及含碳量不同，铁碳合金可分为：工业纯铁、钢和铸铁三大类。

1. 工业纯铁

含碳量﹤0.02%的铁碳合金通常称为工业纯铁，既有铁素体和三次渗碳体组成。亮白色基体是铁素体的不规则等轴晶粒晶界上存在少量三次渗碳体，呈现出白色不连续网状，由于量少，有时看不出。

2. 碳钢

①亚共析钢亚共析钢的含碳量在0.02-0.77%范围内，组织由铁素体和珠光体所组

成。随着含碳量的增加，铁素体的数量逐渐减少，而珠光体的数量则相应的增多。亚共析钢县委组织中，亮白色为铁素体，暗黑色为珠光体。两者的相对量可由杠杆定律求得，例如：含碳量为0.45%的钢（45钢）其珠光体的相对含量为P(%)=（0.45/0.77）×100%=58%，铁素体的相对含量为F(%)=[（0.77-0.45）/0.77] ×100% =42%。

另外，直接在显微镜下观察珠光体和铁素体各自所占面积百分数，可近似地计算出钢的含碳量。例如：在显微镜下观察到有50%的面积为珠光体，50%的面积为铁素体，则此钢含碳量C%=（50×0.77 ）/100 =0.4（室温下铁素体含碳量极微，约为0.0008%，可忽略不计）即相当于40钢。

②共析钢含碳量为0.77%的碳钢称为共析钢。由单一珠光体组成。

③过共析钢含碳量超过0.77%的碳钢称为过共析钢，它在室温下的组织有珠光体和二次渗碳体组成。钢中含碳量越多，二次渗碳体数量就越多。含碳量为 1.2%的过共析钢县委组织。组织中存在片状珠光体和网络状二次渗碳体，经侵蚀后珠光体呈暗黑色，而二次渗碳体则呈白色网状。

若要根据显微组织来区分过共析钢的网状二次渗碳体和亚共析钢的网状铁素体，可采用苦味酸钠溶液来侵蚀，这样，是二次渗碳体就被染色呈黑色网状，而铁素体和珠光体仍保留白色颗粒。

3.铸铁

（1）亚共晶白口铸铁含碳量﹤4.3%的白口铸铁称为亚共晶白口铸铁。在室温下亚共晶白口铸铁的组织为珠光体、二次渗碳体和莱氏体，用硝酸酒精溶液侵蚀后，在显微镜下呈现黑色枝晶状的珠光体和斑点庄莱氏体，其中二次渗碳体与共晶渗碳体混在一起，不易分辨。

（2）共晶白口铸铁共晶白口铸铁的含碳量为4.3%，它在室温下的组织由单一的共晶莱氏体组成。经侵蚀后，在显微镜下，珠光体呈暗黑色细条及斑点状，共晶渗碳体呈亮白色。

（3）过共晶白口铸铁含碳量﹥4.3%的白口铸铁称为过共晶白口铸铁，在室温时的组织有一侧渗碳体和莱氏体组成。用硝酸酒精溶液侵蚀后，在显微镜下可观察到暗色斑点状的莱氏体基体上分布着亮白色的粗大条片状的一次渗碳体。

四实验设备和实验方法(设备的名称,型号,主要结构和性能等.实验方法主要介绍

专用装置及操作程序等).

1.实验设备及材料

①金相显微镜；

②金相图册；

③各种铁碳合金的显微样品（表3-2）。

2.实验内容及步骤

（1）验前学生应复习讲课中的有关内容和阅读实验指导书，为实验做好理论方面的准备；

（2）在显微镜下观察和分析表3-2铁碳合金标准试样的平衡组织，识别钢和铸铁组织形态的特征，根据Fe-Fe3C相图分析各合金的形成过程；建立成分、组织之间相互关系的概念。

表3-2铁碳合金标准试样的平衡组织

编号材料处理状态侵蚀剂放大倍数

1 工业纯铁退火3-4%硝酸酒精溶液450×

2 45 退火3-4%硝酸酒精溶液450×

3 T8 退火3-4%硝酸酒精溶液450×

4 T12 退火3-4%硝酸酒精溶液450×

5 亚共晶白口铁铸造3-4%硝酸酒精溶液450×

6 共晶白口铁铸造3-4%硝酸酒精溶液450×

7 过共晶白口铁铸造3-4%硝酸酒精溶液450×

（3）绘出所观察的显微组织示意图，画时抓住组织形态的典型特征，并在图中表示出来。

（4）根据显微组织近似确定亚共析钢的含碳量：

C%= (P×0.77)/ 100 + (F×0.0218)/100,

式中：P和F分别为珠光体和铁素体所占面积（%）

五实验结果(把原始记录的时间,条件环境,偶然情况等以数字和图表表达.用专业术语描述实验中所见现象,用误差和统计分析确保数据准确)

六实验结果分析与结论(根据实验过程中观察到的现象和测得的数据,进一步从理论上加以分析,最后用肯定语言进行概述,作出论断)

七参考文献(引用文章的作者,题目,出版单位等列出).

1.《金属学教程》赵品哈尔滨工业大学出版社

2.2.《金属学教程习题与解答》赵品哈尔滨工业大学出版社工程材料

八你的建议(对实验情况及问题,提出建设性意见)