沿晶界白色网状 Fe3CII，晶内黑色 P（局
1-4
T12 钢
退火 400× 4%硝酸酒精
部少量的片状 P）
组织为 P+Le，黑色树枝状为 P，Le 是
亚共晶白口
1-5
退火 100× 4%硝酸酒精 Fe3C（白色）和 P（均匀分布黑色小点或
铸铁
条状组织）
共晶白口
Le 是 Fe3C（白色）和 P（均匀分布黑色
杨 蔚 翟封祥 焦建强 编
（实验报告）
工程材料与成型工艺基础
实验指导书
（实验报告）
杨 蔚 翟封祥 焦建强 编
学生姓名 学号 斑级 实验教师 成绩
大连交通大学 2016 年 3 月
工程材料与成型工艺基础
目录
工程材料与成型工艺基础实验守则┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅（3） 实验一 铁碳合金平衡组织观察┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅（3） 实验二 碳钢的热处理操作、组织观察及硬度测定┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅（8） 实验三 焊接接头宏观及微观组织观察与分析┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅（14） 附录 1 金相试样的制备┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅（19） 附录 2 金相显微镜及多媒体互动教学系统的使用方法┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅（22） 附录 3 硬度计的使用方法┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅（27）
1. 工业纯铁 碳的质量分数ωc<0.0218%，室温组织由铁素体 F 和三次渗碳体 Fe3CⅢ组成，光学显 微镜下观察铁素体呈多角形块状，晶界为黑色条状。晶界上存在少量三次渗碳体，呈白色 的不连续的网状，但由于量少有时看不出。 2. 亚共析钢 碳的质量分数为 0.0218%<ωc<0.77%，室温下的组织由铁素体和珠光体 P 组成。经硝 酸酒精溶液浸蚀后在显微镜下观察，铁素体呈白色多边形块状，珠光体在放大倍数较低时 呈暗黑色。随着碳的质量分数的增加，铁素体量逐渐减少，珠光体量逐渐增加，铁素体的 形态逐渐由块状变为碎块状或网状。 3. 共析钢 碳的质量分数ωc=0.77%，室温组织为单一的珠光体。经硝酸酒精溶液浸蚀后，在高 倍显微镜下可以观察到珠光体中呈交替排列的宽条铁素体和细条渗碳体的层片状组织。 4. 过共析钢 碳的质量分数为 0.77%<ωc<2.11%，室温组织由珠光体和二次渗碳体 Fe3CⅡ组成。经 硝酸酒精溶液浸蚀后珠光体呈暗黑色，二次渗碳体呈白色网状分布在珠光体周围。 5. 亚共晶白口铁 碳的质量分数为 2.11%<ωc<4.3%，室温组织由珠光体、二次渗碳体和莱氏体 Le 组
表 1.1 Fe-C 合金平衡组织观察样品状态
样品 编号
材料名称
热处理 状态
放大 倍数
浸蚀剂
组织及特征
单一等轴晶 F（少量夹杂），在显微镜中 1-1 工业纯铁 退火 400× 4%硝酸酒精
只能见 F 晶界及夹杂
1-2
20 钢
退火 400× 4%硝酸酒精 F(白色晶粒)+P(黑色晶粒)
1-3
T8 钢
退火 400× 4%硝酸酒精 片状 P，无晶界显示
色粒状或棒状。
7. 过共晶白口铁 碳的质量分数为 4.3%<ωc<6.69%，室温组织由莱氏体和一次渗碳体 Fe3CⅠ组成。经 硝酸酒精溶液浸蚀后，一次渗碳体呈白亮的、粗大的板条分布在莱氏体基体上。
三、实验仪器、设备及材料
1. 金相显微镜，切割机、抛光机等； 2. 砂纸、浸蚀剂、不同含碳量的铁碳合金金相样品（表 1.1）。
1-6
退火 100× 4%硝酸酒精
铸铁
小点或条状组织），呈条纹斑点状
过共晶白口
1-7
退火 100× 4%硝酸酒精 Le+Fe3C（白色）
铸铁
四、实验内容及步骤
1. 实验前认真阅读实验指导书，复习铁碳合金平衡相图以及工业纯铁、亚共析钢、 共析钢、过共析钢、亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁和过共晶白口铸铁的平衡结晶过程，
二、实验原理 铁碳合金的平衡组织是指铁碳合金在极其缓慢的冷却条件下所得到的组织，即
Fe-Fe3C 相所对应的组织。但是，在实际生产中要想获得一种完全的平衡组织是不可能的， 退火条件下得到的组织比较接近于平衡组织，因此可以借助退火组织来观察和分析铁碳合 金的平衡组织。
根据 Fe-Fe3C 相图，铁碳合金可分为工业纯铁、亚共析钢、共析钢、过共析钢、亚晶 白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁。
3
工程材料与成型工艺基础
成。经硝酸酒精溶液浸蚀后，珠光体呈暗黑色椭圆形，莱氏体为白色渗碳体基体上分布着
暗黑色粒状珠光体，二次渗碳体析出与共晶渗碳体连在一起。
6. 共晶白口铁 铁碳的质量分数ωc=4.3%，室温组织为单一的莱氏体组织。莱氏体是珠光体与渗碳 体组成的机械混合物。经硝酸酒精溶液浸蚀后，显微镜下白色基体为渗碳体，珠光体呈黑
1
工程材料与成型工艺基础
实验守则
1. 实验前认真做好预习，明确实验目的，了解实验内容、步骤及注意事项。 2. 实验不得迟到，无故迟到两次者实验成绩记为不及格。病假、事假需有医生、辅导员 或班主任证明。无故旷课者，该次成绩记以零分。 3. 实验时必须听从实验教师的指导，严格遵守实验室规章制度和仪器设备操作规程，注 意人身安全及设备安全，不得随意动用与本次实验无关的仪器设备。 4. 实验中损坏仪器、设备根据情节轻重按学校有关规定进行全部或部分赔偿。 5. 实验过程中认真做好实验记录，实验数据及结果需经实验教师认可并签字。 6. 实验完毕后，仔细整理好仪器、设备，清理桌面及场地。 7. 认真做好实验报告，按时递交。
2
工程材料与成型工艺基础
实验一 铁碳合金平衡组织观察
一、实验目的 1. 了解铁碳合金在平衡状态下的组织转变过程。 2. 掌握不同成分铁碳合金在平衡状态下的显微组织特征。 3．分析含碳量对铁碳合金显微组织的影响，加深理解成分、组织与性能的相互关系。 4. 了解金相样品的制备过程。 5. 了解光学显微镜的构造、成像原理及使用方法。
4
工程材料与成型工艺基础
铁素体、珠光体、渗碳体、莱氏体组织的相组成、组织特征、性能特点以及成分范围等； 2. 了解金相样品的制备过程（附录 1）； 3. 了解光学金相显微镜的构造、成像原理及使用方法（附录 2）； 4. 在光学显微镜下观察、分析表 1.1 中各铁碳合金的平衡组织，识别钢和铸铁组织