金相观察和维氏硬度测试实验报告.docx

金相观察一、实验目的1. 观察铁碳合金在平衡状态下的显微组织特征2. 掌握铁碳合金成分，组织性能之间的变化规律二、实验器材1、 金相显微镜2、 金相标准试样三、实验原理铁碳合金室温下基本相和组织组成物的基本特征1•铁素体（F）是碳溶入a-Fe中的间隙固溶体，晶体结构为体心立方晶格， 具有良好的塑韧性，但强度硬度低，经4%硝酸酒精浸蚀呈白色多边形晶粒，在 不同成分的碳钢中其形态为块状和断续网状2•渗碳体（Fe3C）是铁与碳形成的化合物，含碳量为6.69% 晶格为复杂的八面体结构，硬度高，脆性大，用4%的硝酸酒精浸蚀后呈白色， 用碱性苦味酸钠热蚀后呈黑色，用此法可以区分铁碳合金中的渗碳体和铁素体 由铁碳相图知，随着碳的质量分数的不同，渗碳体有不同的形态，一次渗碳体是 由液态直接析出的渗碳体，呈白色长条状；二次渗碳体是从奥氏体中析出的渗碳 体，呈网状分布，二次渗碳体是从铁素体中析出的渗碳体，沿晶界呈小片状，共 晶渗碳体在莱氏体中为连续基体，共析渗碳体是同铁素体交替形成呈交替片状3•珠光体（P）是铁素体与渗碳体的机械混合物，在平衡状态下，铁素体和 渗碳体是片层相间的层状组织在高倍下观察时铁素体和渗碳体都呈白色，渗碳 体周围有圈黑线包围着，在低倍下当物镜的鉴别能力小于渗碳体厚度的时候，渗 碳体就成为一条黑线。

见图3-1a (15000X) b (400X)图3-1不同放大倍数下珠光体的显微组织四、实验内容及步骤观察以下铁碳合金组织图3-2工业纯铁显微组织在铁碳状态图上，根据碳的质量分数的不同， 铁碳合金分为工业纯铁，碳钢及白口铸铁1•工业纯铁 碳的质量分数小于0.0218%的铁碳 合金称为工业纯铁室温下的组织为单相的铁素体晶 粒用4%的硝酸酒精浸蚀后，铁素体呈白色当碳的 质量分数偏高时，在少数铁素体晶界上析出微量的三 次渗碳体小薄片，见图3-22.碳钢 碳的质量分数在0.0218〜2.11%范围内 的铁碳合金称为碳钢，根据钢中含碳量的不同，其组 织也不同，钢又分为亚共析钢，共析钢，过共析钢三 种见图3-3白色有Wc~Wp%X0.77%Wc -碳的质量分数Wp -珠光体所占面积的百分数量分数的增加，先共析铁素体逐渐减少，珠光体数量增加 晶界的为铁素体，黑色层片状的组织为珠光体在显微镜下，可根据珠光体所占面积的百分数估计出亚共析钢的碳的质量分 数：20钢 45钢 70钢图3-3亚共析钢的显微组织2）过共析钢 碳的质量分数在0.77〜2.11%范围的碳钢为过共析钢室温下 的组织为层片状珠光体和二次渗碳体，见图3-4。

用4%硝酸酒精浸蚀，二次渗 碳体呈白色网状分布在珠光体周围用碱性苦味酸钠溶液热蚀后，渗碳体呈黑色a用4%硝酸酒精浸蚀图3-4b用碱性苦味酸钠热蚀T12钢显微组织1）亚共析钢 碳的质量分数在0.0218〜0.77%范 围内，室温下的组织为铁素体和珠光体，随着碳的质3、白口铸铁含碳量在2.11〜 6.69%范围内的铁碳合金为白口铸铁根 据含碳量的不同又分为亚共晶白口铸 铁，共晶白口铸铁，过共晶白口铸铁二 类1） 亚共晶白口铸铁 碳的质量数 为2.11〜4.3%，室温组织为珠光体二次 渗碳体和低温莱氏体，见图3-5黑色 树枝状为初生奥氏体转变的珠光体，其 周围白色网状物为二次渗碳体其余为 莱氏体，莱氏体中的黑色粒状或短杆状 物为共晶珠光体图3-5亚共晶白口铸铁显微组织2） 共晶白口铸铁碳的质量分数为4.3%室温组织为单一的莱氏体，见图 3-6图中黑色的粒状短杆状为珠光体，白色基体为渗碳体3） 过共晶白口铸铁 碳的质量分数为4.3〜6.6%之间室温组织为一次渗 碳体和莱氏体，见图3-7一次渗碳体呈白色长条状，贯穿在莱氏体基体上，其 余为共晶莱氏体图3-6共晶白口铸铁组织 图3-7过共晶白口铸铁组织五、实验数据及处理序号样品名称状态浸蚀剂显微组织1工业纯铁退火4%硝酸酒精F220钢退火4%硝酸酒精F+P345钢退火4%硝酸酒精F+P465钢退火4%硝酸酒精F+P5T8钢退火4%硝酸酒精P6T12钢退火4%硝酸酒精P+FeC3 II7T12钢退火碱性苦味酸钠P+FeC3 II8亚共晶白口铸铁铸态4%硝酸酒精P+Fe C +L' d3 II9共晶白口铸铁铸态4%硝酸酒精L' d10过共晶白口铸铁铸态4%硝酸酒精L' d+ FeC3 I11亚共析钢未知试样I、II、III铸态4%硝酸酒精F+P维氏硬度试验一、 实验目的1.熟悉维氏硬度计的实验原理及实验方法 2.进行维氏硬度计的试验操作二、 实验器材维氏硬度计 标准硬度块三、 实验原理维氏硬度计按试验力大小的不同，细分为三种试验： 1、维氏硬度试验；2、小负荷维氏硬度试验；3、显微维氏硬度试验。

试验力的选择要根据试样种类、试样厚度和预期的硬度范围而定维氏硬度计表示为HV,维氏硬度试验主要用于材料研究和科学试验方面， 小负荷维氏硬度试验主要用于测试小型精密零件的硬度，表面硬化层硬度和有效 硬化层深度，镀层的表面硬度，薄片材料和细线材的硬度，刀刃附近的硬度，牙 科材料的硬度等，由于试验力很小，压痕也很小，试样外观和使用性能都可以不受影响显微维氏硬氏试验主要用于金属学和金相学研究用于测定金属组织中 各组成相的硬度，用于研究难熔化合物脆性等四、 实验内容及步骤维氏硬度计操步骤1、 打开硬度计的电源，旋转试验力变换手轮，选择试验力2、 转动压头与物镜转换罩壳，使物镜位于主体正前方位置3、 转动手轮使试验台上升，直至试样表面清晰成像如果在目镜观察到的像模糊，可转动手轮，直至清晰为止4、 移动目镜的刻线，使其刻线内侧逐步靠拢无限接近处于中心位置，按面板 ZERO键，这时主屏幕上的值为零5、 按面板START键，仪器开始加载、保载、卸载6、 观察目镜中的压痕成像7、 移动右边手轮使刻线分开，移动目镜左侧鼓轮，使左边的刻线移动与压痕左 边外形交点相切，移动右边刻线内侧与压痕外形交点相切，按下HARDNESS 测量按钮，对角线dl测量完成，目镜转动90度，测量对角线d2,再次按下 测量按钮，主屏幕显示本次测量的值和所转换的的硬度值。

一次试验结束8、 如果认为测量有误差，可重复上述程序再次测量五、 实验数据及处理维氏硬度(HV)以120kg以内的载荷和顶角为136的金刚石方形锥压入器压 入材料表面，用载荷值除以材料压痕凹坑的表面积，即为维氏硬度值(H V)计算公式为：18173维氏硬度计算公式P为载荷，如10kgd为压痕对角线长度(mm)六、 实验结论及误差分析1•出现压痕不在视场内及压痕位置变化很大的原因分析及解决办法：出现这种情况的原因是由于压头、测量显微镜、工作台三者轴心不同造成的可 以调整载物台横向或纵向小手柄，使压痕出现2•检定时示值超差的原因及解决办法① 测量显微镜标尺不准用标准测微尺进行检查如不准可送修或更换② 金刚石压头缺损，如有缺损更换压头。