铁碳合金平衡组织
实验四 铁碳合金平衡组织观察一 实验目的1、了解金相显微镜的基本原理、金相试样的制备原理，掌握常用显微镜的使用方法。2、研究和了解铁碳合金（碳钢及白口铸铁）在平衡状态下的显微组织。3、分析成分（含碳量）对铁碳合金显微组织的影响，从而加深理解成分、组织与性能之间的相互关系。二 概 述铁碳合金的显微组织是研究和分析钢铁材料性能的基础，所谓平衡状态的显微组织是指合金在极为缓慢的冷却条件下（如退火状态，即接近平衡状态）所得到的组织。我们可根据Fe-Fe3C相图来分析铁碳合金在平衡状态下的显微组织（如下图所示）。按组织分区的Fe-Fe3C相图铁碳合金的平衡组织主要是指碳钢和白口铸铁组织，其中碳钢是工业上应用最广的金属材料，它们的性能与其显微组织密切有关。此外，对碳钢和白口铸铁显微组织的观察和分析，有助于加深对Fe-Fe3C相图的理解。从Fe-Fe3C相图上可以看出，所有碳钢和白口铸铁的室温组织均由铁素体（F）和渗碳体（Fe3C）这两个基本相所组成。但是由于含碳量不同，铁素体和渗碳体的相对数量、析出条件以及分布情况均有所不同，因而呈现各种不同的组织形态。用浸蚀剂显露的碳钢和白口铸铁，在金相显微镜下具有下面几种基本组织组成物。（1）铁素体（F）——是碳在α-Fe中的固溶体。铁素体为体心立方晶体，具有磁性及良好塑性，硬度较低。用3~4%硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下呈现明亮的等轴晶粒；亚共析钢中铁素体呈块状分布；当含碳量接近于共析成分，铁素体呈断的网状分布于珠光体周围。(2) 渗碳体（Fe3C）——是铁与碳形成的一种化合物，其碳含量为6.69%，质硬而脆，耐腐蚀性强，经3~4%硝酸酒精溶液浸蚀后，渗碳体呈亮白色，若用苦酸钠溶液浸蚀，则渗碳体能被染成暗黑色或棕红色，而铁素体乃为白色，由此可区别铁素体与渗碳体。按照成分和形成条件的不同，渗碳体可以呈现不同的形态：一次渗碳体（初生相）是直接由液体中析出的，故在白口铸铁中呈粗大的条片状；二次渗碳体（次生相）是从奥氏体中析出的，往往呈网络状沿奥氏体晶界分布；三次渗碳体是由铁素体中析出的，通常呈不连续薄片状存在于铁素体晶界处，数量极微，可忽略不计。
球墨铸铁优点和缺点各是什么？
优点：球墨铸铁的抗拉强度远远超过灰口铸铁，而与钢相当。因此对于承受静载的零件，使用球墨铸铁比铸钢还节省材料，而且重量更轻。不同基体的球墨铸铁，性能差别很大，球墨铸铁具有较好的疲劳强度。缺点：球墨铸铁管的安装受人为因素比如操作原因影响较大。钢管的耐腐蚀性差、价格高因此在一般情况下除了小口径管道及特殊工程(例如顶管工程)。球墨铸铁管在高压管网一般不使用抗压力低，由于管体相对笨重，安装时必须动用机械。打压测试后出现漏水必须把所有管道全部挖出，把管道吊起至能放进卡箍的高度，安装上卡箍阻止漏水。技术特性球状石墨对金属基体的割裂作用比其它形状石墨小，能使铸铁的强度达到基体组织强度的70～90%，抗拉强度可达120kgf/mm2，并且具有良好的韧性。球墨铸铁除铁外的化学成分通常为：含碳量3.0～4.0%，含硅量1.8～3.2%，含锰、磷、硫总量不超过3.0%和适量的稀土、镁等球化元素。以上内容参考：百度百科-球墨
工业纯铁在室温下的平衡组织中，三次渗碳体所能占有的最大相对重量百分数
工业纯铁含碳量越高，则三次渗碳体也就越多，工业纯铁的最大含碳量是铁碳相图上面的P点，即含碳量为0.0218%，也就是P点的三次渗碳体是最大含量点，工业纯铁的最低含碳量是在600度为0.00057%，即百万分之57，而在室温则几乎微乎其微，可以忽略，所以，为了计算方便，可以默认为工业纯铁室温含碳量为0，根据杠杆定律可计算如下：
WFe3CIII=（0.0218-0）/（6.69-0）=0.0218/6.69=0.00325859……≈0.0033=0.33%
