金相分析的工作原理是利用放大鏡和顯微鏡，按照觀察和研究金屬材料的宏觀和微觀組織的方法，在生產(chǎn)實踐中一般稱為金相檢驗。宏觀組織是金屬材料中每種成分的直觀形狀，其中放大鏡不到10倍，或者人眼可以直接看到。微觀組織主要是指在光學(xué)顯微鏡下觀察到的金屬材料中每種成分的直觀形狀。
金相學(xué)檢查的基礎(chǔ)
首先要清楚地了解金屬和合金在固態(tài)下，通常是晶體。
晶體是一種物質(zhì)，原子在三維空間中包含規(guī)則，在周期中反復(fù)排列。簡單來說，在金屬和合金中，原子的所有排列都是有規(guī)律的，而不是雜亂無章的。
晶體通常具有以下特點：
01
均勻度;
02
各種各樣
03
能獨立形成多面體形狀
04
有一定的溶點
05
晶體的理想形狀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)都有特定的對稱性。
06
衍射效應(yīng)對X射線產(chǎn)生影響
晶格的分類
身心立方晶格
體心立方晶格晶胞的三個棱角長度相同，三個軸之間的交角為90度，從而形成立方體。晶體的八個角各有一個原子，立方體的核心也有一個原子。
面立方晶格
面部立方晶格晶胞的八個角各有一個原子，從而形成一個正方體。它還有一個原子在正方體的六個面的中心。
六方晶格密排
密排六方晶格晶胞在晶胞的12個頂角上各有一個原子，從而形成一個六方柱體，上下兩側(cè)的核心也有一個原子，其中有六個原子。
Fe-C相圖
照片
照片
相圖中的特征符號和含義
特點點
溫度(℃)
含碳(%)
特征的含義
A
1538
0
純鐵的熔點
B
1495
0.53
液相成分的包晶轉(zhuǎn)換
C
1148
4.30
共晶點
D
1227
6.69
滲碳體溶點
E
1148
2.11
碳是馬氏體中最大的溶解性
F
1148
6.69
共晶滲碳體成分點
G
912
0
a-Fe←→r-異構(gòu)Fe同素轉(zhuǎn)換點
H
1495
0.09
A-Fe中碳的最大溶解性
J
1495
0.17
包晶成份點
K
727
6.69
滲碳體成分分析點
N
1394
0
r-Fe←→σ-異構(gòu)Fe同素轉(zhuǎn)換點
P
722
0.00218
碳是鐵素體中最大的溶解性
S
727
0.77
共析點
Q
600
0.008
碳在鐵素體中溶解
圖片的主要特征線
編號
線名及含義
1
AC線，液體向馬氏體轉(zhuǎn)換的開始線，即：L→A
2
液態(tài)向滲碳體轉(zhuǎn)化的CD線，即：L→Fe3CI
ACD線統(tǒng)稱為液相線，其中所有合金均處于液相狀態(tài)，用符號L表示。
3
AE線，液體向馬氏體轉(zhuǎn)換的終止線。
4
水平線、共晶線ECF線。
AECF線統(tǒng)稱為固相線，液態(tài)合金冷卻至此線，全部結(jié)晶為固態(tài)，此線下為固相區(qū)。
5
ES線，又稱Acm線，是馬氏體中碳的溶解度曲線，即：L→Fe3CII
6
GS線，也叫A3線。
7
GP線，是馬氏體向鐵素體轉(zhuǎn)換的終止線。
8
PSK線，共析線，又稱A1線。
9
鐵素體中碳的溶解度曲線PQ線。
相圖的相區(qū)
01
簡化Fe-Fe3C相圖的單相區(qū)、A、四個單相區(qū)，L和Fe3C。
02
二相區(qū)，F(xiàn)e-Fe3C簡化圖包含Le-Fe3C。A、LFe3C、AF、AFeC和F五個Fe3C二相區(qū)
03
每一個二相區(qū)都與相應(yīng)的兩個單相區(qū)相鄰，即：
共晶線：ECF、L、A與Fe3C三相并存。
共析線：PSK、A、F和Fe3C三相并存。
鐵碳合金的基本相
基本相
定義
力學(xué)性能
容碳量
鐵素體F
A-Fe中碳的間隙固溶體
強度，硬度低，塑性，韌性好。
最大0.0218%
馬氏體A
R-Fe中碳的間隙固溶體
低硬度，良好的塑性
最大2.11%
Fe3C滲碳體
金屬化合物Fe和C
硬而脆
最大6.69%
臨界壓力在加熱和冷卻過程中的定義
AC1–加熱時，珠光體向馬氏體轉(zhuǎn)換的開始溫度。
Ar1–冷卻時，馬氏體向珠光體轉(zhuǎn)換的初始溫度。
AC3–加熱時，首先分析鐵素體完全轉(zhuǎn)化為馬氏體的停止溫度。
Ar3–冷卻時，馬氏體開始析出先分析鐵素體溫度。
Accm–加熱時，二次滲碳體完全融入馬氏體的停止溫度。
Arcm–馬氏體在冷卻過程中開始析出二次滲碳體溫度。
這里需要注意的是：加熱時一般會加上臨界壓力下標“C”，在冷卻過程中，臨界壓力加注標記為“r”
七種類型的鐵碳合金
01
工業(yè)純鐵：w(C)﹤0.0218%
02
共析鋼：w(C)=0.77%
03
亞共析鋼：w(C)=0.021%～0.77%
04
過共析鋼：w(C)=0.77%～2.11%
05
共晶白口鐵：w(C)=4.30%
06
亞共晶白口鐵：w(C)=2.11%～4.30%
07
通過共晶白口鐵：w(C)=4.30%～6.69%
鐵碳合金的基本組織
鐵素體
碳溶于a-Fe中的間隙固溶體是鐵素體，通常用字母F來表示。由于體心立方晶格的a-Fe總間隙量雖然比較大，但是間隙半徑卻很小，所以a-Fe中碳的溶解度也很小，常溫下不超過0.005%，隨著溫度的升高，溶解度也會增加一些，在727度時達到最高值，也只有0.0218%。
鐵素含碳量很低，其性能接近純鐵，屬于塑性、韌性高、強度高、硬度低的組織。
馬氏體
在r-Fe中溶解碳的間隙固溶體是馬氏體，通常用字母A來表示。由于面心立方晶格的r-Fe總間隙量與a-Fe相比較小，但由于間隙半徑較大，因此可溶解更多的碳。隨著溫度的升高，在727度時，碳在r-Fe中的溶解度增加了0.77%，在1148度時達到最高值2.11%。
馬氏體具有很好的塑性，比鐵素體具有更高的強度和硬度。
滲碳體
通常用Fe3C來表示滲碳體是鐵和碳的化合物。
滲碳體含碳量為6.69%，溶點約為1227度，相對晶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，硬度高，脆性大，基本無塑性。
一般而言，在鐵碳合金中，滲碳體越多，合金就越硬，同時也越脆。
珠光體
由鐵素體和滲碳體組成的機械混合物稱為珠光體，通常用字母P表示。珠光體的平均碳含量為0.77%。它的性能介于鐵素體和滲碳體之間。一般情況下，珠光體中的鐵素體和滲碳體會呈塊狀更替分布，也可稱為塊狀珠光體。通過熱處理，滲碳體可以分布在鐵素體基體上，稱為球狀珠光體或粒狀珠光體。
萊氏體
機械混合物(共晶體)由馬氏體和滲碳體組成，稱為萊氏體，通常用字母Ld表示。
由于以滲碳體為基材，萊氏體的平均碳含量為4.3%，其性能堅硬而脆。如果冷卻到727度，萊氏體內(nèi)的馬氏體就會變成珠光體。
在鐵碳合金平衡狀態(tài)下的五個基材組織中，鐵素體、馬氏體和滲碳體是鐵碳合金的三個基本相，珠光體和萊氏體
客服1