2．在平衡冷却转变中，由于碳的含量不同，转变方式有较大的差异，得到的组织形貌也各
不一样。见按组织分区的铁碳合金相图，组织形貌可参考教材上的图片。
3．铁碳合金制样一般用4%的硝酸酒精进行侵蚀，α和Fe3C两相都为亮白色，仅仅它们的
相界面和晶界面被侵蚀，在显微镜下呈暗色的线条。由于放大倍数不同，看到的组织形貌如图所示。仅在用苦味酸侵蚀时，α相依然为亮色，而Fe3C被染成黑褐色。
二、实验内容
观察几种典型铁碳合金的平衡组织形貌。 ①．工业纯铁，单一的铁素体晶粒。 ②．45钢（含碳量为0.45%），亮色的铁素体＋暗色的珠光体。 ③．T12钢（含碳量为1.2%），亮色的二次渗碳体网＋可见层片的珠光体。 ④．T12钢，用用苦味酸侵蚀，二次渗碳体网和珠光体中Fe3C相为暗色。 ⑤．亚共晶白口铁，组织包含P＋Fe3CII＋Ld’。
⑥．过共晶白口铁，组织包含Fe3CI＋Ld’，结合亚共晶白口铁，认识其中的Ld’。
三、实验报告要求
画出前五个组织示意图（③除外），每一个注明组织特征，简述形成组织的原因(或过程)。
实验三 碳钢热处理基本组织观察
目的
1．认识碳钢经不同方式热处理后的典型显微组织特征； 2．了解热处理工艺对组织的影响。
一、相关知识
1．TTT曲线
2．碳钢的退火和正火
碳钢的退火组织也就是铁碳合金的平衡组织，以前的实验已经观察过。
亚共析钢的正火组织形式上很象退火组织，这是的珠光体层片较细，整体为灰黑色，理论上讲，铁素体的含量应比平衡状态略少，相差并不明显。
过共析钢一般进行球化退火，得到球化珠光体，正火仅用于消除二次渗碳体网，得到颗粒状的碳化物和细片状珠光体，紧接着进行球化退火。
3．碳钢的等温淬火组织
上贝氏体：在500－350℃的等温转变组织，铁素体片在原奥氏体晶界向内发展，成羽毛状，片间间断分布碳化物。为了清楚看到这种组织，在生成部分上贝氏体后立即快速冷却，其它部分是马氏体。
上贝氏体：在320－250℃的等温转变组织，铁素体片在原奥氏体晶内成透镜状，或象竹叶状。片内部有非常细小分布碳化物，整体浸蚀后为暗灰色。为了清楚看到这种组织，在生成部分贝氏体后立即快速冷却，其它部分是马氏体。
4．碳钢的淬火组织
小试样奥氏体化后水冷，可以全部淬透，得到马氏体和少量残余奥氏体。
低碳马氏体(板条马氏体)：在光学显微镜下，板条马氏体为一束束相互平行的细长条状，在一个奥氏体晶粒内可有几束不同取向的马氏体群。
高碳马氏体(针状马氏体)： 在光学显微镜下，片状马氏体呈针状或竹业状，片间互不平行呈一定角度，其立体形态为双凸透镜状。针的粗细决定于奥氏体晶粒的大小，通常其针细小，在光学显微镜下不能看清，称为隐针马氏体。T10正常加热温度为760℃， 若过热(温度820℃，为能了解其形态)，就可看到其针状的形貌。
5．碳钢的回火组织
回火马氏体：形状同淬火态，但内部有碳化物，浸蚀后的颜色变暗。
回火曲氏体：原马氏体形态不可见，弥散的Fe3C析出，组织一般为灰暗色。 回火索氏体：在铁素体的基体上分布小颗粒状的渗碳体。
6．低碳钢渗碳后炉冷组织
920℃渗碳后，表层的含碳量接近Acm线，逐渐降低，到心部为原始的低碳(或纯铁)，炉冷后得到平衡组织，从表到里，经过过共析(珠光体＋网状渗碳体)、共析(珠光体)、亚共析(铁素体＋珠光体)的逐渐过渡。实用材料往往可直接淬火，或渗碳后空冷正火，表层部分的渗碳体为颗粒状。
二、实验内容
①．观察45钢的正火组织，铁素体＋索氏体。
②．观察等温淬火组织，认识上、下贝氏体形貌特征。
③．观察淬火组织认识马氏体形态：20钢得到的板条马氏体，由45钢得到的混合
马氏体，T10钢过热淬火得到的粗大马氏体针。
④．正常淬火回火组织：T10钢正常淬火回火的组织为未溶颗粒状碳化物＋回火隐
针马氏体。
⑤．调质：中碳钢淬火后高温回火得到的回火索氏体。
⑥．渗碳后炉冷组织：从组织了解渗碳后碳含量的大致分布。
三、实验报告要求
画出5个以上观察到的组织示意图，注明材料、热处理过程、所得到的组织。
本课程是大机械类各专业必修的一门技术基础课。
通过本课程的学习，学生应初步掌握工程材料的基本知识，为后续专业课程的学习和以后的科技实践工作打下基础。具体要求是：
1．认识工程材料的化学成分、组织结构与性能之间的关系。 2．掌握常用工程材料的分类、基本性能及用途。
3．掌握工程材料的选材原则，能合理地选择材料加工的热处理工艺和工艺路线，了解加工工艺对材料组织性能的影响，并能结合产品的材质、工艺进行初步的质量分析。
5
※<教学内容>
第一部分 工程材料的基本知识 （12学时） 第一章 绪论
1. 工程材料的分类与发展 2．工程材料的基本性能 3．本课程的学习目的及主要内容
第二章 材料的晶体结构 1．晶体结构的基本知识 2. 立方晶系中的晶向与晶面 3. 金属中常见的三种典型晶体结构 4．实际晶体的结构特点
第三章 材料的凝固与相图 1．凝固概论
2．纯金属的结晶过程及细化铸态金属晶粒的方法 3. 二元合金相图与合金的结晶过程 4．合金的性能在相图中的反映
第四章 铁碳合金 1．铁碳合金相图
2．铁碳合金平衡结晶过程分析 3．碳对铁碳合金的影响 4．碳钢 5．铸铁
第五章 金属的塑性变形与再结晶 1．单晶体金属的塑性变形 2．多晶体金属的塑性变形
3．冷塑性变形对金属组织性能的影响 4．变形金属在加热时的变化 5．金属的热塑性变形
第二部分 金属材料及热处理（12学时） 第六章 钢的热处理 1．钢在加热时的组织转变 2．钢在冷却时的组织转变 3．钢的热处理工艺 4．钢的表面热处理 5．钢的化学热处理
第七章 合金钢
1．合金元素在钢中的主要作用 2．合金结构钢
3．合金工具钢 4．特殊性能钢 第八章 非铁金属材料 1. 铝及铝合金 2．铜及铜合金 3．铸造轴承合金
第三部分 其它工程材料的介绍（2学时） 第九章 高分子材料与陶瓷材料 1. 高分子材料的基本知识 2．高分子材料的结构与性能 3．工程塑料与橡胶
4．陶瓷材料的分类及制备的基本知识 5. 陶瓷材料的组织、结构与性能 6．工程陶瓷材料
第四部分 工程材料的选材原则（2学时） 第十章 机械零件选材及工艺路线分析 1．零件的失效与选材的关系 2．选材的基本原则 3．选材的典型实例
第五部分 实验 （4学时）
实验一 金相技术与铁碳合金的观察 1．金相分析技术介绍
2．铁碳合金平衡组织及非平衡组织的观察 实验二 材料科学综合实验
应用计算机辅助教学软件“Materials Science on CD-ROM”上机，写全英语实验报告。
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※<教学进度与教时安排>