金相分析的工作原理是利用放大镜和显微镜，按照观察和研究金属材料的宏观和微观组织的方法，在生产实践中一般称为金相检验。宏观组织是金属材料中每种成分的直观形状，其中放大镜不到10倍，或者人眼可以直接看到。微观组织主要是指在光学显微镜下观察到的金属材料中每种成分的直观形状。
金相学检查的基础
首先要清楚地了解金属和合金在固态下，通常是晶体。
晶体是一种物质，原子在三维空间中包含规则，在周期中反复排列。简单来说，在金属和合金中，原子的所有排列都是有规律的，而不是杂乱无章的。
晶体通常具有以下特点：
01
均匀度;
02
各种各样
03
能独立形成多面体形状
04
有一定的溶点
05
晶体的理想形状和内部结构都有特定的对称性。
06
衍射效应对X射线产生影响
晶格的分类
身心立方晶格
体心立方晶格晶胞的三个棱角长度相同，三个轴之间的交角为90度，从而形成立方体。晶体的八个角各有一个原子，立方体的核心也有一个原子。
面立方晶格
面部立方晶格晶胞的八个角各有一个原子，从而形成一个正方体。它还有一个原子在正方体的六个面的中心。
六方晶格密排
密排六方晶格晶胞在晶胞的12个顶角上各有一个原子，从而形成一个六方柱体，上下两侧的核心也有一个原子，其中有六个原子。
Fe-C相图
照片
照片
相图中的特征符号和含义
特点点
温度(℃)
含碳(%)
特征的含义
A
1538
0
纯铁的熔点
B
1495
0.53
液相成分的包晶转换
C
1148
4.30
共晶点
D
1227
6.69
渗碳体溶点
E
1148
2.11
碳是马氏体中最大的溶解性
F
1148
6.69
共晶渗碳体成分点
G
912
0
a-Fe←→r-异构Fe同素转换点
H
1495
0.09
A-Fe中碳的最大溶解性
J
1495
0.17
包晶成份点
K
727
6.69
渗碳体成分分析点
N
1394
0
r-Fe←→σ-异构Fe同素转换点
P
722
0.00218
碳是铁素体中最大的溶解性
S
727
0.77
共析点
Q
600
0.008
碳在铁素体中溶解
图片的主要特征线
编号
线名及含义
1
AC线，液体向马氏体转换的开始线，即：L→A
2
液态向渗碳体转化的CD线，即：L→Fe3CI
ACD线统称为液相线，其中所有合金均处于液相状态，用符号L表示。
3
AE线，液体向马氏体转换的终止线。
4
水平线、共晶线ECF线。
AECF线统称为固相线，液态合金冷却至此线，全部结晶为固态，此线下为固相区。
5
ES线，又称Acm线，是马氏体中碳的溶解度曲线，即：L→Fe3CII
6
GS线，也叫A3线。
7
GP线，是马氏体向铁素体转换的终止线。
8
PSK线，共析线，又称A1线。
9
铁素体中碳的溶解度曲线PQ线。
相图的相区
01
简化Fe-Fe3C相图的单相区、A、四个单相区，L和Fe3C。
02
二相区，Fe-Fe3C简化图包含Le-Fe3C。A、LFe3C、AF、AFeC和F五个Fe3C二相区
03
每一个二相区都与相应的两个单相区相邻，即：
共晶线：ECF、L、A与Fe3C三相并存。
共析线：PSK、A、F和Fe3C三相并存。
铁碳合金的基本相
基本相
定义
力学性能
容碳量
铁素体F
A-Fe中碳的间隙固溶体
强度，硬度低，塑性，韧性好。
最大0.0218%
马氏体A
R-Fe中碳的间隙固溶体
低硬度，良好的塑性
最大2.11%
Fe3C渗碳体
金属化合物Fe和C
硬而脆
最大6.69%
临界压力在加热和冷却过程中的定义
AC1–加热时，珠光体向马氏体转换的开始温度。
Ar1–冷却时，马氏体向珠光体转换的初始温度。
AC3–加热时，首先分析铁素体完全转化为马氏体的停止温度。
Ar3–冷却时，马氏体开始析出先分析铁素体温度。
Accm–加热时，二次渗碳体完全融入马氏体的停止温度。
Arcm–马氏体在冷却过程中开始析出二次渗碳体温度。
这里需要注意的是：加热时一般会加上临界压力下标“C”，在冷却过程中，临界压力加注标记为“r”
七种类型的铁碳合金
01
工业纯铁：w(C)﹤0.0218%
02
共析钢：w(C)=0.77%
03
亚共析钢：w(C)=0.021%～0.77%
04
过共析钢：w(C)=0.77%～2.11%
05
共晶白口铁：w(C)=4.30%
06
亚共晶白口铁：w(C)=2.11%～4.30%
07
通过共晶白口铁：w(C)=4.30%～6.69%
铁碳合金的基本组织
铁素体
碳溶于a-Fe中的间隙固溶体是铁素体，通常用字母F来表示。由于体心立方晶格的a-Fe总间隙量虽然比较大，但是间隙半径却很小，所以a-Fe中碳的溶解度也很小，常温下不超过0.005%，随着温度的升高，溶解度也会增加一些，在727度时达到最高值，也只有0.0218%。
铁素含碳量很低，其性能接近纯铁，属于塑性、韧性高、强度高、硬度低的组织。
马氏体
在r-Fe中溶解碳的间隙固溶体是马氏体，通常用字母A来表示。由于面心立方晶格的r-Fe总间隙量与a-Fe相比较小，但由于间隙半径较大，因此可溶解更多的碳。随着温度的升高，在727度时，碳在r-Fe中的溶解度增加了0.77%，在1148度时达到最高值2.11%。
马氏体具有很好的塑性，比铁素体具有更高的强度和硬度。
渗碳体
通常用Fe3C来表示渗碳体是铁和碳的化合物。
渗碳体含碳量为6.69%，溶点约为1227度，相对晶体结构复杂，硬度高，脆性大，基本无塑性。
一般而言，在铁碳合金中，渗碳体越多，合金就越硬，同时也越脆。
珠光体
由铁素体和渗碳体组成的机械混合物称为珠光体，通常用字母P表示。珠光体的平均碳含量为0.77%。它的性能介于铁素体和渗碳体之间。一般情况下，珠光体中的铁素体和渗碳体会呈块状更替分布，也可称为块状珠光体。通过热处理，渗碳体可以分布在铁素体基体上，称为球状珠光体或粒状珠光体。
莱氏体
机械混合物(共晶体)由马氏体和渗碳体组成，称为莱氏体，通常用字母Ld表示。
由于以渗碳体为基材，莱氏体的平均碳含量为4.3%，其性能坚硬而脆。如果冷却到727度，莱氏体内的马氏体就会变成珠光体。
在铁碳合金平衡状态下的五个基材组织中，铁素体、马氏体和渗碳体是铁碳合金的三个基本相，珠光体和莱氏体
客服1