工程材料实验 合金钢、铸铁、有色合金的组织观察

1、1、实验用合金钢、铸铁及有色金属试样一套；3、抛光机、预磨机、砂轮、抛光液、砂纸等；4、金相显微镜；二、仪器、设备和材料二、仪器、设备和材料 四、注意事项四、注意事项 注意安全，磨抛样品时注意握好试样，防止飞溅。 在进行组织观察时，可用低倍全面地进行观察，找出典型组织，然后再用高倍放大、对部分地区进行详细的观察。 在移动金相试样时，不用用手触摸试样表面或将试样重叠起来，以免引起组织模糊不清。 画组织图时应抓住组织形态的特点，画出区域的组织，注意将显微组织与磨痕或杂志区分开来，可参考教课书或金相图册上的显微组织图。 合金钢的显微组织比碳钢复杂，在合金钢中存在的基本相有：合金铁素体、合金奥氏体、合

2、金碳化物（包括合金渗碳体、特殊碳化物）及金属间化合物等。其中合金铁素体与合金渗碳体及大部分合金碳化物的组织特征与碳钢中的铁素体和渗碳体无明显区别，而金属间化合物的组织形态则随种类不同而各异，合金奥氏体在晶粒内常常存在滑移线和孪晶特征。第一部分：合金钢的组织观察第一部分：合金钢的组织观察W18Cr4V钢的铸态组织 屈氏体+莱氏体碳化物+索氏体W18Cr4V钢经12701280淬火后的显微组织 马氏体+残奥氏体+碳化物W18Cr4V钢经淬火及560回火后的显微组织 回火马氏体+碳化物W18Cr4V钢的1 1、何为铸铁？、何为铸铁？ 铸铁是碳质量分数大于铸铁是碳质量分数大于2.11%2.11%、并常

3、含有较多的硅、锰、硫、并常含有较多的硅、锰、硫、磷等元素的铁碳合金。磷等元素的铁碳合金。 用于制造机床的床身、床头箱用于制造机床的床身、床头箱, ,发动机的汽缸体、机器的底座发动机的汽缸体、机器的底座等，是工程上最常用的金属材料之一。等，是工程上最常用的金属材料之一。 箱体箱体启动阀启动阀2 2、铸铁分几类？、铸铁分几类？根据碳在铸铁中存在形根据碳在铸铁中存在形不同，可分三大类：不同，可分三大类：（1 1）白口铸铁）白口铸铁（2 2）灰口铸铁）灰口铸铁（3 3）麻口铸铁）麻口铸铁 根据根据石墨（石墨（G）在铸铁中存在形态，可分为：在铸铁中存在形态，可分为：普通灰铸铁：石墨呈普通灰铸铁：石墨呈片

4、状片状可锻铸铁：石墨呈可锻铸铁：石墨呈团絮状团絮状蠕墨铸铁：石墨呈蠕墨铸铁：石墨呈蠕虫状蠕虫状球墨铸铁：石墨呈球墨铸铁：石墨呈球状球状3 3、灰口铸铁的种类、灰口铸铁的种类其基体组织有其基体组织有3种种（F基、基、P基、基、 F基基+P基）基）其基体组织与处理状态有关（铸态、退火态、其基体组织与处理状态有关（铸态、退火态、正火态、等温淬火态）正火态、等温淬火态）其基体组织有其基体组织有3种种（F基、基、P基、基、 F基基+P基）基）第第1 1节节 普通灰铸铁普通灰铸铁 灰铸铁有灰铸铁有三种基三种基本组织本组织。 由于石墨片对钢基体产生的割裂作用，破坏了钢基体的由于石墨片对钢基体产生的割裂作用，

5、破坏了钢基体的连续性、完整性，减少了钢基体的有效面积，使其连续性、完整性，减少了钢基体的有效面积，使其抗拉强抗拉强度低于钢、而塑性和韧性近于零，属于脆性材料。度低于钢、而塑性和韧性近于零，属于脆性材料。灰铸铁灰铸铁具有非常优良的铸造性能。具有非常优良的铸造性能。二、灰铸铁的性能与应用二、灰铸铁的性能与应用但其抗压强度与钢相近，因此普通灰铸铁广泛用于作承但其抗压强度与钢相近，因此普通灰铸铁广泛用于作承受压力载荷的零件和结构，如受压力载荷的零件和结构，如机座、机床床身、轴承机座、机床床身、轴承等。等。叶轮叶轮 发动机飞轮发动机飞轮 HTHT+ +三位数字三位数字数字表示最低抗拉强度数字表示最低抗拉

6、强度如：如：HT150，HT200，HT250热处理只能改变基体组织，不能改变石墨的形态和分热处理只能改变基体组织，不能改变石墨的形态和分布，对提高性能效果不大。通常对其进行热处理的方法和布，对提高性能效果不大。通常对其进行热处理的方法和平共处目的是：平共处目的是：1 1、消除内应力退火：、消除内应力退火：2 2、高温退火：消除白口组织、高温退火：消除白口组织3 3、表面淬火：提高表面硬度、耐磨性和疲劳强度。、表面淬火：提高表面硬度、耐磨性和疲劳强度。第第2 2节节 可锻铸铁可锻铸铁一、生产方法：一、生产方法： 先将铸铁浇注成白口铸铁先将铸铁浇注成白口铸铁,然后进行然后进行高温石墨化退高温石墨

7、化退火火,使渗碳体分解得到使渗碳体分解得到团絮状石墨团絮状石墨。二、可锻铸铁的组织二、可锻铸铁的组织可锻铸铁有铁素体和珠光体两种基体。可锻铸铁有铁素体和珠光体两种基体。 三、可锻铸铁的牌号三、可锻铸铁的牌号四、可锻铸铁的性能及应用四、可锻铸铁的性能及应用 可锻铸铁可锻铸铁较高的强度、塑性和冲击韧性，可以部分代替较高的强度、塑性和冲击韧性，可以部分代替碳钢。碳钢。可锻铸铁不可锻。可锻铸铁不可锻。 铁素体可锻铸铁以铁素体可锻铸铁以“KTKT”表示，珠光体可锻铸铁以表示，珠光体可锻铸铁以“KTZKTZ”表示。其后的两组数字表示最低抗拉强度和延伸率。表示。其后的两组数字表示最低抗拉强度和延伸率。 如：

8、如：KT350-10KT350-10、KTZ600-3KTZ600-3第第3 3节节 球墨铸铁球墨铸铁一、生产方法：一、生产方法： 在浇注前向铁水中加入一定量的球化剂而直接获在浇注前向铁水中加入一定量的球化剂而直接获得球状石墨得球状石墨,得到球墨铸铁得到球墨铸铁.二、球墨铸铁的组织二、球墨铸铁的组织三、三、球墨铸铁球墨铸铁的牌号的牌号四、球墨铸铁的和机械性能四、球墨铸铁的和机械性能 用用“QT”“QT”标明，其后两组数值表示最低抗拉强度和延伸率。标明，其后两组数值表示最低抗拉强度和延伸率。QT420-10、QT600-2、QT800-2如如: 六、球墨铸铁调质和正火后的组织性能六、球墨铸铁调质

9、和正火后的组织性能 五、球墨铸铁的应用五、球墨铸铁的应用 具有与钢相近的力学具有与钢相近的力学性能，可代替钢和合金钢性能，可代替钢和合金钢使用。使用。球球墨墨铸铸铁铁管管道道接接口口 第第4 4节节 蠕墨铸铁蠕墨铸铁 一、生产方法：一、生产方法： 在一定成分的铁水中加入适量的蠕化剂而炼成的，其方法与在一定成分的铁水中加入适量的蠕化剂而炼成的，其方法与程序与球墨铸铁基本相同。程序与球墨铸铁基本相同。 二、二、蠕墨蠕墨铸铁的组织铸铁的组织 蠕墨铸铁的石墨具有介于片状和球状之间的中间形态，其石墨蠕墨铸铁的石墨具有介于片状和球状之间的中间形态，其石墨片的长厚比较小，端部较钝。片的长厚比较小，端部较钝。

10、呈呈蠕虫状。蠕虫状。 蠕墨铸铁是一种新型高强铸铁材料。它的强度接近于球墨铸蠕墨铸铁是一种新型高强铸铁材料。它的强度接近于球墨铸铁，并且有一定的韧性、较高的耐磨性；同时又有和灰口铸铁一铁，并且有一定的韧性、较高的耐磨性；同时又有和灰口铸铁一样的良好的铸造性能和导热性。样的良好的铸造性能和导热性。 三、蠕墨铸铁的牌号、性能和应用三、蠕墨铸铁的牌号、性能和应用 蠕墨铸铁以蠕墨铸铁以“RuTRuT”表示，其后的数字表示最低抗拉强度。表示，其后的数字表示最低抗拉强度。 RuT300RuT300、RuT420RuT420 如：如： 蠕墨铸铁已成功地用于高层建筑中高压热交换器、内燃机蠕墨铸铁已成功地用于高层

11、建筑中高压热交换器、内燃机汽缸和缸盖、汽缸套、钢锭模、液压阀等铸件。汽缸和缸盖、汽缸套、钢锭模、液压阀等铸件。 牌号牌号：性能性能：应用应用：排排气气管管 进进气气管管 第第5 5节节 特殊性能铸铁特殊性能铸铁 在铸铁中加入某些合金元素，得到一些具有各种特殊性能的合金铸铁。在铸铁中加入某些合金元素，得到一些具有各种特殊性能的合金铸铁。 1 1、耐磨铸铁（加铬）、耐磨铸铁（加铬） 2 2、耐热铸铁耐热铸铁 （AlAl、SiSi、CrCr ） 扇形扩散器扇形扩散器托架托架 衬板衬板弯管弯管石墨呈片状石墨呈石墨呈团絮状团絮状石墨呈石墨呈球状球状石墨呈石墨呈蠕虫状蠕虫状 石墨是游离状态的碳，其强度、硬

12、度、塑性、韧性很低，石墨是游离状态的碳，其强度、硬度、塑性、韧性很低，硬度仅为硬度仅为35HBS35HBS，伸长率近于零，伸长率近于零。 铸铁的组织可以看成是在铁或钢的基体上夹杂着石墨，石墨铸铁的组织可以看成是在铁或钢的基体上夹杂着石墨，石墨对基体产生对基体产生割裂作用割裂作用。 因此，石墨的存在使铸铁的力学性能下降，其性能比钢低，不因此，石墨的存在使铸铁的力学性能下降，其性能比钢低，不能锻造，且石墨的数量越多，越粗大，分布越不均匀，铸铁的力能锻造，且石墨的数量越多，越粗大，分布越不均匀，铸铁的力学性能越差。学性能越差。 但石墨的存在也赋予铸铁许多钢所不及的优良性能，如但石墨的存在也赋予铸铁许

13、多钢所不及的优良性能，如铸造铸造性能、减振性和减摩性性能、减振性和减摩性等。等。铸铁的石墨化铸铁的石墨化铸铁铸铁（1 1）铸铁中）铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程碳原子析出并形成石墨的过程称为石墨化称为石墨化 石墨既可以从液体和奥氏体中析出，也可以通过渗碳体分石墨既可以从液体和奥氏体中析出，也可以通过渗碳体分解来获得。解来获得。 灰口铸铁和球墨铸铁中的石墨主要是从液体中析出；可锻灰口铸铁和球墨铸铁中的石墨主要是从液体中析出；可锻铸铁中的石墨则完全由白口铸铁经长时间退火，由渗碳体分解铸铁中的石墨则完全由白口铸铁经长时间退火，由渗碳体分解而得到。而得到。 冷却速度冷却速度：合金元素合金元素：C C

14、和和SiSi强烈促进，强烈促进，S S强烈阻碍，强烈阻碍，MnMn阻碍，阻碍，P P微弱促进。微弱促进。B B下下 + + B B上上+M+A+M+A + + G G球球 4%4%硝酸酒精溶液硝酸酒精溶液等温淬火等温淬火球墨铸铁球墨铸铁1010P P基基+ G+ G球球 4%4%硝酸酒精溶液硝酸酒精溶液正火正火球墨铸铁球墨铸铁9 9F F基基+G+G球球 4%4%硝酸酒精溶液硝酸酒精溶液退火退火球墨铸铁球墨铸铁8 8(P+F(P+F少少) )基基+G+G球球 4%4%硝酸酒精溶液硝酸酒精溶液铸态铸态球墨铸铁球墨铸铁7 7P P基基+G+G团絮团絮 4%4%硝酸酒精溶液硝酸酒精溶液正火正火可锻铸铁可锻铸铁6 6F F基基+G+G团絮团絮 4%4%硝酸酒精溶液硝酸酒精溶液退火退火可锻铸铁可锻铸铁5 5P P基基+G+G细片细片 4%4%硝酸酒精溶液硝酸酒精溶液变质灰口铁变质灰口铁4 4(P+F)(P+F)基基+ G+ G片片 4%4%硝酸酒精溶液硝酸酒精溶液铸态铸态普通灰口铁普通灰口铁3 3F F基基+ G+ G片片 4%4%硝酸酒精溶液硝酸酒精溶液 铸态铸