实验二铸铁有色金属及合金显微组织分析含实验报告格式课件

1、实验一 铸铁、有色金属及其合金显微组织分析一、实验目的分析各种铸铁的基体与石墨的形状、大小、数量及分布对铸 铁性能的影响。2. 熟悉常用铝合金及铜合金的显微组织。二、实验内容说明第一部分：常用铸铁组织观察 引言:1、何为铸铁？ 铸铁是碳质量分数大于2.11%、并常含有较多的硅、锰、硫、磷等元素的铁碳合金。 用于制造机床的床身、床头箱,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。 箱体启动阀2、铸铁分几类？根据碳在铸铁中存在形式不同，可分三大类：（1）白口铸铁（2）灰口铸铁（3）麻口铸铁C的存在形式：渗碳体(Fe3C)，断口为白色。 性能硬而脆，难以切削加工。主要用作炼钢原料，高

2、耐磨零件（如轧辊、犁铧等）。 C的存在形式：石墨，断口为灰黑色。 C的存在形式：石墨+渗碳体，断口为黑白色。灰铸铁是铸造性能最好，应用最广泛的铸铁材料。性能：脆性大，很少使用。第一部分：常用铸铁组织观察根据石墨（G）在铸铁中存在形态，可分为：普通灰铸铁：石墨呈片状可锻铸铁：石墨呈团絮状蠕墨铸铁：石墨呈蠕虫状球墨铸铁：石墨呈球状3、灰口铸铁的种类第一部分：常用铸铁组织观察其基体组织有3种（F基、P基、 F基+P基）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）其基体组织有3种（F基、P基、 F基+P基）第1节 普通灰铸铁一、灰铸铁的组织 灰铸铁有铁素体、珠光体、(铁素体+珠光体)+

3、石墨三种基本组织。 F+片状石墨（F+P）+片状石墨P+片状石墨第一部分：常用铸铁组织观察 由于石墨片对钢基体产生的割裂作用，破坏了钢基体的连续性、完整性，减少了钢基体的有效面积，使其抗拉强度低于钢、而塑性和韧性近于零，属于脆性材料。灰铸铁具有非常优良的铸造性能。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受压力载荷的零件和结构，如机座、机床床身、轴承等。叶轮 发动机飞轮 第一部分：常用铸铁组织观察三、灰铸铁的牌号HT+三位数字，数字表示最低抗拉强度。四、灰铸铁的热处理如：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布，对提高性

4、能效果不大。通常对其进行热处理的方法和平共处目的是：1、消除内应力退火：2、高温退火：消除白口组织3、表面淬火：提高表面硬度、耐磨性和疲劳强度。第一部分：常用铸铁组织观察第2节 可锻铸铁一、生产方法： 先将铸铁浇注成白口铸铁,然后进行高温石墨化退火,使渗碳体分解得到团絮状石墨。二、可锻铸铁的组织可锻铸铁有铁素体和珠光体两种基体。 第一部分：常用铸铁组织观察三、可锻铸铁的牌号四、可锻铸铁的性能及应用 可锻铸铁较高的强度、塑性和冲击韧性，可以部分代替碳钢。可锻铸铁不可锻。 铁素体可锻铸铁以“KT”表示，珠光体可锻铸铁以“KTZ”表示。其后的两组数字表示最低抗拉强度和延伸率。 如：KT350-10、

5、KTZ600-3第一部分：常用铸铁组织观察第3节 球墨铸铁一、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得球状石墨,得到球墨铸铁.二、球墨铸铁的组织第一部分：常用铸铁组织观察三、球墨铸铁的牌号四、球墨铸铁的和机械性能 用“QT”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:机械性能牌号基体bMPa0.2MPa5%akkJ/m2HB应 用 举 例QT400-17铁素体40025017600179 汽车、拖拉机床底盘零件；16-64大气压阀门的阀体、阀盖QT420-10铁素体42027010300207QT500-5铁素体+球光体500

6、3505147241 机油泵齿轮QT600-2球光体60042022297302 柴油机、汽油机曲轴；磨床、铣床、车床的主轴；空压机、冷冻机缸体、缸套QT700-2球光体70049022297302QT800-2球光体80056022417321第一部分：常用铸铁组织观察六、球墨铸铁调质和正火后的组织性能 机械性能 热处理工艺 显微组织 b MPa 5 % ak kJ/m2 HB 调质: 980退火后,900油淬+ 580回火 回火索氏体+石墨 8001000 1.72.7 260320 240340 正火: 980退火后, 900正火+ 580去应力退火 珠光体+5%铁素体 +石墨 700

7、2.5 100 317321 五、球墨铸铁的应用 具有与钢相近的力学性能，可代替钢和合金钢使用。球墨铸铁管道接口 第一部分：常用铸铁组织观察第4节 蠕墨铸铁 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，其方法与程序与球墨铸铁基本相同。 二、蠕墨铸铁的组织 蠕墨铸铁的石墨具有介于片状和球状之间的中间形态，其石墨片的长厚比较小，端部较钝。呈蠕虫状。第一部分：常用铸铁组织观察 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 蠕墨铸铁以“RuT”表示，其后的数字表示

8、最低抗拉强度。 RuT300、RuT420 如： 蠕墨铸铁已成功地用于高层建筑中高压热交换器、内燃机汽缸和缸盖、汽缸套、钢锭模、液压阀等铸件。 牌号：性能：应用：排气管 进气管 第一部分：常用铸铁组织观察第5节 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。 1、耐磨铸铁（加铬） 2、耐热铸铁 （Al、Si、Cr ） 扇形扩散器托架 衬板弯管第一部分：常用铸铁组织观察石墨呈片状第一部分：常用铸铁组织观察石墨呈团絮状第一部分：常用铸铁组织观察石墨呈球状第一部分：常用铸铁组织观察石墨呈蠕虫状第一部分：常用铸铁组织观察何为石墨？ 石墨是游离状态的碳，其强度、硬度、塑性、

9、韧性很低，硬度仅为35HBS，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，石墨对基体产生割裂作用。 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。 但石墨的存在也赋予铸铁许多钢所不及的优良性能，如铸造性能、减振性和减摩性等。第一部分：常用铸铁组织观察铸铁的石墨化铸铁组织的类型取决于石墨化的程度。（1）铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程称为石墨化。 石墨化若能充分或大部分进行，则能获得灰口铸铁，反之将得到白口铸铁。 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。 灰口铸铁和球墨铸铁中的石墨

10、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，由渗碳体分解而得到。 第一部分：常用铸铁组织观察（2）影响石墨化的因素冷却速度：缓慢冷却有利于石墨化；合金元素：C和Si强烈促进，S强烈阻碍，Mn阻碍，P微弱促进。第一部分：常用铸铁组织观察铸铁显微组织试样B下 + B上+M+A+ G球 4%硝酸酒精溶液等温淬火球墨铸铁10P基+ G球 4%硝酸酒精溶液正火球墨铸铁9F基+G球 4%硝酸酒精溶液退火球墨铸铁8(P+F少)基+G球 4%硝酸酒精溶液铸态球墨铸铁7P基+G团絮 4%硝酸酒精溶液正火可锻铸铁6F基+G团絮 4%硝酸酒精溶液退火可锻铸铁5P基+G细片 4%硝酸酒精溶液变质

11、灰口铁4(P+F)基+ G片 4%硝酸酒精溶液铸态普通灰口铁3F基+ G片 4%硝酸酒精溶液 铸态普通灰口铁2P基+G片 4%硝酸酒精溶液铸态普通灰口铁1显微组织 浸蚀剂处理状态试样名称序号铸态下面详细罗列出各种铸铁的微观照片1. 普通灰口铁 铸态 P基+G片 2. 普通灰口铁 铸态 F基+ G片 3. 普通灰口铁 铸态 （P+F）基+ G片 4. 孕育灰口铁 铸态 P基+G细片 5. 可锻铸铁 退火态 F基+G团絮 6. 可锻铸铁 正火态 P基+G团絮 7. 球墨铸铁 铸态 （P+F少）基 +G球 牛眼状 8. 球墨铸铁 退火 F基+G球 9. 球墨铸铁 正火 P基+ G球 10. 球墨铸铁

12、 等温淬火 B下 +B上+ M+A+ G球 11. 球墨铸铁 淬火 M + B下 +A+ G球 实验要求用铅笔画出下面5种显微组织；每一样品都各画在一个50mm的圆内，并用箭头标出图中各显微组织，在圆下方标注材料名称、工艺状态、放大倍数和浸蚀剂等。编号 材 料 状 态 组 织说 明 1灰口铸铁 铸态 片状石墨黑色片状组织为石墨，基体未腐蚀。2可锻铸铁 可锻化退火 团絮状石墨团絮状黑色组织为石墨，基体未腐蚀。 3球墨铸铁 退火 球状石墨+铁素体白色晶粒为铁素体，黑色球状为石墨。 4 球墨铸铁 低温正火 球状石墨+铁素体+珠光体白色晶粒为铁素体，层状组织为珠光体，黑色球状为石墨。5球墨铸铁 正火

13、球状石墨+珠光体层状组织为珠光体，灰色球状为石墨。 第一部分：常用铸铁组织观察第二部分：有色金属及其合金显微组织分析1、铝合金 铸铝未变质处理时，组织粗大，塑性不好。经过变质处理，改变组织形态，使合金的强度和塑性提高。2、铜合金 纯铜（退火）、黄铜（退火，单相和双相）、铝青铜（铸态和固溶处理）、锡青铜（铸态）、铅青铜（铸态）。3、轴承合金 锡基轴承合金ZChSnSb11-6，铅基轴承合金ZChPbSb17-1。序号材料处理状态显微组织浸蚀剂1ZL102变质处理枝晶+（ +Si）共晶氢氟酸水溶液2ZL102未变质处理Si块+（+Si针）共晶氢氟酸水溶液3H70单相黄铜退火三氯化铁盐酸水溶液4H6

14、2双相黄铜退火白+黑三氯化铁盐酸水溶液5ZChSnSb11-6铸态黑 +白方块+Cu3Sn（枝晶）4%硝酸酒精溶液6ZChPbSb17-1铸态(+)共晶+SbSn+Cu2Sb4%硝酸酒精溶液7Cu-Pb合金铸态Cu（白色）+Pb（黑色）未浸蚀8QAL10铸态(白色)+(+2)共析(黑色)三氯化铁盐酸水溶液9QAL10固溶处理930淬火(相当于M)三氯化铁盐酸水溶液10纯铜形变退火退火孪晶三氯化铁盐酸水溶液11ZQSn-10铸态 +（+）共析三氯化铁盐酸水溶液有色金属及其合金显微组织ZL102 变质处理 枝晶+ （+Si）共晶ZL102 变质处理 Si块+（+Si针）共晶H70单相黄铜 退火 H

15、62双相黄铜 退火 白+黑ZChSnSb11-6 铸态 黑 +白方块+Cu3Sn（枝晶）ZChPbSb17-1 铸态 (+)共晶+SbSn+Cu2SbCu-Pb合金 铸态 Cu（白色）+Pb（黑色）QAL10 铸态 (白色)+(+2)共析(黑色)QAL10 固溶处理930淬火 (相当于M)纯铜 形变退火 退火孪晶ZQSn-10 铸态 +（+）共析富锡相富铜相实验要求用铅笔画出下面5种显微组织；每一样品都各画在一个50mm的圆内，并用箭头标出图中各显微组织，在圆下方标注材料名称、工艺状态、放大倍数和浸蚀剂等。编号 材 料 状 态 组 织说 明 1 铸铝 未变质 初生硅晶粒+共晶体浅多边形晶粒为初晶硅，其余为白色固溶体和灰色针状硅的共晶组织。2 铸铝 变质处理 初晶固溶体+共晶体白色树枝状或颗粒状为初晶固溶体，其余为白色固溶体和灰色针状硅的共晶组织。3H68黄铜 退火 单相黄铜组织为相，部分晶粒内有退火孪晶。4H62黄铜 铸态 双相黄铜组织白色为相，黑色为相（CUZN基固溶体）。5锡青铜 铸态 相+相黑色枝晶轴为富铜固溶体（相），白色为富锡固溶体（相）。第二部分：有色金属及其合金组织观察三、实验报告要求实验目的实验内容实验原理与方法实验结果 画出所观察到的铸铁（5种）和有色金属合金（5种）的组织示意图（各画在一个50mm的圆内），在对应位置处标明组成物名称，在圆的下方标注