实验二 有色金属的显微组织观察与分析

1、一、 实验目的观察常见的铝合金、铜合金、镁合金及轴承合金等有色金属试样的显微组织特征。了解有色金属中合金元素对其组织和性能的影响。二、 实验说明（一）铝合金铸造铝合金：应用最广泛的铸造铝合金为含有大量硅的铝合金，即所谓硅铝合金 。典型的硅铝合金牌号为ZL102，含硅 1113%针状的共晶硅分布在白亮色的 -Al 固溶体基体上，这种粗大的针状硅晶体严重降低合金的塑性，因此通常在浇铸时向合金溶液中加入 23%的变质剂，进行变质处理，合金共晶点向右移，原来的合金变成亚共晶，其组织为枝晶状初生 固溶体（白亮色）+细的（+Si）共晶体（黑色，如图1-1所示，从而提高合金强度和塑性。（a）未经变质处理（b

2、）变质处理图1-1 铸造铝合金（ZL102）的显微组织 500X形变铝合金：硬铝是Al-Cu-Mg 系合金，是重要的形变铝合金具有强烈的时效强化作用，经时效处理后具有很高的硬度、强度，故而称Al-Cu-Mg 系合金为硬铝合金。在Al-Cu-Mg系中，形成了CuAl （ 相CuMgAl S 相，这两个相在加热时均能溶入合金22的固溶体内，并在随后的时效热处理过程中通过形成“富集区“过渡相”而使合金达到强1-2所示。（a）铸态（b）时效板材图1-2硬铝（ZL12）的显微组织 100X（二）铜合金普通黄铜普通黄金是Cu-Zn 45%以下，根据Cu-Zn 合金状态图，含锌量在32%以下的黄铜（如H80

3、、H70）为相固溶体的单相组织；而含锌量在3245%之间的黄铜H6H5）则为+）两相组织。 36% H70。铸态组织为 1-3所示。+ 3245%的黄铜为(+)两相黄铜，典型牌号为H62。在室温下 相较 相硬的多，因而只能承受微量的冷态变形，但 600以上迅速软化，1-4所示。图1- 3H70 黄铜退火态 100X图1-4 H62黄铜退火态 100X锡青铜锡青铜为Cu-Sn 合金。典型牌号为ZQSn10，其铸态组织为枝晶状的初生 相和枝间的（+）1-5 所示。经的 3%FeCl+10%HCl 水溶液浸蚀后枝干中心呈白亮色， 之间是共析体。如图1-5所示。（a）铸态（b）挤压态1-5 锡青铜的显

4、微组织 500X铝青铜铝青铜为Cu-Al 合金。工业上常用的铸造铝青铜是ZQAl9-4，除含铜铝外还含有少量铁。ZQAl9-4 的铸态组织是白色相边界析出黑色（+）共析体，相中还有细小黑点FeAl31-6 所示。图1-6铝青铜的显微组织 500X图1-7铅青铜的显微组织 500X铅青铜铅青铜为Cu-Pb 合金。常用铅青铜为QPb301-7 所示。铅不能溶于铜。白亮色的-Cu上分布着暗色的铅晶粒。（三） 镁合金纯镁的力学性能很差，不能直接用做结构材料，但通过综合运用形变硬化、晶粒细化、合金化及热处理等多种方法，将大幅度提高镁合金的力学性能。Mg-Al 合金为例，铝在 -Mg 中的室温固溶度为2%

5、，通常此类合金的铸态组织中存在 -Mg 和 -Al12Mg17 两相。当铝含量很低时，随着合金中铝合金的增加，铝在-Mg 中的固溶度增加，强化效果也随之增加。当铝在-Mg 中的-A12M17 1-8为AZ91 镁合金铸态组织。1-8 镁合金的铸态组织 500X（四）钛合金常用钛合金为TC4， 为(+1-9固溶体，条间黑色为 固溶体，片交错排列，犹如编织的网篮状，称为网篮组织。1-9 钛合金的显微组织 500X（五）锌合金纯锌的机械性能很差，没有弹性模量。高铝锌基合金中，铝含量为10-12%时可替代青铜，铝含量为 27-35%时，具有强度高、塑性好及较强的承载性和耐磨性。常用的合金牌号为ZA27

6、-相、富铝的 相和富铜的（CuZ）1-101-10 锌合金的显微组织 500X（六）轴承合金1锡基轴承合金锡基轴承合金是在Sn-Sb Sn-Sb 状态图可知，Sb 含量为 90%的合金室温组织由锑在锡中固溶体（软基体）SnSb（即 相，硬质相所组成。由于先结晶出来的 相液态合金轻，易产生比重偏析，故加入一定量的铜会先结晶出针状的 Cu3Sn，它在溶液中构成树枝状骨架，阻止 相上浮，从而防止偏析现象。见图1-11所示。1-11 锡基轴承合金的显微组织 500X（2）铅基轴承合金常用的铅基轴承合金为铅青铜。由Cu-Pb 状态图可知，铅在固态不溶于铜，其显微组织是硬铜基体上分布着软的铅质点。见图1-

7、12所示。图1-12铅基轴承合金的显微组织 500X三、 实验材料及设备1-1 所列有色合金试样。材料：金相砂纸、研磨膏、抛光呢、酒精、氢氟酸、盐酸、苦味酸等。主要设备：金相显微镜、抛光机等。四、 实验内容于步骤1-1 中有色合金的显微组织。五、 实验报告报告了解有色合金的类别及其典型组织结构特征。绘制表中各有色合金显微组织示意图，并在图上标出组织，图下注明材料、处理状态、浸蚀剂和放大倍数，说明显微组织形貌特征。1-1 有色合金试样及显微组织序号合金牌号（材料）处理状态显微组织说明腐蚀剂放大倍数1ZL102铸态+Si 粗+( Si+)共0.5%HF水溶液500晶体（铸铝）（未变质）2ZL102

8、铸造+（Si+）共晶体0.5%HF水溶液500（铸铝）（变质）3LY12铸态-Al+HNO3+HCl+HF 水100溶液（硬铝）黑色共晶体4LY12时效板材-Al+黑色质HNO3+HCl+HF 水100点相溶液（硬铝）5H70变形退火（孪晶带）3%FeCl3+10%HCl100水溶液（黄铜）6H62铸造退火+3%FeCl3+10%HCl100水溶液（黄铜）7ZQSn10铸态树枝状+枝间3%FeCl3+10%HCl500（锡青铜）（+）共析体水溶液8QSn10挤压棒 固溶体3%FeCl3+10%HCl500水溶液（锡青铜）（晶内滑移带）9ZQAl9-4铸态白亮色 固溶体+黑3%FeCl3+10%HCl500色（+）共析体水溶液4%4%硝酸+96%酒精15ZChPbSb16铸态暗黑色软基体500（铅基）（+）+白色块状SbSn+白色针状Cu3Sn（铝青铜）10QPb30铸态白亮色-Cu+3%FeCl3+10%HCl500水溶液（铅青铜）暗黑色Pb 晶粒11TC4铸态+500（钛合金）（ 网篮组