金属学原理实验指导书 - 图文(8)

6. 观察金相组织,画示意图。 六、实验报告 1. 实验目的。

2. 根据实验测试数据及观察到的显微组织综合分析 a. 加热温度与冷却速度对钢性能的影响；

b. 不同回火温度对材料组织和性能的影响,绘制45钢回火温度与硬度的关系曲线;

c. 观察热处理后的金相组织，并画出组织示意图 七、 其它说明

1.实验前仔细阅读实验指导书。 2.热处理操作及注意事项

装取试样时炉子要断电，装取试样后炉门要及时关好，并立即通电。试样加热时，尽量靠近热电偶测出的温度接近试样温度。实验中注意计算保温时间；保温时要注意温度控制仪表是否正常，以免跑温或升温太慢，发现问题应报告老师检查。淬火冷却时，将试样迅速入油或入水。并不停地移动试样，且不要拿出液面。

热处理后测定硬度，并填写在表1中。测硬度前要将试样的氧化皮磨掉。 3.观察显微试样的基本步骤：

根据试样的热处理工艺，对照相图和 C曲线分析可能出现的组织。正确选择放大倍数，组织粗的可选低倍，组织细的可选高倍。先用低倍。低倍观察视场，组织特征较明显，观察较全面，然后对其中有代表性的区域用高倍观察，高倍观察范围较局限，但能看到局部组织的细节。

显微镜观察时要根据观察重点深入的原则，选择其中有代表性的区域进行重点观察。根据组织的形成特点和组织的特征画出组织示意图，注明材料、热处理工艺、放大倍数、腐蚀剂、组织名称等。

实验5 普通铸铁组织观察与分析

实验学时：2 实验类型：验证 实验要求：必修 一、实验目的

1．熟悉常用铸铁的显微组织特征。

2．理解铸铁中石墨形态及对性能的的影响。 二、实验原理

铸铁是ωc>2.11%的铸铁合金。铸铁与钢相比，从成分上：铸铁含碳量和含硅量较高，含杂质元素硫，磷较多。在性能上：铸铁强度，塑性，韧性较差，但却有优于钢的许多特性，如优良的减振性，耐磨性，铸造性和可切削性，而且生产工艺和熔化设备简单，因此在工业中得到普遍应用。

1、灰铸铁

石墨呈片状的铸铁为普通灰口铸铁，简称灰铸铁。普通灰铸铁石墨片形态按照GB/T 7216——1987可分为六种：A型，片状；B型，菊花状；C型，快片状；D型，枝晶状；E性，枝晶片状；F性，星状。普通灰铸铁基体有三种形式：铁素体基体，（铁素体+珠光体）基体和珠光体基体。在片状灰铸铁中石墨片越大，越直，两头越尖，性能就越差。因为，石墨以片状结构存在时，层与层次之间的结合力越弱，略受外力作用，石墨很容易呈磷片状脱落，所以石墨本身的强度和塑性几乎为零，在铸铁组织中石墨片可看作是一些“微裂缝”，它们的存在割断了基体的连续性，而且其尖端会引起应力集中。所以灰铸铁只宜作一般铸件，如车身，机床等。

图1材料名称：普通灰口铁

金相组织：(F+P)基体+片状石墨 浸蚀剂：3--5％硝酸酒精

图2材料名称：普通灰口铁 金相组织：P基体+片状石墨 浸蚀剂：3--5％硝酸酒精

2、可锻铸铁

石墨呈团絮状存在的铸铁称为可锻铸铁，又称展性铸铁。它是由一定成分的白口铸铁经石墨化退火后获得，其力学性能（特别是韧性）较灰铸铁高。广泛应用于生产汽车和拖拉机等大批量的薄壁中小件。可锻铸铁按热处理条件不同，可分为黑心和白心可锻铸铁，黑心可锻铸铁是由白口铸铁经长时间的高温石墨化退火得到，其组织为铁素体基体+团絮状石墨。由于该材料的断口中心呈暗灰色，表面层（由于有些脱碳）而呈灰白色，古称为黑心可锻铸铁。白心可锻铸铁是由白口铸铁经石墨化退火氧化脱碳得到，其组织为铁素体基体+珠光体+团絮状石墨。由于断口中心呈灰白色，表面层呈暗灰色故称之为“白心可锻铸铁”。

图3材料名称：可锻铸铁

浸蚀剂：3--5％硝酸酒精

图4材料名称：可锻铸铁

金相组织： P基体+团絮状石墨 浸蚀剂：3--5％硝酸酒精

金相组织：Ｆ基体+团絮状石墨

3球墨铸铁

石墨呈球状存在的铸铁称为球墨铸铁，这是一种优质铸铁。在浇注前加入球化剂(稀土镁)和墨化剂（硅铁），使石墨结晶成球状，由于球状石墨对基体的割裂作用很小，可以充分强化基体提高其韧性。球墨铸铁的力学性能取决于球墨的大小，数量和分布。球墨铸铁数量越少，越细小，分布越均匀球墨铸铁的力学性能越高，基本的利用率越高。其中（铁素体+珠光体）基本的球墨铸铁见图6（又称为牛眼状石墨，它是加稀土镁球化剂而形成）应用最广。

图5材料名称：球墨铸铁

金相组织：P基体+团絮状石墨 浸蚀剂：3--5％硝酸酒精

图6材料名称：球墨铸铁金相组织：（F+P）基体+团絮状石墨 浸蚀剂：3--5％硝酸酒精

4．蠕墨铸铁

石墨呈蠕虫状存在的铸铁称为蠕墨铸铁。它在浇注前加入的稀土硅铁（蠕化剂），使石墨结晶成蠕虫状。蠕虫状石墨是介于片状石墨和球状石墨之间的石墨形态，这种过渡形态极像“蠕虫”，片短而厚，头部较圆。蠕虫状石墨的密度，塑性，韧性远比普通灰铸铁高，铸造性能比球墨铸铁好，且具有良好的热传导性，抗热疲劳性，铸造工艺简单，成品率高。主要用作内燃机上的缸盖和缸套等耐热构件。

5．磷共晶

在铸铁中由于含磷较高，在实际铸造条件下磷常以Fe3P的形式与铁素体Fe3C形成硬而淬的磷共晶，因此，在灰铸铁中除了基本和石墨体外，还可以见到具有菱角状沿奥氏体晶界连续或不连续分布的磷共晶。磷共晶主要有三种类型：二元磷共晶是在Fe3C基体上分布着粒状的奥氏体分解产物———铁素体或珠光体；三元磷共晶是在Fe3C基体上分布着呈规则排列的奥氏体分解产物的颗粒及细针状的渗碳体；复合磷共晶，即二元或三元磷共晶基本体上嵌有条块状的渗碳体。

三、实验设备及材料

1. 2.

金相显微镜，侧微目镜。 观察灰铸铁中不同类型的石墨。

3. 观察不同石墨类型与基体的铸铁试样。 四、实验内容及步骤

1. 在金相显微镜下观察表中所列铸铁的试样的显微组织，注意石墨形态，并分析其形成过程，注意观察灰铸铁中磷共晶类型及形态。

表1观察的铸铁试样 编号 1 2 3 4 5

2. 在带有测微镜的显微镜100倍下，测量石墨的长度。测量时在同一个试样上分别测定不同视场的石墨长度，沿不同方向随机进行，并记录。

材料 灰铸铁 灰铸铁 球墨铸铁 可锻铸铁 蠕墨铸铁 显微组织 片状石墨 F,F+P,P基体的片状石墨 F,F+P基体的球状石墨 F, P基体的团絮状石墨 蠕虫状石墨 侵蚀剂 未侵蚀 4%硝酸酒精 4%硝酸酒精 4%硝酸酒精 未侵蚀 实验报告要求

1. 2. 3. 4.

写出实验目的及内容。

画出所观察的铸铁组织示意图，并注明组成物的名称，特征，分析形成过程。

汇总石墨长度或尺寸数据，并借助标准进行评定。 分析比较不同铸铁的组织形貌对性能的影响。

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