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

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1、实验一 铸铁、有色金属及其合金显微组织分析分析各种分析各种的基体与石墨的形状、大小、数量及分布对铸的基体与石墨的形状、大小、数量及分布对铸 铁性能的影响。铁性能的影响。2. 熟悉常用熟悉常用的显微组织。的显微组织。常用铸铁组织观察 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。

2、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 常用铸铁组织观察常用铸铁组织观察根据根据石墨石墨（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、灰口铸铁的种类常用铸铁组织观察常用铸铁组织观察其基体组织有其基体组织有3种种（F基

3、、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。 常用铸铁组织观察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

4、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 常用铸铁组织观察常用铸铁组织观察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

5、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。常用铸铁组织观察常用铸铁组织观察第第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

6、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。 常用铸铁组织观察常用铸铁组织观察三、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：如：KT350-10KT350-10、KTZ600-3KTZ600-3常用铸铁组

7、织观察常用铸铁组织观察第第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、球墨铸铁的组织常用铸铁组织观察常用铸铁组织观察三、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: 机械性能机械性能牌号牌号基体基体 b b MPaMPa 0.20.2

8、 MPaMPa 5 5 % %a ak k kJ/mkJ/m2 2HBHB应应 用用 举举 例例QT400-17QT400-17铁素体铁素体4004002502501717600600179179 汽车、拖拉机床底盘零汽车、拖拉机床底盘零件；件；16-6416-64大气压阀门的大气压阀门的阀体、阀盖阀体、阀盖QT420-10QT420-10铁素体铁素体4204202702701010300300207207QT500-5QT500-5铁素体铁素体+ +球光体球光体5005003503505 5147147241241 机油泵齿轮机油泵齿轮QT600-2QT600-2球光体球光体60060042

9、04202 222972297302302 柴油机、汽油机曲轴；柴油机、汽油机曲轴；磨床、铣床、车床的主轴；磨床、铣床、车床的主轴；空压机、冷冻机缸体、缸空压机、冷冻机缸体、缸套套QT700-2QT700-2球光体球光体7007004904902 222972297302302QT800-2QT800-2球光体球光体8008005605602 224172417321321常用铸铁组织观察常用铸铁组织观察六、球墨铸铁调质和正火后的组织性能六、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

10、 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 2.5 100 317321 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 常用铸铁组织观察常用铸铁组织观察第第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

11、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。呈呈蠕虫状。蠕虫状。常用铸铁组织观察常用铸铁组织观察 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

12、 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 常用铸铁组织观察常用铸铁组织观察第第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

13、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 衬板衬板弯管弯管常用铸铁组织观察常用铸铁组织观察石墨呈片状常用铸铁组织观察常用铸铁组织观察石墨呈石墨呈团絮状团絮状常用铸铁组织观察常用铸铁组织观察石墨呈石墨呈球状球状常用铸铁组织观察常用铸铁组织观察石墨呈石墨呈蠕虫状蠕虫状常用铸铁组织观察常用铸铁组织观察 石墨是游离状态的碳，其强度、硬度、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

14、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。常用铸铁组织观察常用铸铁组织观察铸铁的石墨化铸铁的石墨化铸铁铸铁（1 1）铸铁中）铸

15、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。 常用铸铁组织观察常用铸铁组织观察冷却速度冷却速度：合金元素合金元素：C C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

16、进。常用铸铁组织观察常用铸铁组织观察铸铁显微组织试样B B下下 + + B B上上+ +M+AM+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

17、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 铸态铸态普通灰口铁普通灰口铁2 2P P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1 1显微组织显微组织 浸蚀剂浸蚀剂处理状态处理状态试样名称试样名称序号序号铸态铸态P基基+G片片 F基基+ G片片 （P+F）基基+ G片片 P基基+G

18、细片细片F基基+G团絮团絮 P基基+G团絮团絮（P+F少少）基基 +G球球 F基基+G球球P基基+ G球球 B下下 +B上上+ M+A + G球球 NoImageM + B下下 +A + G球球 NoImage编号编号 材材 料料 状状 态态 组组 织织说说 明明 1灰口铸铁灰口铸铁 铸态铸态 片状石墨片状石墨黑色片状组织为石墨，基体未腐蚀。黑色片状组织为石墨，基体未腐蚀。2可锻铸铁可锻铸铁 可锻化退火可锻化退火 团絮状石墨团絮状石墨团絮状黑色组织为石墨，基体未腐蚀。团絮状黑色组织为石墨，基体未腐蚀。 3球墨铸铁球墨铸铁 退火退火 球状石墨球状石墨+铁素体铁素体白色晶粒为铁素体，黑色球状为石墨

19、。白色晶粒为铁素体，黑色球状为石墨。 4 球墨铸铁球墨铸铁 低温正火低温正火 球状石墨球状石墨+铁素体铁素体+珠光体珠光体白色晶粒为铁素体，层状组织为珠光体，白色晶粒为铁素体，层状组织为珠光体，黑色球状为石墨。黑色球状为石墨。5球墨铸铁球墨铸铁 正火正火 球状石墨球状石墨+珠光体珠光体层状组织为珠光体，灰色球状为石墨。层状组织为珠光体，灰色球状为石墨。 常用铸铁组织观察常用铸铁组织观察有色金属及其合金显微组织分析 1ZL102变质处理变质处理枝晶枝晶+（ +Si）共晶共晶氢氟酸水溶液氢氟酸水溶液2ZL102未变质处理未变质处理Si块块+（+Si针针）共晶共晶氢氟酸水溶液氢氟酸水溶液3H70单相

20、黄铜单相黄铜退火退火三氯化铁盐酸水溶液三氯化铁盐酸水溶液4H62双相黄铜双相黄铜退火退火白白+黑黑三氯化铁盐酸水溶液三氯化铁盐酸水溶液5ZChSnSb11-6铸态铸态黑黑 +白方块白方块+Cu3Sn（枝晶）（枝晶）4%硝酸酒精溶液硝酸酒精溶液6ZChPbSb17-1铸态铸态(+)共晶共晶+SbSn+Cu2Sb4%硝酸酒精溶液硝酸酒精溶液7Cu-Pb合金合金铸态铸态Cu（白色）（白色）+Pb（黑色）（黑色）未浸蚀未浸蚀8QAL10铸态铸态(白色白色)+(+2)共析共析(黑色黑色)三氯化铁盐酸水溶液三氯化铁盐酸水溶液9QAL10固溶处理固溶处理930淬火淬火(相当于相当于M)三氯化铁盐酸水溶液三氯

21、化铁盐酸水溶液10纯铜纯铜形变退火形变退火退火孪晶退火孪晶三氯化铁盐酸水溶液三氯化铁盐酸水溶液11ZQSn-10铸态铸态 +（+）共析）共析三氯化铁盐酸水溶液三氯化铁盐酸水溶液NoImageNoImageNoImageNoImageNoImageNoImageNoImageNoImageNoImageNoImageNoImage富锡相富铜相编号编号 材材 料料 状状 态态 组组 织织说说 明明 1 铸铝铸铝 未变质未变质 初生硅晶粒初生硅晶粒+共晶体共晶体浅多边形晶粒为初晶硅，其浅多边形晶粒为初晶硅，其余为白色余为白色固溶体和灰色针状固溶体和灰色针状硅的共晶组织。硅的共晶组织。2 铸铝铸铝 变

22、质处理变质处理 初晶初晶固溶体固溶体+共晶体共晶体白色树枝状或颗粒状为初晶白色树枝状或颗粒状为初晶固溶体，其余为白色固溶体，其余为白色固溶体固溶体和灰色针状硅的共晶组织。和灰色针状硅的共晶组织。3H68黄铜黄铜 退火退火 单相黄铜组织单相黄铜组织为为相，部分晶粒内有退火孪相，部分晶粒内有退火孪晶。晶。4H62黄铜黄铜 铸态铸态 双相黄铜组织双相黄铜组织白 色 为白 色 为 相 ， 黑 色 为相 ， 黑 色 为 相相（CUZN基固溶体）。基固溶体）。5锡青铜锡青铜 铸态铸态 相相+相相黑色枝晶轴为富铜固溶体（黑色枝晶轴为富铜固溶体（相），白色为富锡固溶体（相），白色为富锡固溶体（相）。相）。实验目的实验目的实验内容实验内容实验原理与方法实验原理与方法实验结果实验结果 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，在圆的下方标注材料名称，热处理状态和浸蚀剂。论述题论述题1. 试分析不同铸铁中石墨形态对性能的影响。2. 形变铝合金分哪几类?主要性能特点是什么?并简述铝合金强化的热处理方法。请按照此事宜上交实验报告，否则影响成绩，后果自负。