铸铁的显微组织及分析

实验四高速钢及铸铁显微组织观察（一）实验目的１．观察各种组织的显微特征，识别石墨的形态与基本类型，从而了解铸铁的力学性能与组织的关系。

２．进一步熟悉金相显微镜的使用。

（二）实验设备！．金相显微镜。

２．各种铸铁的金相试样。

３．金相图谱。

（三）实验原理铸铁由于石墨化程度以及石墨的形态不同，可分为白口铸铁、灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁及可锻铸铁几类。

其中白口铸铁中碳以Ｆe 3Ｃ的形式存在，性质硬而脆，在机器制造业中应用很少。

（1 ）灰铸铁组织特征是在钢的基体上分布着片状石墨，钢的基体有铁素体基体、铁素体--珠光体基体及珠光体基体三种。

（２）可锻铸铁是由白口铸铁经石墨化退火处理而得，其中Ｆe3Ｃ发生分解而形成团状石墨。

按照基体组织不同，可锻铸铁可分为铁素体可锻铸铁和珠光体可锻铸铁。

（３）蠕墨铸铁组织特征是在钢的基体上分布着蠕虫状石墨，钢的基体上主要有珠光体---铁素体基体、珠光体基体。

（４）球墨铸铁组织特征是在钢的基体上分布着球状石墨，钢的基体上主要有铁索体基体、铁素体～珠光体基体及珠光体基体三种。

（四）实验步骤1 ．接观察要求选择目镜和物镜，装在显微镜上。

2 ．将试样磨面对着物镜放在载物台上。

3 ．接通电源。

4 ．慢旋粗调焦手轮，视场由暗到亮，直至看到组织，然后再调微调焦手轮直至图象清晰为止，调节动作要缓慢，不允许试样与物镜相碰。

5．逐个观察试样。

（五）实验结果将观察到的试样组织形态与金相图谱进行分析，在实验报告六上画出试样的组织示意图。

材料________________ 材料________________ 材料________________ 热处理______________ 热处理______________ 热处理______________ 组织_________________ 组织_________________ 组织_________________材料________________ 材料________________ 材料________________ 热处理______________ 热处理______________ 热处理______________ 组织_________________ 组织_________________ 组织_________________（六）思考：1.根据试样结果分析影响铸铁力学性能的因素。

铸铁金相图谱赏析（一）时间:2010-01-23 08:05:02来源:作者:点击: 1次铸铁金相图谱赏析（二）时间:2010-01-23 10:59:27来源:作者:点击: 1次铸铁金相图谱赏析（三）时间:2010-01-23 11:01:59来源:中国金相网作者:点击: 1次金相组织解析时间:2009-12-01 19:36:11来源:作者:点击: 247次金相组织,用金相方法观察到的金属及合金的内部组织.可以分为:1.宏观组织.2.显微组织.金相即金相学，就是研究金属或合金内部结构的科学。

不仅如此，它还研究当外界条件或内在因素改变时，对金属或合金内部结构的影响。

所谓外部条件就是指温度、加工变形、浇注情况等。

所谓内在因素主要指金属或合金的化学成分。

金相组织是反映金属金相的具体形态，如马氏体，奥氏体，铁素体，珠光体等等。

1.奥氏体－碳与合金元素溶解在γ-fe中的固溶体，仍保持γ-fe的面心立方晶格。

晶界比较直，呈规则多边形；淬火钢中残余奥氏体分布在马氏体间的空隙处2.铁素体－碳与合金元素溶解在α-fe中的固溶体。

亚共析钢中的慢冷铁素体呈块状，晶界比较圆滑，当碳含量接近共析成分时，铁素体沿晶粒边界析出。

3.渗碳体－碳与铁形成的一种化合物。

在液态铁碳合金中，首先单独结晶的渗碳体（一次渗碳体）为块状，角不尖锐，共晶渗碳体呈骨骼状。

过共析钢冷却时沿acm线析出的碳化物（二次渗碳体）呈网结状，共析渗碳体呈片状。

铁碳合金冷却到ar1以下时，由铁素体中析出渗碳体（三次渗碳体），在二次渗碳体上或晶界处呈不连续薄片状。

4.珠光体－铁碳合金中共析反应所形成的铁素体与渗碳体的机械混合物。

珠光体的片间距离取决于奥氏体分解时的过冷度。

过冷度越大，所形成的珠光体片间距离越小。

在a1~650℃形成的珠光体片层较厚，在金相显微镜下放大400倍以上可分辨出平行的宽条铁素体和细条渗碳体，称为粗珠光体、片状珠光体，简称珠光体。

在650~600℃形成的珠光体用金相显微镜放大500倍，从珠光体的渗碳体上仅看到一条黑线，只有放大1000倍才能分辨的片层，称为索氏体。

铸铁的显微组织分析储万熠冶金1302实验材料及方法一、实验目的1.各种类型铸铁的纤维组织观测，并画出石墨的基本形貌。

2.学会如何辨别白扣铸铁，灰口铸铁，球墨铸铁，可锻铸铁（展性铸铁，玛钢），麻口铸铁。

3.学会如何利用Fe-C和Fe-Fe3C相图理解铸铁的显微组织，包括石墨的形状，基体显微组织的类型（Ferrite铁素体，珠光体，贝氏体等）。

显微组织与性能之间的关系。

4.独立撰写，提交实验报告，讨论部分必须包括以下主题：不同类型铸铁的显微组织，以及如何得到这些显微组织；石墨化势，微量元素（Ce/Mg），变质处理，在共析间隙的冷速，和石墨化退火对铸铁显微结构的影响。

二、实验设备与材料1.光学显微镜2.三、分析讨论墨，其基体组织为铁素体，灰口铸铁的化学成分主要是内的基本相主要有两种，即铁素体和石墨。

从组织可以看出灰口铸铁中的碳大部或全部以片状石墨形式存在，基体上加上片状石墨。

较慢的冷却（相较于白口铸铁的获得）会得到灰铸铁。

体中许多小的裂纹。

体的连续性，减少基体受力的有效面积，而且很容易在石墨片的尖端形成应力集中，材料形成脆性断裂，所以灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性比钢低得多。

但也有许多钢没有的优良性能：良好的切削加工性，良好的铸造性能，良好的减磨性，较低的缺口敏感性。

保留相当一部分莱氏体。

分主要是的基本组织主要有三种，即珠光体、变态莱氏体和石墨。

亮的游离渗碳体和暗黑色的石墨。

较慢的冷却（相较于白口铸铁的获得）或者只进行孕育处理会得到麻口铸铁。

片状的石墨，其基体组织为铁素体，变质灰口铸铁的化学成分主要是等。

灰口铸铁内的基本相主要有两种，即铁素体和石墨。

色。

全部以细小片状石墨形式存在，当于钢基体上加上片状石墨。

较慢的冷却（相较于白口铸铁的获得）并加入孕育剂进行孕育处理会得到变质灰口铸铁。

体中许多小的裂纹。

体的连续性，减少基体受力的有效面积，而且很容易在石墨片的尖端形成应力集中，材料形成脆性断裂，所以灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性比钢低得多。

实验三铸铁显微组织观察与分析（2学时）一、实验目的1.观察各种铸铁的显微组织特征，识别石墨形态与基体类型。

2.了解石墨形态、基体类型及显微组织对铸铁性能的影响。

二、实验设备、材料、仪器、装置金相显微镜；铸铁标准试样。

三、实验原理根据石墨的形态，铸铁可分为灰口铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁等几种。

1.灰口铸铁灰口铸铁中碳全部或部分以自由碳片状石墨形式存在(如图1所示)，断口呈灰黑色，其显微组织根据石墨化程度不同为铁素体或珠光体或铁素体+珠光体基体上分布片状石墨。

普通灰口铁中石墨片粗大，如浇注前在铁水中加入孕育剂，则石墨以细小片状形式析出，这种铸铁称之孕育铸铁。

在铸铁中由于含磷较高，在实际铸造条件下磷常以Fe3P的形式与铁素体形成硬而脆的磷共晶，因此在灰铸铁的显微组织中，除基体和石墨外，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，用硝酸-酒精或苦味酸腐蚀时Fe3P不受腐蚀，呈白亮色，铁素体光泽较暗，在磷共晶周围通常总是珠光体。

由于磷共晶硬度很高，所以磷共晶若以少量均匀孤立地分布时，有利于提高耐磨性，并不影响强度。

磷共晶如形成连续网状，则会使铸铁强度和韧性显著降低。

图1 灰口铸铁图2 可锻铸铁图3 球墨铸铁2. 可锻铸铁可锻铸铁又称为马铁或展性铸铁，它是由一定成分的白口铁经退火处理得到的，其中石墨呈团絮状（如图2所示），故显著地减弱了石墨对基体的割裂作用，其机械性能比普通灰口铸铁有显著地提高。

可锻铸铁分铁素体可锻铸铁和珠光体可锻铸铁两种，前者应用较多。

3.球墨铸铁球墨铸铁属高强铸铁，是铁水中加入球化剂后石墨呈球状析出而制得的，由于球状石墨使石墨割裂金属基体的不利影响限制到最低程度，所以金属基体强度利用率高达70～90%（灰铸铁只达30%左右），因而其机械性能远远优于普通灰铸铁。

球墨铸铁的显微组织特征是：石墨呈球状分布在金属基体上，基体组织是铁素体、珠光体或铁素体+珠光体（如图3所示）。

目前应有最广泛的是前面两种基体，铸铁的基体即钢的几种基本组织，所以也可以通过热处理来改变基体组织，从而改变铸铁的机械性能，其中，球墨铸铁应用热处理较多些，如应用正火，是为了增加基体中珠光体数量，以提高其强度和耐磨性，应用调质处理，是为了得到回火索氏体的基体组织，以提高综合机械性能。

合金钢,铸铁,有色金属的显微组织观察实验报告以下是一份合金钢、铸铁、有色金属显微组织观察与分析的实验报告。

实验目的：通过观察和分析合金钢、铸铁、有色金属的显微组织，了解其组织特点，探究化学成分、制造工艺对组织的影响。

实验材料：合金钢、铸铁、有色金属样品。

实验步骤：1. 样品制备：将采购的合金钢、铸铁、有色金属样品切割成合适的形状，如薄片、条、块等。

2. 显微镜观察：将样品置于显微镜下，观察其显微组织，使用适当的染色方法增强样品的对比度。

3. 数据分析：通过对样品显微组织的观察和分析，记录其组织特点，如晶粒大小、分布、退火状态等。

4. 实验结果：根据实验数据和样品显微组织的观察结果，总结出合金钢、铸铁、有色金属的组织特点，并分析其影响因素。

实验结果：在实验中，我们观察到不同的合金钢、铸铁、有色金属样品有着不同的显微组织。

- 合金钢样品的显微组织一般为均匀的细珠光体 + 铁素体，晶粒大小均匀，未见大的退火状态差异。

- 铸铁样品的显微组织一般为球状珠光体 + 铁素体，球状珠光体约占整个组织 80% 以上，晶粒大小分布均匀，未见退火状态的明显差异。

- 有色金属样品的显微组织一般呈单相组织，晶粒大小均匀，未见退火状态的明显差异。

实验结论：通过实验结果，我们可以得出以下结论：1. 合金钢的组织特点一般为均匀的细珠光体 + 铁素体，晶粒大小均匀，未见大的退火状态差异。

2. 铸铁的组织特点一般为球状珠光体 + 铁素体，球状珠光体约占整个组织 80% 以上，晶粒大小分布均匀，未见退火状态的明显差异。

3. 有色金属的组织特点一般呈单相组织，晶粒大小均匀，未见退火状态的明显差异。

此外，我们还通过数据分析总结出了化学成分、制造工艺等对组织的影响。

例如，较高的碳含量可以提高合金钢的硬度和强度，而较高的硅含量可以提高铸铁的硬度和耐磨性。

在制造工艺方面，退火处理可以细化晶粒，改善组织均匀性，而淬火处理则可以增强金属材料的硬度和韧性。

实验三铸铁与有色金属的显微组织分析一、实验目的1. 观察和分析各种灰口铸铁的显微组织。

2. 熟悉常用的铝合金、铜合金及轴承合金的显微组织。

二、实验内容观察分析下列金相组织。

表3—1（一）灰口铸铁的组织分析：1. 普通灰口铸铁：灰口铸铁显微组织与白口铸铁的显微组织不同，白口铸铁中的碳全部以化合物渗碳体的形式存在，在组织中有共晶莱氏体，其断口白亮。

性质硬而脆，故工业上很少应用，主要作炼钢原料。

普通灰口铸铁中碳全部或部分以自由碳—片状石墨形式存在，断口呈现灰色。

其显微组织根据石墨化程度的不同为铁素体或珠光体或铁素体+珠光体基体上分布片状石墨。

由于片状石墨无反光能力，故试样未经腐蚀即可看出呈灰黑色。

石墨性脆，在磨制时容易脱落，此时在显微镜下只能见到空洞。

为了研究石墨的形状和分布，一般均先观察未经腐蚀的试片。

灰口铸铁的基体在未经腐蚀的试片上呈白亮色，经过硝酸酒精腐蚀后和碳钢一样。

在铁素体基体的灰口铸铁中看到晶界清晰的等轴铁素体晶粒。

在珠光体基体的灰口铸铁中，珠光体片的大小随冷却速度而异。

由于石墨的强度和塑性几乎等于零，这样可以把铸铁看成是布满裂纹和空洞的钢，因此铸铁的抗拉强度与塑性远比钢低。

且石墨数量越多，尺寸越大，石墨对基体的削弱作用也愈大。

在铸铁中由于含磷较高，在实际铸造条件下磷常以Fe3P的形式与铁素体和Fe3C形成硬而脆的磷共晶。

因此在灰铸铁的显微组织中，除基体和石墨外，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（又叫斯氏体）。

磷共晶主要有三种类型，即二元磷共晶（在Fe3P的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（在Fe3P的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）和复合磷共晶（二元或三元磷共晶基体上嵌有条块状渗碳体）。

用硝酸酒精或苦味酸腐蚀时Fe3P不受腐蚀，呈白亮色，铁素体光泽较暗，在磷共晶周围通常总是珠光体。

由于磷共晶硬度很高，故当二元或三元磷共晶以少量均匀孤立分布时，有利于提高耐磨性，而并不影响强度。

铸铁的显微组织及分析1、 实验目的认识灰口铸铁、球墨铸铁、展性铸铁、麻口铸铁等显微组织特征。

掌握石墨形态及基体变化的原因。

了解各类铸铁的制备方法和性能特点。

2、 实验样品和设备光学显微镜标准样品：普通灰口铁、变质灰口铁、球墨铸铁、展性铸铁、麻口铸铁。

3、 实验内容通过阅读相关资料以及通过铁碳相图了解白口铸铁的组织。

并且了解灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、冷硬铸铁等铸铁的类型以及相关的性能及用途。

之后通过在金相显微镜下观察不同的基底（铁素体+珠光体、铁素体、珠光体），不同的石墨形态（球状石墨、片状石墨、絮状石墨）的铸铁，以及麻口铁的显微组织，并且选择三种基底、三种石墨形态绘出3幅铸铁组织图来，要求三种组织图须包含上述所有的基底类型和石墨形态。

画出麻口铁的组织图。

对所绘制的4幅组织图进行相关的分析。

4、 描图：不同基体，不同铸铁的三种微观组织特点，麻口铸铁微观组织特点。

用自己画的图，结合Fe-C 相图和Fe-Fe3C 相图，说明各图的组织特点。

根据铁碳双重相图，可将石墨化过程分为三个温度阶段，按个阶段中石墨化进行的程度不同，将分别得到不同的铸铁组织。

即“液相-共晶结晶”、“共晶-共析”、“共析转变”。

球墨铸铁：从球墨铸铁的微观组织图中可以看出此球墨铸铁由铁素体、珠光体、球状石墨三种组织组成。

其中大片的灰黑色的组织为珠光体，由于放大倍数低使得珠光体层片状组织不明显，整体便形成了灰黑色。

白色呈圆形的组织为铁素体，铁素体所包裹的圆形的黑色组织为球状石墨。

从铁碳双重相图中可以得到，在共析转变阶段，如果完全没有石墨化，则得到的基体是珠光体，由于加入了球化剂和墨化剂，使得从奥氏体中析出的石墨和二次渗碳体渗出的石墨加快凝结成球状，这样在珠光体的部分区域内会有大量的碳从渗碳体和奥氏体中被球化剂和墨化剂吸引，从而最终实现了部分区域充分石墨化，从而形成了珠光体内有球状的铁素体，而球状的铁素体内有球状石墨的显微组织结构。

组织：铸铁的组织是由钢的基体和石墨组成的。

铸铁的基体组织：珠光体、铁素体、珠光体加铁素体。

铸铁名称与铸铁显微组织：1.灰口铸铁F+G片，F+P+G片，P+G片2.球墨铸铁F+G球，F+P+G球，P+G3.蠕墨铸铁F+G蠕虫，F+P+G蠕虫4.可锻铸铁F+G团絮，P+G团絮由于铸铁中的碳主要是以石墨的形态存在，所以铸铁的组织是由金属基体和石墨所组成的。

铸铁的金属基体可以是铁素体、珠光体或铁素体加珠光体，经热处理后还可以是马氏体或贝氏体等组织，它们相当于钢的组织，因此可以把铸铁理解为在钢的组织基体上分布有不同形状、大小、数量的石墨。

铸铁中石墨的形态可分为6种：片状、蟹状、开花状、蠕虫状、团絮状和球状，如下图所示。

普通灰铸铁的组织是由片状石墨和钢的基体两部分组成的。

根据不同阶段石墨化程度的不同金属基体可分为铁素体，铁素体＋珠光体和珠光体三种，相应地便有三种不同基体组织的灰铸铁，它们的显微组织如下图所示。

8.2.1 灰铸铁的成分、组织与性能特点1．灰铸铁的化学成分⏹化学成分范围一般为：w C=2.7%~3.6%，w Si=1.0%~2.5%，w Mn=0.5%~1.3%，w P≤0.3%，w S≤0.15%。

2．灰铸铁的组织三种不同基体组织的灰铸铁：（1）铁素体灰铸铁（2）珠光体灰铸铁（3）珠光体+铁素体灰铸铁3．灰铸铁的性能特点（1）力学性能⏹铸铁的强度、塑性与韧性低。

⏹灰铸铁的抗压强度σbc、硬度与耐磨性接近钢（主要取决于基体，石墨的存在对其影响不大）。

（2）其它性能⏹铸造性能良好熔点低，流动性好，收缩率小。

⏹减摩性好摩擦系数小。

⏹减振性强⏹切削加工性良好⏹缺口敏感性小8.2.2 灰铸铁的孕育处理⏹孕育处理：向出炉的铁水中加入孕育剂。

⏹人工形核：细化晶粒工艺。

⏹孕育剂：含硅75%的硅铁。

8.2.3 灰铸铁的牌号和应用1．灰铸铁的牌号⏹HT100、HT150、HT200等2．灰铸铁的应用⏹形状复杂，静载荷，减摩的床身、箱体、座架类零件。