【材料课件】亚共晶白口铁组织.pptx

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§7.5 二元包晶相图
(1)
• 包晶转变：一定温度下，由特定成分的固相与确定成分 的液相发生反应生成另一种特定成分的固相的转变。
• 包晶相图：两组元液态无限互溶，固态有限互溶并具有 的相图。
• 图形特点：
L
α
β Lp+αc = βD
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§7.5 二元包晶相图
(2)
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4 §7.6.3 具有无序-有序转变相图
(19)
有些二元系合金在一定成分和一定温度范围会发生有 序化转变，形成有序固溶体。
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4 §7.5.4 具有同素异晶转变的相图
(20)
当组元具有同素异构转变 时，形成的固溶体也常有 异晶转变。
Fe和Ti 在固态均发生同 素异构转变，故形成相 图时，在近铁一边有
➢铁素体：碳溶解在α—Fe中的间隙固溶( F）。塑性 （δ=45-50%）、韧性好，强度、硬度低。
➢奥氏体：碳溶解在γ —Fe中的间隙固溶体（A）。塑 性好。
➢渗碳体：铁与碳形成的金属化合物（Fe3C）。硬度很 高（HBW=800），塑性、韧性几乎为零。
➢珠光体：是奥氏体发生共析转变所形成的铁素体 与渗碳体的共析体（P）。
2 相图分析
点：14个。
线：两条磁性转变线；三条等温转变线；其余三条线：
GS,ES,PQ。
区：5个单相区，7个两相区，3个三相区。
相图标注：相组成物标注的相图; 组织组成物标注的相图。
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(25)
2 相图分析
点：14个。
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共晶白口铸铁组织转变过程共晶白口铸铁是一种常见的铸造材料，具有优良的机械性能和耐磨性能，广泛应用于机械制造、汽车制造、航空航天等领域。

其组织转变过程对于铸铁的性能和质量具有重要影响。

本文将从组织转变的基本原理、影响因素和控制方法等方面进行探讨。

一、组织转变的基本原理共晶白口铸铁的组织由铁素体和珠光体两部分组成。

其中，铁素体是由纯铁和碳组成的固溶体，珠光体则是由铁素体和渗碳体组成的共晶组织。

在铸造过程中，铸件冷却后，铁素体和珠光体的比例会发生变化，从而影响铸铁的性能和质量。

组织转变的基本原理是在一定条件下，铸铁中的碳原子会从铁素体中扩散到珠光体中，形成渗碳体，使铸铁的珠光体比例增加。

这个过程称为共晶转变。

共晶转变的速度和程度受到多种因素的影响，如铸件的尺寸、形状、冷却速度等。

二、影响因素1.铸件的尺寸和形状铸件的尺寸和形状对于共晶转变有着直接的影响。

一般来说，大尺寸、复杂形状的铸件共晶转变速度较慢，珠光体比例较低；而小尺寸、简单形状的铸件共晶转变速度较快，珠光体比例较高。

2.冷却速度铸件的冷却速度也是影响共晶转变的重要因素。

快速冷却可以促进共晶转变，使珠光体比例增加；而慢速冷却则会导致珠光体比例减少。

3.合金成分合金成分对于共晶转变也有着一定的影响。

通常情况下，含硅量和含锰量越高的铸铁，共晶转变速度越慢，珠光体比例越低。

4.浇注温度浇注温度是铸件冷却速度的主要决定因素之一。

浇注温度越高，铸件的冷却速度越慢，共晶转变速度也就越慢，珠光体比例也就越低。

三、控制方法1.优化铸件设计优化铸件设计是控制共晶转变的重要方法之一。

通过合理设计铸件的尺寸和形状，可以使共晶转变速度达到最优状态，从而得到理想的珠光体比例。

2.调整冷却速度调整冷却速度也是控制共晶转变的有效方法之一。

在铸造过程中，可以通过调整浇注温度、冷却介质等方式来控制铸件的冷却速度，从而控制共晶转变速度。

3.调整合金成分调整合金成分也可以影响共晶转变速度。

孕育铸铁是通过在铸铁熔体中添加一定量的孕育剂（如硅铁或硅钙合金），以细化石墨和基体共晶团，得到细小石墨片的珠光体组织，从而提高铸铁的机械性能；其牌号包括HT250、HT300和HT350等。由 于常用的酸性冲天炉熔炼、砂型铸造使得铸造成本低、质量易于控制，孕育铸铁得以广泛应用． 铸铁出现机械性能不合格包括强度、塑性、韧性和硬度单项或全部不附合标准．砂型铸造灰铁产品硬度，常能达到技术要求，布氏硬度控制在HB160~HB240之间，这是为保证产品机械强度基础上有利于机械加工．铸件出现硬度大缺陷时，在铸件断口、特别是薄壁处断口的宏观组织呈麻口甚至白口．硬度大缺陷的 铸件将造成加工难度大、出现缩孔、缩松、机械性能不合格等，使铸件报废． ２ 孕育铸铁出现白口缺陷的原因 根据从事冲天炉铸造生产、工艺设计和铸造缺陷研究的经验总结发现，冲天炉生产砂型孕育铸铁件产 品时，产品易出现硬度大缺陷的原因可分为铁水、冷却条件和热处理等三种． 2.1 铁水原因 铁水原因包括化学成分、熔炼质量和原材料遗传性等． 首先，铁水化学成分的原因．是指产品的化学成分超出规定的标准范围内，常规元素如碳、硅量过低、综合碳当量低于正常的0.25%（如碳量小于2.7%、初硅量小于1.4%等）；另外，锰含量过高，锰量大于1.3%．使石墨化元素含量低，而反石墨化元素含量高，造成石墨的析出能力很低，凝固结晶过程中形成大量的渗碳体；从而提高了铸件硬度．同时，灰铸铁中Pb或Bi的质量分数为0.08％时，会激烈增加灰铸铁的 白口倾向；极少量的Bi和Te能显著提高灰铸铁的白口倾向（如Te＝0.005％时）． 其次，铁水熔炼质量的影响．在熔炼时冲天炉风量太大或太小、热风柜热风效率低、风口不通畅、焦碳质量差或焦碳加入量过少、原材料块度太细、氧化严重等均会造成铁水出炉温度低、氧化严重．造成铁水中合金元素的大量烧损，出炉铁水表面发白，流动性差；炉前敲开三角试块，断口白口宽度太大甚至出现全白口．进行成分化验时，由于元素的过量烧损，碳硅含量异常低；这种铁水就是不合格的铁水．如果浇注成产品，将会出现硬度大、缩孔、缩松严重等缺陷．再者，原材料遗传性的原因．铸铁的遗传性是指由一种金属炉料改换成另一种金属炉料时，虽铁水化学成分不变，但铸铁的组织（如石墨形态、石墨化程度、白口倾向等）却会发生变化；这种炉料和铸件组织的关系就叫遗传性．在此就是看熔炼所用的生铁、废钢、回炉料及合金硬度是否太大．通常配料情况下，合格的生铁、废钢和合金是不会出现问题的；主要还是看所使用的回炉料是否有硬度大的缺陷，如大量使用的是硬度很高的回炉料，布氏硬度达到HB250以上甚至HB280．即使产品的常规化学成分合格、熔炼质量也没有问题，但却造成产品的硬度高而铸件综合机械性 能不合格． 2.2 冷却条件原因 冷却条件造成的硬度大的机理是，浇入铸型的铁水在急冷条件下，合金过冷度大，内部形核结晶能力强，石墨析出能力差、结晶时渗碳体含量多，凝固过程中，石墨析出不充分甚至造成非扩散性马氏体相变；造 成铸件基体白口倾向大，出现产品硬度大． 出现该类缺陷主要是由于调整了砂的粗细、砂水份含量多、碾砂不均匀、造型后型腔硬度大使得透气性不好，以及铸型内刷水太多，铁水在进入型腔时，挥发的水蒸气无法及时通畅的排出，在型腔内对铁水形成急冷或局部急冷造成．另外，铁水的浇注温度过低、铸件在铸型中的冷却时间过短或落砂过早均是造成硬 度大的主要原因． 2.3 热处理原因 孕育件在进行热处理时，铸件堆放不好、温度把握不良、退火时间不够均会造成灰铁件的硬度大． ３ 孕育铸铁出现白口缺陷的解决措施 孕育处理的作用是促进石墨化，减少白口倾向，改善断面均匀性，控制石墨形态，减少共晶石墨和共生铁素体的形成，以获得中等大小的A型石墨．适当增加共晶团数和促进细片状珠光体的形成，改善铸铁的力 学性能和其他性能． （1）针对铁水化学成分原因造成的硬度大产品报废，采取的措施有：调整配料，如碳硅当量小就加大生铁用量；补加合金，如炉后补加硅铁、炉前加大硅铁孕育量；如锰量高就减少锰的加入量，但锰的量不能太低；因为，含量太低将不利于消除有害元素硫的反石墨化影响，同时，硫含量也应控制在0.12%以下铁水中是否含其他反石墨化元素，如铬、钒、钼等；由于不常化验这些元素故易被忽视，也应控制其含量在要 求范围内． 总之，保证化学成分在规定牌号的标准范围内，将有利于控制硬度；同时保证成分时，加入0.5%的铜对降 低铸件硬度有利． 针对铁水熔炼质量原因，采取措施有：调整风量、进行富氧送风、提高热风温度、随时保持风口的畅通、加大焦碳用量、少用过细和氧化严重原材料等相应措施，提高铁水温度，从而保障熔炼质量；同时，前炉加大硅铁的一次孕育量，提高铁水质量．而遗传性造成的影响，西南某两个铸造厂，由于在降低生产成本和保证铸件质量上产生矛盾；都出现过加大回炉料的用量的做法，但由于回炉料硬度高，使得产品料硬而使加工困难．后来在笔者建议下，采取调低该种回炉料的用量、改用其他硬度低的回炉料或将硬度低的与高的回炉料进行搭配使用的措施，降低了遗传原因造成的硬度大的缺陷，生产出了高品质的砂型铸件． （2）铸型传热性太强原因造成的硬度大，可采取的措施：提高配砂、碾砂和造型质量．同时，为防止铁水表面氧化造成急冷，加大煤粉的加入量将很有利；如干型砂加3%，湿型砂加5%．针对铸件在铸型中冷却的时间过短的原因，可适当延长铸件在铸型中的冷却时间；如果已过早落砂的铸件，应当用干砂覆盖进行 冷却；从而降低其硬度． 同时，铁水浇注温度控制也相当重要；不同产品浇注温度是有差异的，但都有一个最低浇注温度，如果由于设备故障或其他原因，造成铁水温度太低而不能浇注的，就不强行浇注；如果强行浇注的，不但将会造成硬度大的缺陷，其他缺陷如：气孔、缩孔、缩松、夹渣也很厉害．并且，温度合格的铁水在进行浇注 时，应贯彻“先浇注小件产品、后浇注大件产品”的思想．

wL'd 1wFe3CI 71%
Q
精选版课件ppt
1 C 2 3
4
D F
K K’
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白口铸铁的相及组织
• 白口铸铁的室温相为
α+Fe3C
• 亚共晶白口铁的金相组织
P + Fe3CⅡ + L’d
共晶白口铁的金相组织 L’d =P + Fe3CⅡ + Fe3C(共晶）
• 过共晶白口铁的金相组织
Fe C + L’d 3 I
复习
Fe-Fe3C相图 点 线 相区
工业纯铁的结晶过程分析
相 组织组成物
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1
A
δH
B JNΒιβλιοθήκη γGα PS
Q
L
C E
精选版课件ppt
D F
K
2
工业纯铁
室温相：Ｆ+Fe3C 室温组织：Ｆ+Fe3CⅢ 组织特点： 在缓慢冷却条件下，Fe3CⅢ以断续
沿Ｆ晶界析出。
精选版课件ppt
3
钢的结晶 过程分析
1）力学性能与物理性能
温
Ｌ
度
强度
能性
成分
精选版课件ppt
电导率
成分 37
2)工艺性能
铸造
压力加工
焊接性
切削加工性能
热处理
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38
温度
温度
A
B
A
B
流动性
流动性
缩孔体积
A
B
A
B
分散
分散
缩孔体积
集中
集中
A
精选版课件ppt
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高清金相图谱之白口铸铁与灰铸铁（80张，彩色）白口铸铁是由化学成分中的碳以碳化物形式存在、铸态组织不含石墨、断口呈白色的铸铁，组织与碳含量的关系如图所示。

铁碳合金亚稳定凝固相图及组织白口铸铁可分为3类：（1）CE<>，Sc<>（共晶度Sc指铸铁含碳量与共晶点实际碳量的比值）的为亚共晶白口铸铁，高温组织为枝晶状奥氏体和莱氏体（连续的渗碳体上分布着岛状奥氏体），室温时组织为珠光体和莱氏体；（2）CE=4.3%，Sc=1的共晶白口铸铁；（3）CE>4.3%，Sc>1的为过共晶白口铸铁，组织为初晶渗碳体（大板条状）和莱氏体。

灰铸铁灰铸铁是石墨呈片状分布，断裂时断口呈暗灰色的铸铁。

根据化学成分在Fe-C相图上的位置，灰铸铁分为亚共晶、工具、过共晶三种。

灰铸铁的凝固组织包括初生奥氏体、初生石墨、共晶体（共晶石墨+共晶奥氏体）以及共晶晶粒边界区生长的组织。

详细介绍请查看“一文了解铸铁”。

金相赏析材料亚共晶白口铸铁放大倍数400X处理工艺铸态平衡冷却浸蚀剂4%硝酸酒精溶液组织说明大块黑色区域为珠光体，枝晶状不明显，分布在麻点状的共晶莱氏体基体上，在枝晶珠光体边缘有一圈纯色组织为析出的二次渗碳体组织。

材料亚共晶白口铸铁放大倍数400X处理工艺铸造快速冷却浸蚀剂4%硝酸酒精溶液组织说明大块蓝黑色枝晶状区域为先析出奥氏体转变成的珠光体，分布在麻点状的共晶莱氏体基体上，枝晶珠光体边缘纯色组织为析出的二次渗碳体。

材料共晶白口铸铁放大倍数500X处理工艺铸造平衡冷却浸蚀剂4%硝酸酒精溶液组织说明由圆粒状或条状分布的珠光体(黑色)与渗碳体基体(黄色)构成的机械混合物，平衡冷却时粒状珠光体较多，也称蜂窝状莱氏体。

材料共晶白口铸铁放大倍数200X处理工艺铸造快速冷却浸蚀剂4%硝酸酒精溶液组织说明由圆粒状或条状分布的珠光体(黑色)与渗碳体基体(其它色)构成的机械混合物，快速冷却时条状珠光体明显，也称板条状莱氏体。

珠光体 + 二次渗碳体 珠光体 + 二次渗碳体
+ 莱氏体 莱氏体
过晶白口铸铁
4.30-6.69
莱氏体 + 二次渗碳体
工业纯铁的显微组织
20钢的显微组织
45钢的显微组织
45钢的显微组织
65钢的显微组织
T8钢的显微组织
T8钢的显微组织
T12钢的显微组织
T12钢的显微组织
亚共晶白口铁的显微组织
❖
7.要想战胜电话销售时的恐惧心理， 道理与 击碎巨 石的道 理其实 是一样 的。一 锤击不 碎巨石 ，就多 击几锤 ，一句 话，坚 持就是 胜利。
❖
8.多打电话，并且坚持不懈地打电话 ，就会 成功地 克服与 销售有 关的一 切恐惧 心理。 实际上 ，拨打 电话的 数量与 销售额 之间有 着顺理 成章的 正比关 系
铁素体灰铸铁的显微组织
珠光体灰铸铁的显微组织
铁素体球墨铸铁的显微组织
铁素体+珠光体球墨铸铁的显微组织
珠光体球墨铸铁的显微组织
下贝氏体球墨铸铁的显微组织
珠光体可锻铸铁的实验报告
1.实验目的。 2.实验所用仪器设备、试样。 3.按下列要求画出灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁（至少3种）的 显微组织，并注明各组织的名称。
实验三：铁碳合金平衡组织观察与分析
一、实验目的 1．进一步熟悉Fe—Fe3C相图，了解不同成分的 铁碳合金在平衡状态下的显微组织特征。 2．分析碳钢的含碳量与其平衡组织间的关系。 3．加深对平衡状态下铁碳合金的成分、组织、性 能间关系的理解。
二、实验原理
利用金相显微镜观察和研究金属内部的组织和 缺陷的方法称为显微分析。
3）更换物镜或调焦时，不许有任何剧烈动作， 以防损坏物镜。

97.总有人比你好看，比你聪明，比你年轻，但没人能取代你。 99.咱们最值得自豪的不在于从不跌倒，而在于每次跌倒之后都爬起来。 8.青春是春天里的第一抹新绿，突破严冬的萧瑟和荒凉，给人们送来春天的问候；青春是孩子灿烂的笑脸，无拘无束无忧无虑，给人们带来欢乐和活力。 86.要使理想的宫殿变成现实的宫殿，须通过埋头苦干，不声不响的劳动，一砖一瓦的建造。 79.下定决心一定要，才是成功的关键。 36.一旦掌握自我激励，自我塑造的过程也就随即开始。以下方法可以帮你塑造自我，塑造那个你一直梦寐以求的自我。 90.你知道别人都在拼命，你怎么好意思在浪费时间。 79.贵在坚持，难在坚持，成在坚持。 86.要使理想的宫殿变成现实的宫殿，须通过埋头苦干，不声不响的劳动，一砖一瓦的建造。 56.要战胜恐惧，而不是退缩。失败者任其失败，成功者创造成功。胜利，是属于最坚韧的人。我自信，故我成功；我行，我一定能行。一百次心动不如一次行动。只要你不认输，就有机会！ 1.人是可以快乐地生活的，只是我们自己选择了复杂，选择了叹息！ 64.与其顾虑太多，倒不如放手一搏，相信自己一定会破茧成蝶！ 2.你既然认准一条道路何必去打听要走多久！ 50.经受了火的洗礼泥巴也会有坚强的体魄。 50.没有一种成功是可以立即实现的，但是你敢于攀登你所选择的山顶，成功就会越来越靠近你。 135.生活是一场漫长的旅行，不要浪费时间，去等待那些不愿与你携手同行的人。 29.时间没有等我，是你忘了带我走，我左手过目不忘的的萤火，右手里是十年一个漫长的打坐。 50.你跌跌撞撞，落得一身的伤，就当是为青春，画下的残妆。 7.任何一件事情既然决定做，为什么不早点下定决心，拖一天就少赚一天的，不要用自己时间见证别人的成功。 42.房子修得再大也是临时住所，只有那个小木匣才是永久的家，所以，屋宽不如心宽，身安不如心安！

L → L+A → A → P
相组成物：F，Fe3C 2、亚共析钢的结晶过程 L→L+A → A → A+F → P+F
相组成物：F，Fe3C
3、过共析钢的结晶过程
L→L+A→A→A+Fe3CII→P+Fe3CII
相组成物：F，Fe3C
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(四) 共晶白口铁的结晶过程
1点以上：L
1℃～1'：LLd
定条件下可发生分解：
Fe3C→3Fe+C(石墨), 该反 应对铸铁有重要意义。
由于碳在-Fe中的溶解度
钢中的渗碳体
很小，因而常温下碳在铁
碳合金中主要以Fe3C或石
墨的形式存在。
铸铁中的石墨 8
三个基本相：铁素体、奥氏体和渗碳体。但奥氏体一 般仅存在于高温下，所以室温下所有的铁碳合金平衡 组织中只有两个相，就是铁素体和渗碳体。 五种组织组成物：
+
+
Ⅱ
Ⅱ
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2'点以下： Ld’ ℃
（ P+ Fe3CII + 共晶 Fe3C ）
+
+
+
Ⅱ
室温组织:
Ⅱ
Ⅲ
（低温）莱氏体 Ld′
500×
Ld′的性能：硬而脆
40
室温下两相的相对重量百分比为：
Qα
=
6.69-4.3 6.69-0.0008
100%=35.7%
QFe3C =100%-35.7%=64.3%
+
莱氏体(Ld)是共晶A与共晶Fe3C的机 +
械混合物
+
Ⅱ
Ⅱ Ⅲ

亚共晶白口铸铁冷却曲线简介亚共晶白口铸铁是一种常见的工程材料，具有优异的力学性能和耐磨性。

冷却曲线是研究材料凝固过程中温度变化的重要工具，可以帮助了解材料的结晶行为和冷却速率对材料性能的影响。

本文将详细介绍亚共晶白口铸铁的冷却曲线，包括其定义、测量方法以及相关参数的分析。

同时，还将讨论冷却曲线对亚共晶白口铸铁微观组织和力学性能的影响，并探讨其在工程应用中的意义。

冷却曲线定义冷却曲线是指在实验或生产过程中，记录材料温度随时间变化的曲线。

对于亚共晶白口铸铁而言，其冷却曲线主要反映了凝固过程中液相与固相之间相变所释放或吸收的热量。

冷却曲线测量方法测量亚共晶白口铸铁冷却曲线的常用方法是热电偶法。

该方法通过在铸件表面插入热电偶，实时测量铸件温度，并记录下温度随时间的变化。

在实验过程中，先将铸件加热至液相区域，然后迅速取出并插入热电偶。

随后，将铸件放置在恒温水槽中进行冷却，并记录下温度随时间的变化。

冷却曲线分析根据测量到的温度数据，可以绘制出亚共晶白口铸铁的冷却曲线。

典型的冷却曲线通常包含以下几个阶段：1.液相凝固：在这个阶段，材料从液态逐渐转变为固态。

在此过程中，温度会缓慢下降，直到达到固相起始温度。

2.固相凝固：一旦液相凝固完毕，材料将完全转变为固态。

在这个阶段，温度会急剧下降，并形成一个平台。

3.固相冷却：当材料完全转变为固态后，其温度将继续缓慢下降。

这个阶段的持续时间较长。

通过对冷却曲线的分析，可以得到许多有关亚共晶白口铸铁性能的重要信息：1.凝固过程：冷却曲线可以反映亚共晶白口铸铁的凝固过程。

从液相凝固到固相凝固，温度变化的速率和幅度可以提供有关凝固行为和结晶机制的信息。

2.组织形态：冷却曲线还可以揭示亚共晶白口铸铁的微观组织形态。

通过分析温度下降速率和平台持续时间，可以推断出材料中不同组分的比例和排列方式。

3.冷却速率：根据冷却曲线中不同阶段温度变化的斜率，可以计算出材料在不同阶段的冷却速率。

这对于了解材料性能和制定合适的热处理工艺非常重要。