4.铸铁组织分析

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其目的，就是把之前无数个人有价值的观察、体验、思考中的精华，以浓缩、系统化、易于理解记忆掌握的方式，传递给当下的无数个人，让个人从中获益，丰富自己的人生体验，也支撑整个社会的运作和发展。

本文内容如下：【下载该文档后使用Word打开】一、实验目的：1.观察和分析铁碳合金的平衡组织；2.分析铁碳合金显微组织的形成过程；3.分析碳钢、白口铸铁的组织与含碳量之间的关系，从而掌握铁碳合金成分、组织和性能之间的关系。

二、实验仪器和试件：1.碳钢（亚共析钢、共析钢、过共析钢试样）、球状珠光体的试样；2.白口铸铁（亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁试样）；3.XJX―1小型金相显微镜。

三、用铅笔描绘出用金相显微镜观察到的金相组织组织结构示意图，并用箭头指出其组成物的名称。

材料名称：工业纯铁材料名称：20＃钢组织结构：铁素体组织结构：铁素体＋珠光体放大倍数：400放大倍数：400材料名称：45＃钢材料名称：T8钢组织结构：铁素体＋珠光体组织结构：珠光体放大倍数：400放大倍数：400材料名称：T12钢材料名称：共晶白口铸铁组织结构：网状渗碳体＋珠光体组织结构：莱氏体放大倍数：400放大倍数：400材料名称：亚共晶白口铸铁材料名称：过共晶白口铸铁组织结构：珠光体＋二次渗碳体＋莱氏体组织结构：一次渗碳体＋莱氏放大倍数：400放大倍数：400四、问题与思考：1.非合金钢与白口铸铁在组织构成与力学性能方面有何异同？答：非合金钢含碳量较低（0.02%―2.11%），织组构成只是铁素体，珠光体或珠光体与二次渗碳体的混合或铁素体与珠光体的混合。

在力学性能方面，随着含碳量增加和硬度增加，非合金钢有较好的可塑性。

白口铸铁的含碳量高（2.11%―6.69%），织组构成是由莱氏体，珠光体和二次渗碳体与莱氏体混合成的莱氏体和一次渗碳体的混合等构成。

铸铁是什么材料
铸铁是一种含碳量在2%以上的铁合金材料，通常用于制造机械零件、汽车零件、铁路轨道、桥梁等工程结构。

铸铁通常分为灰铸铁、球墨铸铁和白口铸铁三种类型，每种类型都有其独特的特性和用途。

首先，灰铸铁是最常见的铸铁材料之一，其含碳量在2.5%以下。

灰铸铁的微
观组织中含有大量的石墨，这使得其具有很好的润滑性和吸振性能，因此在制造摩擦副和机械零件时广泛应用。

另外，灰铸铁还具有较高的耐磨性和耐热性，适用于一些高温摩擦场合，如汽车发动机缸体、汽缸套等零部件。

其次，球墨铸铁是一种添加了稀土镁合金的铸铁材料，其微观组织中的石墨呈
球状，因此具有较高的韧性和强度。

球墨铸铁的拉伸强度和冲击韧性分别是灰铸铁的2-3倍和10倍以上，因此在需要高强度和韧性的零件上得到广泛应用，如汽车
曲轴、车轮、机械零件等。

最后，白口铸铁是一种含碳量在2%以上的铸铁材料，其微观组织中几乎不含
石墨，因此具有较高的硬度和抗压强度。

白口铸铁通常用于制造一些需要较高硬度和耐磨性的零件，如刀具、磨料轮、齿轮等。

总的来说，铸铁作为一种常见的铁合金材料，具有较好的机械性能和加工性能，因此在工程结构和机械制造领域得到广泛应用。

不同类型的铸铁材料具有各自独特的特性和用途，可以根据具体的工程需求选择合适的铸铁材料进行制造，以满足不同零件的性能要求。

铸铁在工程领域的应用前景广阔，将继续发挥重要作用。

球墨铸铁件金相组织分析与控制球墨铸铁件的金相分析工作是有效解决球墨铸铁件在生产加工，以及实际使用过程中断裂问题的代表性手段，本文围绕球墨铸铁件金相组织分析与控制问题，选取三个具体方面展开了简要的分析论述。

标签：球墨铸铁件；金相；组织分析；控制手段钢铁是最近四十余年期间我国发展过程中运用的极其重要的铸造类金属材料类型，而在球墨铸铁件的制作加工过程中，由于对球状石墨应用技术材料的引入运用，导致应力技术参数项目集中实现状态的显著减小，以及基体技术结构实际遭致的技术破坏现象表现程度显著降低，因而客观上导致球墨铸铁应用技术材料的抗拉强度技术参数表现水平、塑性技术参数表现水平，以及韧性技术参数表现水平均明显高于其他类型的铸铁应用技术材料。

在与具备同等性钢材应用技术材料组织结构相对照条件下，球墨铸铁材料的塑性明显低于钢材、疲劳强度与一般技术性能表现类型的中碳钢基本一致，其屈强比技术参数的表现水平介于0.70-0.80之间，基本上可以达到常规碳钢应用技术材料的二倍水平，与此同时，球墨铸钢材料的经济性造价成本水平明显低于普通钢材，因而往往能够获得更加广泛且充裕的实践性应用技术空间。

最近几年以来，随着球墨铸铁件在我国大陆地区应用范围的不断扩展，球墨铸铁件在其具体的生产、安装，以及应用过程中发生的断裂问题，逐步引起了广泛关注，而想要切实解决好球墨铸铁件在生产、安装，以及实际使用过程中的断裂现象，应当针对断裂件展开全面系统的金相分析，进而发现断裂件在生产加工技术处理过程中存在的技术缺陷，并对其展开针对性处置，有鉴于此，本文将会围绕球墨铸铁件金相组织分析与控制展开简要阐释。

1 影响球墨铸铁件技术性能的组织结构因素1.1 石墨形状影响因素所谓球墨铸铁，按照其名称表述的基本含义角度展开分析，其最为显著的技术表现特点，就在于其中实际应用的石墨物质的几何图形表现状态具备较为充分的球状特征。

从具体面对的材料技术性能表现状态角度展开分析，石墨物质的圆整技术表现状态越好，颗粒分布细小表现状态越充分，颗粒分布技术表现状态越均匀，则其在具体的技术应用实践过程中，对金属性基体技术结构所引致的割裂技术作用或者是应力集中技术作用就越微小，从而能够切实确保球墨铸铁件的技术性能处于稳定良好表现状态。

一、实验目的1. 了解铸铁的基本性质和分类；2. 掌握铸铁的微观组织结构及其影响因素；3. 分析铸铁的性能与组织之间的关系；4. 探讨铸铁在实际应用中的优势与局限性。

二、实验原理铸铁是一种以铁为主要成分，含有一定比例的碳、硅、锰、硫、磷等元素的合金。

根据碳的存在形式，铸铁可分为灰口铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和耐磨铸铁等。

铸铁具有优良的铸造性能、减震性、耐磨性和切削性等特点，广泛应用于机械制造、交通运输、建筑、化工等行业。

三、实验内容1. 铸铁的宏观观察（1）观察灰口铸铁的宏观组织：将灰口铸铁试样进行打磨、抛光，用4%的硝酸酒精溶液进行侵蚀，然后在显微镜下观察其宏观组织，包括石墨形态、基体组织、共晶团等。

（2）观察球墨铸铁的宏观组织：将球墨铸铁试样进行打磨、抛光，用4%的硝酸酒精溶液进行侵蚀，然后在显微镜下观察其宏观组织，包括球状石墨、基体组织、共晶团等。

2. 铸铁的微观组织分析（1）分析灰口铸铁的微观组织：观察石墨形态、基体组织、共晶团等，分析其对铸铁性能的影响。

（2）分析球墨铸铁的微观组织：观察球状石墨、基体组织、共晶团等，分析其对铸铁性能的影响。

3. 铸铁的性能测试（1）冲击试验：按照国家标准GB/T 229-1994进行冲击试验，测试铸铁的冲击韧性。

（2）硬度试验：按照国家标准GB/T 231-2007进行硬度试验，测试铸铁的布氏硬度。

（3）耐磨性试验：采用磨料磨损试验机，测试铸铁的耐磨性。

四、实验结果与分析1. 铸铁的宏观组织观察（1）灰口铸铁的宏观组织：石墨呈片状分布，基体组织为珠光体和铁素体，共晶团较为明显。

（2）球墨铸铁的宏观组织：石墨呈球状分布，基体组织为珠光体和铁素体，共晶团较为明显。

2. 铸铁的微观组织分析（1）灰口铸铁的微观组织分析：石墨形态、基体组织、共晶团等因素对铸铁性能有显著影响。

石墨形态以片状为主，有利于提高铸铁的减震性；基体组织以珠光体和铁素体为主，有利于提高铸铁的强度和硬度；共晶团有助于提高铸铁的韧性。

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。

共晶白口铸铁的室温组织
共晶白口铸铁是一种常见的铸造材料，其组织结构在室温下具有一定的特征。

共晶白口铸铁的室温组织主要由铁素体、珠光体和渗碳体组成。

其中，铁素体是铸铁的基本组织，具有良好的韧性和可加工性；珠光体是由铁素体和渗碳体交替排列形成的，具有优良的硬度和耐磨性；渗碳体是在铁素体和珠光体之间分布的一种脆性相，容易产生裂纹和缺陷。

共晶白口铸铁的室温组织受到多种因素的影响，如铸造工艺、化学成分和冷却速率等。

在铸造工艺中，冷却速率是最重要的因素之一。

如果冷却速率过快，珠光体的尺寸会变小，硬度和耐磨性会下降；反之，如果冷却速率过慢，珠光体的尺寸会变大，容易产生缺陷和裂纹。

在化学成分方面，铸铁中的碳含量和合金元素含量会对室温组织的形成和性能产生影响。

高碳含量会导致渗碳体过多，从而降低铸铁的韧性和可加工性；而合金元素如铬、钼等的添加可以提高铸铁的耐磨性和抗腐蚀性。

总之，共晶白口铸铁的室温组织是由铁素体、珠光体和渗碳体组成的，其形成受到铸造工艺、化学成分和冷却速率等因素的影响。

了解铸铁的室温组织对优化铸造工艺、提高产品质量具有重要意义。

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