铸铁(灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁)金相组织观察与绘制

铸铁（灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁）金相组织观察与绘制（验证性实验）一、实验目的及要求1.了解和认识灰铸铁中石磨和金属基体的金相特点，2.了解和认识球墨铸铁以及可锻铸铁、蠕墨铸铁中石磨和金属基体的组织特点。

3.学习有关灰铸铁的金相检验方法。

4.学习有关球墨铸铁的金相检验方法。

5.了解铸铁金相试样的制作方法。

二、实验内容1.观察和绘制以下灰铸铁的金相组织：（1）具有A型分布石磨的灰铸铁（试片未侵蚀）。

（2）具有B型分布石磨的灰铸铁（试片未侵蚀）。

（3）具有C型分布石磨的灰铸铁（试片未侵蚀）。

（4）具有D型分布石磨的灰铸铁（试片未侵蚀）。

（5）具有E型分布石磨的灰铸铁（试片未侵蚀）。

（6）具有F型分布石磨的灰铸铁（试片未侵蚀）。

并对A型石墨进行石墨长度检验，确定石墨长度分级。

（7）选1~2片灰铸铁试样，侵蚀后进行基体组织的分析检验；确定灰铸铁基体的类别，珠光体数量，珠光体分散度，磷共晶数量和分类，碳化物数量等。

（8）具有二元磷共晶体的灰铸铁（试片侵蚀）观察磷共晶体结构。

2.观察和绘制以下球墨铸铁和可锻铸铁的金相组织（1）球墨铸铁的铸态组织（包括具有自由渗碳体的铸态组织），（2）球墨铸铁的退火金相组织（铁素体组织），（3）球墨铸铁的正火或部分奥氏体正火金相组织，（4）球墨铸铁的淬火或调质的金相组织，（5）球墨铸铁的等温淬火金相组织，（6）选1~2块铸态或经热处理的球墨铸铁试样进行球化率和金属基体的鉴定。

（7）可锻铸铁的金相组织（铁素体），（8）蠕墨铸铁的金相组织，三、实验仪器设备1.配放大100倍和400倍镜头的金相显微镜。

2.试片侵蚀剂：3~5%硝酸酒精溶液。

3.按实验要求选取灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁试块。

四、实验方案实施与数据实验报告的书写要求1.实验目的及要求2.实验仪器设备3.实验内容4.实验方案实施与数据（1）在实验报告纸上画Φ50的圆圈，在圆圈下画五条横线，例：试样名称——————————试样状态——————————浸蚀方法——————————放大倍数——————————金相组织——————————（2）共画16个圆圈以被实验时使用。

合金钢、铸铁、有色金属的显微组织观察与分析实验目的实验说明实验内容及方法指导实验报告要求思考题一：实验目的(1)观察各种常用合金钢、有色金属和铸铁的显微组织.（2)分析这些金属材料的组织和性能的关系及应用。

二:实验说明1．几种常用合金钢的显微组织一般合金结构钢、低合金工具钢都是低合金钢。

即合金元素总量小于5％的钢,由于加入了合金元素，使相图发生了一些变动，但其平衡状态的显微组织与碳钢没有质的区别。

热处理后的显微组织仍然可借助C曲线来分析，除了Co元素之外，合金元素都使C曲线右移，所以低合金钢用较低的冷却速度即可获得马氏体组织。

例如，除作滚动轴承外，还广泛用作切削工具、冷冲模具、冷轧辊及柴油机喷嘴的GCrl5钢，经过球化退火、840～C油淬和低温回火，得到的组织为隐针或细针回火马氏体和细颗粒状均匀分布的碳化物以及少量残余奥氏体.高速钢是一种常用的高合金工具钢.如W18Cr4V高速钢，因为含有大量合金元素，使Fe-Fe3C相图中点E 大大向左移动,所以它虽然只含有w（C）=0．7%~0．8％碳，但已经含有莱氏体组织。

在高速钢的铸态组织中可看到鱼骨状共晶碳化物，如图1所示。

这些粗大的碳化物，不能用热处理方法去除，只能用锻造的方法将其打碎.锻造退火后高速钢的显微组织是由索氏体和分布均匀的碳化物组成（图2)。

大颗粒碳化物是打碎了的共晶碳化物。

高速钢淬火加热时，有一部分碳化物未溶解,淬火后得到的组织是马氏体、碳化物和残余奥氏体(图3）。

碳化物呈颗粒状,马氏体和残余奥氏体都是过饱和的固溶体,腐蚀后都呈白色，无法分辨，但可看到明显的奥氏体晶界。

为了消除残余奥氏体，需要进行三次回火，回火后的显微组织为暗灰色回火马氏体、白亮小颗粒状碳化物和少量残余奥氏体，如图4所示。

图1 W18Cr4V钢铸态组织图2 W18Cr4V钢锻后退火组织图3 W18Cr4V钢的淬火组织图4 W18CNV钢的淬火回火组织2．铸铁的显微组织依铸铁在结晶过程中石墨化程度不同，可分为白口铸铁、灰口铸铁、麻口铸铁.白口铸铁具有莱氏体组织而没有石墨，碳几乎全部以碳化物形式(Fe3C)存在；灰口铸铁没有莱氏体，而有石墨,即碳部分或全部以自由碳、石墨的形式存在。

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。

灰口铸铁 可锻铸铁 球墨铸铁 蠕墨铸铁
片状石墨（未浸蚀） 团絮状石墨（未浸蚀） 球状石墨（未浸蚀） 蠕虫状石墨（未浸蚀） 放大倍数400× 放大倍数400× 放大倍数400× 放大倍数400×
灰口铸铁 灰口铸铁 灰口铸铁
F 基＋片状石墨 （F ＋P ）基＋片状石墨 P 基＋片状石墨
放大倍数400× 放大倍数400× 放大倍数400×
可锻铸铁
可锻铸铁 球墨铸铁 F 基＋团絮状石墨
P 基＋团絮状石墨 F 基＋球状石墨 放大倍数400×
放大倍数400× 放大倍数400×
球墨铸铁
球墨铸铁 高磷铸铁 （F ＋P ）基＋球状石墨
P 基＋球状石墨 P 基＋片状石墨＋磷共晶 放大倍数400× 放大倍数400× 放大倍数400×。

铸铁的金相组织观察实验铸铁的金相组织观察一、实验目的1(观察和研究灰铸铁、可锻铸铁及球墨铸铁的显微组织特征。

2(了解影响铸铁中石墨形态的因素。

二、概述根据石墨的形态、大小和分布情况不同，铸铁分为:灰口铸铁(石墨呈片条状)、可锻铸铁(石墨呈团絮状)和球墨铸铁(石墨呈圆球状)。

(一)灰口铸铁灰口铸铁组织的特征是在钢的基体上分布着片状石墨。

根据石墨化程度及基本组织的不同，灰口铸铁可分为:铁素体灰口铸铁，铁素体—珠光体灰口铸铁和珠光体灰口铸铁。

对灰口铸铁石墨形态的观察，应在未浸蚀的试样上进行。

放大倍数为100倍。

灰口铸铁石墨分布形状的说明见下表1。

表1名称符号说明图号A 1 片状片状石墨均匀分布B 2 菊花状片状与点状石墨聚集成菊花状分布C 3 块片状部分带尖角块状、粗大片状粗生石墨及小片状石墨D 4 枝晶点状点、片状枝晶间石墨呈无向分布E 5 枝晶片状短小片状枝晶间石墨呈有向分布F 6 星状星状(或蜘蛛状)与短片状石墨均匀分布(二)可锻铸铁可锻铸铁(又称韧性铸铁)是由白口铸铁经石墨化退火处理而得。

其中渗碳体发生分解而形成团絮状石墨。

按照基体组织不同，可锻铸铁分为铁素体可锻铸铁和珠光体可锻铸铁两类，如下图所示。

(三)球墨铸铁在球墨铸铁组织中石墨呈圆球状。

球状石墨的存在可使铸铁内部的应力集中现象得到改善，同时减轻了对基体的割裂作用，从而充分地发挥了基体性能的潜力，使球墨铸铁获得很高的强度和一定的韧性。

如下图所示。

三、实验方法指导 (一)实验内容及步骤1(各小组分别领取各种不同类型的铸铁材料试样。

2(在显微镜下进行观察，并分析其组织形态特征。

(二)实验设备及材料1(金相显微镜;2(金相放大照片;3(各类铸铁的金相显微试样。

(三)注意事项1(对各类铸铁可采用对比方法进行分析研究，着重区别各自的组织形态特征。

(四)实验报告要求1(明确本次实验的目的。

2(根据观察，综合分析各类铸铁的形成机理。