铸铁的金相组织图

通过试验研究，得到铸态高铬白口铸铁的金相组织主要为：铬奥氏体加M7C3共晶碳化物和铬屈氏体加M7C3共晶碳化物；采用稀土变质处理，可使晶粒细化，从而有效地提高机械性能和抗磨性能。

关键词：铸态高铬白口铸铁；稀土；抗磨性能

高铬铸铁是一种常用的抗磨铸铁。铬的大量加入，使碳化物变成具有更高硬度(1300～1800HV)的M7C3型碳化物，从而提高了抗磨性。在此同时，凝固过程中M7C3型碳化物形成了孤立分布的杆状组织，使得高铬白口铸铁的韧性有了一定程度的改善。目前国内外生产的高铬白口铸铁大多要经过高温淬火加回火处理工艺，以获得马氏体基体，然而这种基体作为水泥磨机磨球材料在高应力小能量的三体磨损中，其韧性仍显不足。并且生产周期长，工艺复杂，设备投资、能源消耗和劳动强度均较大。

本文通过试验对含碳量在亚共晶区，含铬15％左右的高铬白口铸铁进行了铸态金相组织分析及性能研究。试验结果表明：铸态高铬白口铸铁的主要金相组织是铬奥氏体加M7C3共晶碳化物和铬屈氏体加M7C3共晶碳化物。经过稀土变质处理后，可有效改善碳化物形态及分布，均匀组织，细化晶粒，明显提高韧性和强度，提高抗磨性。

一、试验方法及结果

试验用的合金材料在酸性中频无芯感应电炉内熔化，熔化温度在1530℃以上，浇注温度为1380～1450℃，砂型铸造。化学成分、机械性能和金相组织见表l。

机槭性能试验：冲击韧性在JB30A摆锤式冲击试验机上测定，试样尺寸10×lO×55mm，无缺口，不加工。

磨损性能试验在AMSLERAl35/138型动载磨损试验机上进行．试样尺寸Φ32×10mm．中心孔直径Φ6mm，磨料采用28/75目石英砂．试验前预磨lh，三体磨损加水平和垂直方向的冲击，冲击载荷为50～100kg．正式磨损时间20h。试验的失重值在自动电光分析天平上测定．

二、金相组织分析

1 含碳量对金相组织的影响

由表l可知lA、4A基体组织均为屈氏体加M7C3当成分中的含碳量增加时，共晶M7C3的数量增加，形态亦从短小片状向粗大片状发展。M7C3具有高的硬度和高的磨料磨损抗力，数量增加能提高抗磨性；但碳量超过共晶碳量，初生碳化物很粗，在磨料的冲击下会碎裂，从而增加了磨损时的失重。

(完整word版)金相组织相图

第 1 页 共 12 页 组织

纯铁熔点1538℃，温度变化时会发生同素异构转变。在912℃以下为体心立方，称α—Fe;912℃～1394℃之间为面心立方，称为γ—Fe；在1394℃～1538℃（熔点）之间为体心立方，称为δ—Fe。

纯铁的强度和硬度都很低，不能用作结构材料.

碳溶解于α-Fe或δ—Fe中形成的固溶体为铁素体，用α或δ表示。δ铁素体也叫高温铁素体.碳在α铁素体中最大溶解度为0.0218％,δ铁素体中最大溶解度为0.09％。

碳溶解于γ铁中形成的固溶体称为奥氏体，用γ表示.碳在奥氏体中的最大溶解度为2。11%。强度硬度低，塑性韧性好.

Fe3C具有斜方结构，无同素异构转变。硬度很高，塑性几乎为零，是脆硬相.

石墨是稳定相，Fe3C是亚稳定相。但是石墨的表面能很大，形核需要克服很高的能量，所以在一般的条件下,铁碳相图中的碳是以渗碳体Fe3C形式存在的。

(完整word版)金相组织相图

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铁碳相图

(完整word版)金相组织相图

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整个相图包含三个恒温转变：包晶，共晶、共析.

(1)在HJB水平线（1495℃）发生包晶转变：LB+δH→γJ，转变产物为奥氏体。含碳量在0。 09％(H点）～0。53％（B点）的铁碳合金发生这一转变。

（2)在ECF水平线（1148℃）发生共晶转变：LC→γE + Fe3C。转变产物为奥氏体与渗碳体的(完整word版)金相组织相图

第 4 页 共 12 页 机械混合物，称为莱氏体（Ld)。含碳量在2。11％（E点）～6。69％(Fe3C)的铁碳合金都发生这一转变。

（3)在PSK水平线（727℃)发生共析转变：γs→P+Fe3C。转变产物为铁素体与渗碳体的机械混合物，称为珠光体(P）。所有含碳量大于0.0218％的铁碳合金都发生这一转变.

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：

4蠕墨铸铁 1 / 8

4 蠕墨铸铁

蠕墨铸铁是指其石墨化大多数呈蠕虫状， 部分呈球状的一种铸铁， 其组织和性能介于球

墨铸铁和灰铸铁之间，拥有优秀的综合性能。

蠕墨铸铁金相组织

蠕化率评定

蠕化率表示蠕虫状形态石墨数或面积占总石墨数或面积的比率。 表 4-1 和图 4-1 是我国

蠕墨铸铁的金相标准（ JB/T3829-1999 ）。

表 4-1 蠕化率分级

蠕化率级别 蠕虫状石墨数目 % 图号

蠕 95 >90 4-1a

蠕 85 >80-90 4-1b

蠕 75 >70-80 4-1c

蠕 65 >60-70 4-1d

蠕 55 >50-60 4-1e

蠕 45 >40-50 4-1f

蠕 35 >30-40 4-1g

蠕 25 >20-30 4-1h

蠕 15 >10-20 4-1i

a 蠕 95 b 蠕 85 4蠕墨铸铁 2 / 8

c 蠕 75 d 蠕 65

e 蠕 55 f 蠕 45

g 蠕 35 h 蠕 25 4蠕墨铸铁 3 / 8

i 蠕 15

图 4-1 蠕墨铸铁蠕化率

蠕墨铸铁基体组织

一般蠕墨铸铁拥有激烈的铁素体转变偏向， 这致使强度和耐磨性降低。 依据蠕墨铸铁金

相评定标准 JB /T3829-1999, 如表 4-2 。

4-2 蠕墨铸铁珠光体数目

名称 珠光体数目 % 名称 珠光体数目 %

珠 95 >90 珠 45 40-50

珠 85 80-90 珠 35 30-40

珠 75 70-80 珠 25 20-30

珠 65 60-70 珠 15 10-20

珠 55 50-60 珠 5 ≤ 10

蠕墨铸铁力学性能

蠕墨铸铁力学性能如表 4-3 所示。