工程材料實(shí)驗(yàn) 合金鋼、鑄鐵、有色合金的組織觀察

1、1、實(shí)驗(yàn)用合金鋼、鑄鐵及有色金屬試樣一套；3、拋光機(jī)、預(yù)磨機(jī)、砂輪、拋光液、砂紙等；4、金相顯微鏡；二、儀器、設(shè)備和材料二、儀器、設(shè)備和材料 四、注意事項(xiàng)四、注意事項(xiàng) 注意安全，磨拋樣品時(shí)注意握好試樣，防止飛濺。 在進(jìn)行組織觀察時(shí)，可用低倍全面地進(jìn)行觀察，找出典型組織，然后再用高倍放大、對部分地區(qū)進(jìn)行詳細(xì)的觀察。 在移動金相試樣時(shí)，不用用手觸摸試樣表面或?qū)⒃嚇又丿B起來，以免引起組織模糊不清。 畫組織圖時(shí)應(yīng)抓住組織形態(tài)的特點(diǎn)，畫出區(qū)域的組織，注意將顯微組織與磨痕或雜志區(qū)分開來，可參考教課書或金相圖冊上的顯微組織圖。 合金鋼的顯微組織比碳鋼復(fù)雜，在合金鋼中存在的基本相有：合金鐵素體、合金奧氏體、合

2、金碳化物（包括合金滲碳體、特殊碳化物）及金屬間化合物等。其中合金鐵素體與合金滲碳體及大部分合金碳化物的組織特征與碳鋼中的鐵素體和滲碳體無明顯區(qū)別，而金屬間化合物的組織形態(tài)則隨種類不同而各異，合金奧氏體在晶粒內(nèi)常常存在滑移線和孿晶特征。第一部分：合金鋼的組織觀察第一部分：合金鋼的組織觀察W18Cr4V鋼的鑄態(tài)組織 屈氏體+萊氏體碳化物+索氏體W18Cr4V鋼經(jīng)12701280淬火后的顯微組織 馬氏體+殘奧氏體+碳化物W18Cr4V鋼經(jīng)淬火及560回火后的顯微組織 回火馬氏體+碳化物W18Cr4V鋼的1 1、何為鑄鐵？、何為鑄鐵？ 鑄鐵是碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于鑄鐵是碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于2.11%2.11%、并常

3、含有較多的硅、錳、硫、并常含有較多的硅、錳、硫、磷等元素的鐵碳合金。磷等元素的鐵碳合金。 用于制造機(jī)床的床身、床頭箱用于制造機(jī)床的床身、床頭箱, ,發(fā)動機(jī)的汽缸體、機(jī)器的底座發(fā)動機(jī)的汽缸體、機(jī)器的底座等，是工程上最常用的金屬材料之一。等，是工程上最常用的金屬材料之一。 箱體箱體啟動閥啟動閥2 2、鑄鐵分幾類？、鑄鐵分幾類？根據(jù)碳在鑄鐵中存在形根據(jù)碳在鑄鐵中存在形不同，可分三大類：不同，可分三大類：（1 1）白口鑄鐵）白口鑄鐵（2 2）灰口鑄鐵）灰口鑄鐵（3 3）麻口鑄鐵）麻口鑄鐵 根據(jù)根據(jù)石墨（石墨（G）在鑄鐵中存在形態(tài)，可分為：在鑄鐵中存在形態(tài)，可分為：普通灰鑄鐵：石墨呈普通灰鑄鐵：石墨呈片

4、狀片狀可鍛鑄鐵：石墨呈可鍛鑄鐵：石墨呈團(tuán)絮狀團(tuán)絮狀蠕墨鑄鐵：石墨呈蠕墨鑄鐵：石墨呈蠕蟲狀蠕蟲狀球墨鑄鐵：石墨呈球墨鑄鐵：石墨呈球狀球狀3 3、灰口鑄鐵的種類、灰口鑄鐵的種類其基體組織有其基體組織有3種種（F基、基、P基、基、 F基基+P基）基）其基體組織與處理狀態(tài)有關(guān)（鑄態(tài)、退火態(tài)、其基體組織與處理狀態(tài)有關(guān)（鑄態(tài)、退火態(tài)、正火態(tài)、等溫淬火態(tài)）正火態(tài)、等溫淬火態(tài)）其基體組織有其基體組織有3種種（F基、基、P基、基、 F基基+P基）基）第第1 1節(jié)節(jié) 普通灰鑄鐵普通灰鑄鐵 灰鑄鐵有灰鑄鐵有三種基三種基本組織本組織。 由于石墨片對鋼基體產(chǎn)生的割裂作用，破壞了鋼基體的由于石墨片對鋼基體產(chǎn)生的割裂作用，

5、破壞了鋼基體的連續(xù)性、完整性，減少了鋼基體的有效面積，使其連續(xù)性、完整性，減少了鋼基體的有效面積，使其抗拉強(qiáng)抗拉強(qiáng)度低于鋼、而塑性和韌性近于零，屬于脆性材料。度低于鋼、而塑性和韌性近于零，屬于脆性材料。灰鑄鐵灰鑄鐵具有非常優(yōu)良的鑄造性能。具有非常優(yōu)良的鑄造性能。二、灰鑄鐵的性能與應(yīng)用二、灰鑄鐵的性能與應(yīng)用但其抗壓強(qiáng)度與鋼相近，因此普通灰鑄鐵廣泛用于作承但其抗壓強(qiáng)度與鋼相近，因此普通灰鑄鐵廣泛用于作承受壓力載荷的零件和結(jié)構(gòu)，如受壓力載荷的零件和結(jié)構(gòu)，如機(jī)座、機(jī)床床身、軸承機(jī)座、機(jī)床床身、軸承等。等。葉輪葉輪 發(fā)動機(jī)飛輪發(fā)動機(jī)飛輪 HTHT+ +三位數(shù)字三位數(shù)字?jǐn)?shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度數(shù)字表示最低抗拉

6、強(qiáng)度如：如：HT150，HT200，HT250熱處理只能改變基體組織，不能改變石墨的形態(tài)和分熱處理只能改變基體組織，不能改變石墨的形態(tài)和分布，對提高性能效果不大。通常對其進(jìn)行熱處理的方法和布，對提高性能效果不大。通常對其進(jìn)行熱處理的方法和平共處目的是：平共處目的是：1 1、消除內(nèi)應(yīng)力退火：、消除內(nèi)應(yīng)力退火：2 2、高溫退火：消除白口組織、高溫退火：消除白口組織3 3、表面淬火：提高表面硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度。、表面淬火：提高表面硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度。第第2 2節(jié)節(jié) 可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵一、生產(chǎn)方法：一、生產(chǎn)方法： 先將鑄鐵澆注成白口鑄鐵先將鑄鐵澆注成白口鑄鐵,然后進(jìn)行然后進(jìn)行高溫石墨化退高溫石墨

7、化退火火,使?jié)B碳體分解得到使?jié)B碳體分解得到團(tuán)絮狀石墨團(tuán)絮狀石墨。二、可鍛鑄鐵的組織二、可鍛鑄鐵的組織可鍛鑄鐵有鐵素體和珠光體兩種基體?？慑戣T鐵有鐵素體和珠光體兩種基體。 三、可鍛鑄鐵的牌號三、可鍛鑄鐵的牌號四、可鍛鑄鐵的性能及應(yīng)用四、可鍛鑄鐵的性能及應(yīng)用 可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵較高的強(qiáng)度、塑性和沖擊韌性，可以部分代替較高的強(qiáng)度、塑性和沖擊韌性，可以部分代替碳鋼。碳鋼?？慑戣T鐵不可鍛?？慑戣T鐵不可鍛。 鐵素體可鍛鑄鐵以鐵素體可鍛鑄鐵以“KTKT”表示，珠光體可鍛鑄鐵以表示，珠光體可鍛鑄鐵以“KTZKTZ”表示。其后的兩組數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度和延伸率。表示。其后的兩組數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度和延伸率。 如：

8、如：KT350-10KT350-10、KTZ600-3KTZ600-3第第3 3節(jié)節(jié) 球墨鑄鐵球墨鑄鐵一、生產(chǎn)方法：一、生產(chǎn)方法： 在澆注前向鐵水中加入一定量的球化劑而直接獲在澆注前向鐵水中加入一定量的球化劑而直接獲得球狀石墨得球狀石墨,得到球墨鑄鐵得到球墨鑄鐵.二、球墨鑄鐵的組織二、球墨鑄鐵的組織三、三、球墨鑄鐵球墨鑄鐵的牌號的牌號四、球墨鑄鐵的和機(jī)械性能四、球墨鑄鐵的和機(jī)械性能 用用“QT”“QT”標(biāo)明，其后兩組數(shù)值表示最低抗拉強(qiáng)度和延伸率。標(biāo)明，其后兩組數(shù)值表示最低抗拉強(qiáng)度和延伸率。QT420-10、QT600-2、QT800-2如如: 六、球墨鑄鐵調(diào)質(zhì)和正火后的組織性能六、球墨鑄鐵調(diào)質(zhì)

9、和正火后的組織性能 五、球墨鑄鐵的應(yīng)用五、球墨鑄鐵的應(yīng)用 具有與鋼相近的力學(xué)具有與鋼相近的力學(xué)性能，可代替鋼和合金鋼性能，可代替鋼和合金鋼使用。使用。球球墨墨鑄鑄鐵鐵管管道道接接口口 第第4 4節(jié)節(jié) 蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵 一、生產(chǎn)方法：一、生產(chǎn)方法： 在一定成分的鐵水中加入適量的蠕化劑而煉成的，其方法與在一定成分的鐵水中加入適量的蠕化劑而煉成的，其方法與程序與球墨鑄鐵基本相同。程序與球墨鑄鐵基本相同。 二、二、蠕墨蠕墨鑄鐵的組織鑄鐵的組織 蠕墨鑄鐵的石墨具有介于片狀和球狀之間的中間形態(tài)，其石墨蠕墨鑄鐵的石墨具有介于片狀和球狀之間的中間形態(tài)，其石墨片的長厚比較小，端部較鈍。片的長厚比較小，端部較鈍。

10、呈呈蠕蟲狀。蠕蟲狀。 蠕墨鑄鐵是一種新型高強(qiáng)鑄鐵材料。它的強(qiáng)度接近于球墨鑄蠕墨鑄鐵是一種新型高強(qiáng)鑄鐵材料。它的強(qiáng)度接近于球墨鑄鐵，并且有一定的韌性、較高的耐磨性；同時(shí)又有和灰口鑄鐵一鐵，并且有一定的韌性、較高的耐磨性；同時(shí)又有和灰口鑄鐵一樣的良好的鑄造性能和導(dǎo)熱性。樣的良好的鑄造性能和導(dǎo)熱性。 三、蠕墨鑄鐵的牌號、性能和應(yīng)用三、蠕墨鑄鐵的牌號、性能和應(yīng)用 蠕墨鑄鐵以蠕墨鑄鐵以“RuTRuT”表示，其后的數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度。表示，其后的數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度。 RuT300RuT300、RuT420RuT420 如：如： 蠕墨鑄鐵已成功地用于高層建筑中高壓熱交換器、內(nèi)燃機(jī)蠕墨鑄鐵已成功地用于高層

11、建筑中高壓熱交換器、內(nèi)燃機(jī)汽缸和缸蓋、汽缸套、鋼錠模、液壓閥等鑄件。汽缸和缸蓋、汽缸套、鋼錠模、液壓閥等鑄件。 牌號牌號：性能性能：應(yīng)用應(yīng)用：排排氣氣管管 進(jìn)進(jìn)氣氣管管 第第5 5節(jié)節(jié) 特殊性能鑄鐵特殊性能鑄鐵 在鑄鐵中加入某些合金元素，得到一些具有各種特殊性能的合金鑄鐵。在鑄鐵中加入某些合金元素，得到一些具有各種特殊性能的合金鑄鐵。 1 1、耐磨鑄鐵（加鉻）、耐磨鑄鐵（加鉻） 2 2、耐熱鑄鐵耐熱鑄鐵 （AlAl、SiSi、CrCr ） 扇形擴(kuò)散器扇形擴(kuò)散器托架托架 襯板襯板彎管彎管石墨呈片狀石墨呈石墨呈團(tuán)絮狀團(tuán)絮狀石墨呈石墨呈球狀球狀石墨呈石墨呈蠕蟲狀蠕蟲狀 石墨是游離狀態(tài)的碳，其強(qiáng)度、硬

12、度、塑性、韌性很低，石墨是游離狀態(tài)的碳，其強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性很低，硬度僅為硬度僅為35HBS35HBS，伸長率近于零，伸長率近于零。 鑄鐵的組織可以看成是在鐵或鋼的基體上夾雜著石墨，石墨鑄鐵的組織可以看成是在鐵或鋼的基體上夾雜著石墨，石墨對基體產(chǎn)生對基體產(chǎn)生割裂作用割裂作用。 因此，石墨的存在使鑄鐵的力學(xué)性能下降，其性能比鋼低，不因此，石墨的存在使鑄鐵的力學(xué)性能下降，其性能比鋼低，不能鍛造，且石墨的數(shù)量越多，越粗大，分布越不均勻，鑄鐵的力能鍛造，且石墨的數(shù)量越多，越粗大，分布越不均勻，鑄鐵的力學(xué)性能越差。學(xué)性能越差。 但石墨的存在也賦予鑄鐵許多鋼所不及的優(yōu)良性能，如但石墨的存在也賦予鑄鐵許

13、多鋼所不及的優(yōu)良性能，如鑄造鑄造性能、減振性和減摩性性能、減振性和減摩性等。等。鑄鐵的石墨化鑄鐵的石墨化鑄鐵鑄鐵（1 1）鑄鐵中）鑄鐵中碳原子析出并形成石墨的過程碳原子析出并形成石墨的過程稱為石墨化稱為石墨化 石墨既可以從液體和奧氏體中析出，也可以通過滲碳體分石墨既可以從液體和奧氏體中析出，也可以通過滲碳體分解來獲得。解來獲得。 灰口鑄鐵和球墨鑄鐵中的石墨主要是從液體中析出；可鍛灰口鑄鐵和球墨鑄鐵中的石墨主要是從液體中析出；可鍛鑄鐵中的石墨則完全由白口鑄鐵經(jīng)長時(shí)間退火，由滲碳體分解鑄鐵中的石墨則完全由白口鑄鐵經(jīng)長時(shí)間退火，由滲碳體分解而得到。而得到。 冷卻速度冷卻速度：合金元素合金元素：C C

14、和和SiSi強(qiáng)烈促進(jìn)，強(qiáng)烈促進(jìn)，S S強(qiáng)烈阻礙，強(qiáng)烈阻礙，MnMn阻礙，阻礙，P P微弱促進(jìn)。微弱促進(jìn)。B B下下 + + B B上上+M+A+M+A + + G G球球 4%4%硝酸酒精溶液硝酸酒精溶液等溫淬火等溫淬火球墨鑄鐵球墨鑄鐵1010P P基基+ G+ G球球 4%4%硝酸酒精溶液硝酸酒精溶液正火正火球墨鑄鐵球墨鑄鐵9 9F F基基+G+G球球 4%4%硝酸酒精溶液硝酸酒精溶液退火退火球墨鑄鐵球墨鑄鐵8 8(P+F(P+F少少) )基基+G+G球球 4%4%硝酸酒精溶液硝酸酒精溶液鑄態(tài)鑄態(tài)球墨鑄鐵球墨鑄鐵7 7P P基基+G+G團(tuán)絮團(tuán)絮 4%4%硝酸酒精溶液硝酸酒精溶液正火正火可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵6 6F F基基+G+G團(tuán)絮團(tuán)絮 4%4%硝酸酒精溶液硝酸酒精溶液退火退火可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵5 5P P基基+G+G細(xì)片細(xì)片 4%4%硝酸酒精溶液硝酸酒精溶液變質(zhì)灰口鐵變質(zhì)灰口鐵4 4(P+F)(P+F)基基+ G+ G片片 4%4%硝酸酒精溶液硝酸酒精溶液鑄態(tài)鑄態(tài)普通灰口鐵普通灰口鐵3 3F F基基+ G+ G片片 4%4%硝酸酒精溶液硝酸酒精溶液 鑄態(tài)鑄