铸铁的金相组织观察
常见金相组织图片分析
• 铸铁（灰铸铁）
P基体+G片
P+F基体+G片
F基体 +G片
• 铸铁（灰铸铁中的磷共晶）
大型铸件： G片+P+磷共晶（花斑状）
多量磷共晶 G片+P+磷共晶（网状）
• 碳钢的平衡组织（亚共析钢）
20钢
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• 碳钢的平衡组织（共析钢）
T8钢（P）
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T12钢（P+Fe3C)
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粗片状珠光体
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素 氏 体
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针状（高碳）M
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亚共析钢 魏氏组织 （白色针状为F ，黑色为P）
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深色（黑）为珠光体， 浅色（黄）为铁素体
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• 结构钢的组织（纤维组织 . 彩）
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• 结构钢的组织(回火索氏体）
• 结构钢的组织（夹杂物）
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• 工具钢（球化）
• 工具钢（石墨碳）
•工具钢（石墨碳2）
•工具钢（网状碳化物）
(完整)合金钢、铸铁、有色金属的显微组织观察与分析
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。
铸造人必须懂这15种金相组织知识
铸造人必须懂这15种金相组织知识铸造人必须懂这15种金相组织知识相信在铸造人的眼里，拥有着一片你看不到也想象不到的大千世界--这就是材料微观组织结构！Believe奥氏体定义：碳与合金元素溶解在γ-Fe中的固溶体，仍保持γ-Fe的面心立方晶格特征：奥氏体是一般钢在高温下的组织，其存在有一定的温度和成分范围。
有些淬火钢能使部分奥氏体保留到室温，这种奥氏体称残留奥氏体。
奥氏体一般由等轴状的多边形晶粒组成，晶粒内有孪晶。
在加热转变刚刚结束时的奥氏体晶粒比较细小，晶粒边界呈不规则的弧形。
经过一段时间加热或保温，晶粒将长大，晶粒边界可趋向平直化。
铁碳相图中奥氏体是高温相，存在于临界点A1温度以上，是珠光体逆共析转变而成。
当钢中加入足够多的扩大奥氏体相区的化学元素时，Ni,Mn等，则可使奥氏体稳定在室温，如奥氏体钢。
铁素体定义：碳与合金元素溶解在a-Fe中的固溶体特征：亚共析钢中的慢冷铁素体呈块状，晶界比较圆滑，当碳含量接近共析成分时，铁素体沿晶粒边界析出。
渗碳体定义：碳与铁形成的一种化合物特征：渗碳体不易受硝酸酒精溶液的腐蚀，在显微镜下呈白亮色，但受碱性苦味酸钠的腐蚀，在显微镜下呈黑色。
渗碳体的显微组织形态很多，在钢和铸铁中与其他相共存时呈片状、粒状、网状或板状。
（1）在液态铁碳合金中，首先单独结晶的渗碳体（一次渗碳体）为块状，角不尖锐，共晶渗碳体呈骨骼状（2）过共析钢冷却时沿Acm线析出的碳化物（二次渗碳体）呈网结状，共析渗碳体呈片状（3）铁碳合金冷却到Ar1以下时，由铁素体中析出渗碳体（三次渗碳体），在二次渗碳体上或晶界处呈不连续薄片状。
珠光体定义：铁碳合金中共析反应所形成的铁素体与渗碳体的机械混合物特征：珠光体的片间距离取决于奥氏体分解时的过冷度。
过冷度越大，所形成的珠光体片间距离越小。
（1）在A1~650℃形成的珠光体片层较厚，在金相显微镜下放大400倍以上可分辨出平行的宽条铁素体和细条渗碳体，称为粗珠光体、片状珠光体，简称珠光体。
实验三 铸铁与有色金属的显微组织分析
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。
铸铁的金相组织图
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
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。
铸铁知识-金相
形成过冷石墨组织，石墨全体细微化。这种情
况下，抗拉强度比较的高，由于基地容易铁素
D
体化，所以耐磨耗性差。
E型: 由于小片状石墨沿着树枝状晶分布，排
列有方向性，所以抗拉强度比D型高，比A型
E
低。
灰铁的基地组织在没有特别的 热处理或添加合金的情况下,形 成珠光体或铁素体或此两者的 混合组织。
珠光体（Pearlite）：如图2.8所示,组织 呈白和黑的条纹状。是因为以铁素体 和渗碳体的板状结晶相交成层状的截 面作为观看的形状的。为此，有着极 其强韧的性质，在硅量的低范围里布 氏硬度约为230，抗拉强度约为 880N/mm2。
表2.7所示的是为制造JIS G 5501的 灰铁品的各种类标准的C及Si量。
灰铁的抗拉强度受所占截面石墨部 面积的影响。因此，认为抗拉强度与表 示石墨量的碳素饱和度（Sc）和碳素当 量（CE）值之间有关联。左图所示的 是碳素饱和度及碳素当量和抗拉强度的 关系。
压缩强度和抗拉强度
图2.13所示的是灰铁的抗拉强度和压
是同样石墨组织的情况下，因 比较硬度：由铸铁的抗拉强度推 基地组织，强度变化显著。灰 定的标准的布氏硬度和实际的硬 铁的基地如果从珠光体变化为 度公式如下。 铁素体的话抗拉强度和硬度也
比较硬度 RH=HB/HB'=HB/(100+4.3σB)
会显著降低，如果成为贝氏体
的话这些值就会显著上升。
JIS G 5501-1989｢灰铁品｣上根据机 械性能可分为FC100、150、200、250、 300及350这6种。
燐を含む三元共晶組織 （αFe-Fe3C-Fe3P)；硬くて脆 い溶融温度が低い
含磷的三元共晶组织 （αFe-Fe3C-Fe3P)；既硬 又脆，熔融温度低
铸铁的金相组织图
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×。
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实验铸铁的金相组织观察
一、实验目的
1．观察与研究灰铸铁、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、大小与分布情况不同,铸铁分为:灰口铸铁(石墨呈片条状)、可锻铸铁(石墨呈团絮状)与球墨铸铁(石墨呈圆球状)。
（一）灰口铸铁
灰口铸铁组织的特征就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—珠光体灰口铸铁与珠光体灰口铸铁。
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
（二）可锻铸铁
可锻铸铁(又称韧性铸铁)就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与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与一定的韧性。
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。
3．画出4种组织简图。