铸铁的显微组织分析

铸铁的显微组织分析，储万熠日期：2016.3.11铸铁的显微组织分析储万熠冶金1302实验材料及方法一、实验目的1.各种类型铸铁的纤维组织观测，并画出石墨的基本形貌。2.学会如何辨别白扣铸铁，灰口铸铁，球墨铸铁，可锻铸铁（展性铸铁，玛钢），麻口铸铁。3.学会如何利用Fe-C和Fe-Fe3C相图理解铸铁的显微组织，包括石墨的形状，基体显微组织的类型（Ferrite铁素体，珠光体，贝氏体等）。显微组织与性能之间的关系。4.独立撰写，提交实验报告，讨论部分必须包括以下主题：不同类型铸铁的显微组织，以及如何得到这些显微组织；石墨化势，微量元素（Ce/Mg），变质处理，在共析间隙的冷速，和石墨化退火对铸铁显微结构的影响。二、实验设备与材料1.光学显微镜2.标准实验样品若干，如下表所示序号名称显微组织1灰口铸铁铁素体+石墨片2麻口铸铁变态莱氏体+珠光体+石墨3变质灰口铸铁铁素体+石墨4铁素体+珠光体基展性铸铁铁素体+珠光体+石墨5铁素体+珠光体基球墨铸铁铁素体+珠光体+石墨6珠光体基球墨铸铁珠光体+石墨三、分析讨论铸铁的显微组织分析，储万熠日期：2016.3.11灰口铸铁的组织特点是具有片状的石墨，其基体组织为铁素体，灰口铸铁的化学成分主要是C、Si、Mn、S、P等。灰口铸铁内的基本相主要有两种，即铁素体和石墨。左图所示的为灰口铸铁，断口为灰色。从组织可以看出灰口铸铁中的碳大部或全部以片状石墨形式存在，这些结构相当于钢基体上加上片状石墨。当碳含量为2.7%-3.6%的铸铁如果经过较慢的冷却（相较于白口铸铁的获得）会得到灰铸铁。灰口铸铁中片状石墨的存在相当于基体中许多小的裂纹。石墨的存在不仅破坏基体的连续性，减少基体受力的有效面积，而且很容易在石墨片的尖端形成应力集中，是材料形成脆性断裂，所以灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性比钢低得多。但也有许多钢没有的优良性能：良好的切削加工性，良好的铸造性能，良好的减磨性，较低的缺口敏感性。麻口铸铁的组织特点是在这种组织中保留相当一部分莱氏体。麻口铸铁的化学成分主要是C、Si、Mn、S、P等。麻口铸铁内的基本组织主要有三种，即珠光体、变态莱氏体和石墨。左图所示的为麻口铸铁，断口夹杂着白亮的游离渗碳体和暗黑色的石墨。当碳含量为2.7%-3.6%的铸铁如果经过较慢的冷却（相较于白口铸铁的获得）或者只进行孕育处理会得到麻口铸铁。麻口铸铁性能不好，故极少使用铸铁的显微组织分析，储万熠日期：2016.3.11变质灰口铸铁的组织特点是具有细小片状的石墨，其基体组织为铁素体，变质灰口铸铁的化学成分主要是C、Si、Mn、S、P等。灰口铸铁内的基本相主要有两种，即铁素体和石墨。左图所示的为变质灰口铸铁，断口为灰色。从组织可以看出灰口铸铁中的碳大部或全部以细小片状石墨形式存在，这些结构相当于钢基体上加上片状石墨。当碳含量为2.7%-3.6%的铸铁如果经过较慢的冷却（相较于白口铸铁的获得）并加入孕育剂进行孕育处理会得到变质灰口铸铁。灰口铸铁中片状石墨的存在相当于基体中许多小的裂纹。石墨的存在不仅破坏基体的连续性，减少基体受力的有效面积，而且很容易在石墨片的尖端形成应力集中，是材料形成脆性断裂，所以灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性比钢低得多。但也有许多钢没有的优良性能：良好的切削加工性，良好的铸造性能，良好的减磨性，较低的缺口敏感性。可锻铸铁是一种强度和韧性都较高的铸铁，它是由白口铸铁经过石墨化退火后制成的。退火的目的在于使铸件中的渗碳体发生分解，形成团絮状石墨。右图的可锻铸铁为珠光体和铁素体基体，富碳相为石墨，石墨为团絮状存在。化学成分为C,Si,Mn,P,S。团絮状石墨对金属基体连续性的破坏比片状石墨的轻，所以，可锻铸铁的强度和范性与灰口铸铁的相比有明显提高。珠光体基体可锻铸铁虽然在范性、韧性方面赶不上铁素体可锻铸铁，但是他的强度和印度比较高，耐磨性好。铸铁的显微组织分析，储万熠日期：2016.3.11从球状石墨对铸铁连续性的破坏和缺口效应的大小来看，它不仅远优于片状石墨，而且也比团絮状石墨好。因此，球墨铸铁具有比灰口铸铁高得多的强度、范性和韧性。同时仍保持着灰口铸铁所具有的一系列优异特性，如，耐磨、消震、易切削加工，、容易铸造等。球墨铸铁的力学性能也高于可锻铸铁，同时，生产球墨铸铁也比生产可锻铸铁方便、便宜，因为不需要进行耗费大的可锻化退火处理。左图为珠光体铁素体基球墨铸铁，主要相为珠光体和铁素体，富碳相为球状石墨。与灰口铸铁的化学成分相比，要求在球墨铸铁的化学成分中碳含量和硅含量较高，含锰量较低，对硫、磷的限制较严，同时要求含有一定量的残余镁和残余稀土元素。从球状石墨对铸铁连续性的破坏和缺口效应的大小来看，它不仅远优于片状石墨，而且也比团絮状石墨好。因此，球墨铸铁具有比灰口铸铁高得多的强度、范性和韧性。同时仍保持着灰口铸铁所具有的一系列优异特性，如，耐磨、消震、易切削加工，、容易铸造等。球墨铸铁的力学性能也高于可锻铸铁，同时，生产球墨铸铁也比生产可锻铸铁方便、便宜，因为不需要进行耗费大的可锻化退火处理。左图为珠光体基球墨铸铁，主要相为珠光体，富碳相为球状石墨。由于影响球墨铸铁基体组织的因素较多，难于严格控制凝固后球铁的基本组织，所以，通常是在铸后还要对球铁进行适当的热处理，借热处理来调整机体组织以达到性能要求。与灰口铸铁的化学成分相比，要求在球墨铸铁的化学成分中碳含量和硅含量较高，含锰量较低，对硫、磷的限制较严，同时要求含有一定量的残余镁和残余稀土元素。铸铁的显微组织分析，储万熠日期：2016.3.11四、总结通过这次实验，我观察分析了各种不同种类铸铁的组织形貌，学习到了各种不同形状的石墨，学习了成分，组织对性能的影响，对各种铸铁性能组织结构进行了系统性的学习，学到了很多知识。参考文献[1]材料科学基础（第二版），余永宁等，高等教育出版社[2]金属学（第2版），宋维锡等，冶金工业出版社