实验二铸铁、有色金属及合金显微组织分析(含实验报告格式).ppt

实验一 铸铁、有色金属及其合金显微组织分析,一、实验目的 分析各种铸铁的基体与石墨的形状、大小、数量及分布对铸 铁性能的影响。 2. 熟悉常用铝合金及铜合金的显微组织。,二、实验内容说明 第一部分：常用铸铁组织观察,引言:,1、何为铸铁？,铸铁是碳质量分数大于2.11%、并常含有较多的硅、锰、硫、磷等元素的铁碳合金。,用于制造机床的床身、床头箱,发动机的汽缸体、机器的底座等，是工程上最常用的金属材料之一。,箱体,启动阀,2、铸铁分几类？,根据碳在铸铁中存在形式不同，可分三大类：,（1）白口铸铁,（2）灰口铸铁,（3）麻口铸铁,C的存在形式：渗碳体(Fe3C)，断口为白色。,性能硬而脆，难以切削加工。主要用作炼钢原料，高耐磨零件（如轧辊、犁铧等）。,C的存在形式：石墨，断口为灰黑色。,C的存在形式：石墨+渗碳体，断口为黑白色。,灰铸铁是铸造性能最好，应用最广泛的铸铁材料。,性能：脆性大，很少使用。,第一部分：常用铸铁组织观察,根据石墨（G）在铸铁中存在形态，可分为：,普通灰铸铁：石墨呈片状,可锻铸铁：石墨呈团絮状,蠕墨铸铁：石墨呈蠕虫状,球墨铸铁：石墨呈球状,3、灰口铸铁的种类,第一部分：常用铸铁组织观察,其基体组织有3种（F基、P基、 F基+P基）,其基体组织与处理状态有关（铸态、退火态、正火态、等温淬火态）,其基体组织有3种（F基、P基、 F基+P基）,第1节 普通灰铸铁,一、灰铸铁的组织,灰铸铁有铁素体、珠光体、(铁素体+珠光体)+石墨三种基本组织。,F+片状石墨,（F+P）+片状石墨,P+片状石墨,第一部分：常用铸铁组织观察,由于石墨片对钢基体产生的割裂作用，破坏了钢基体的连续性、完整性，减少了钢基体的有效面积，使其抗拉强度低于钢、而塑性和韧性近于零，属于脆性材料。灰铸铁具有非常优良的铸造性能。,二、灰铸铁的性能与应用,但其抗压强度与钢相近，因此普通灰铸铁广泛用于作承受压力载荷的零件和结构，如机座、机床床身、轴承等。,叶轮,发动机飞轮,第一部分：常用铸铁组织观察,三、灰铸铁的牌号,HT+三位数字，数字表示最低抗拉强度。,四、灰铸铁的热处理,如：HT150，HT200，HT250,热处理只能改变基体组织，不能改变石墨的形态和分布，对提高性能效果不大。通常对其进行热处理的方法和平共处目的是：,1、消除内应力退火： 2、高温退火：消除白口组织 3、表面淬火：提高表面硬度、耐磨性和疲劳强度。,第一部分：常用铸铁组织观察,第2节 可锻铸铁,一、生产方法：,先将铸铁浇注成白口铸铁,然后进行高温石墨化退火,使渗碳体分解得到团絮状石墨。,二、可锻铸铁的组织,可锻铸铁有铁素体和珠光体两种基体。,第一部分：常用铸铁组织观察,三、可锻铸铁的牌号,四、可锻铸铁的性能及应用,可锻铸铁较高的强度、塑性和冲击韧性，可以部分代替碳钢。可锻铸铁不可锻。,铁素体可锻铸铁以“KT”表示，珠光体可锻铸铁以“KTZ”表示。其后的两组数字表示最低抗拉强度和延伸率。,如：KT350-10、KTZ600-3,第一部分：常用铸铁组织观察,第3节 球墨铸铁,一、生产方法：,在浇注前向铁水中加入一定量的球化剂而直接获得球状石墨,得到球墨铸铁.,二、球墨铸铁的组织,第一部分：常用铸铁组织观察,三、球墨铸铁的牌号,四、球墨铸铁的和机械性能,用“QT”标明，其后两组数值表示最低抗拉强度和延伸率。,QT420-10、QT600-2、QT800-2,如:,第一部分：常用铸铁组织观察,六、球墨铸铁调质和正火后的组织性能,五、球墨铸铁的应用,具有与钢相近的力学性能，可代替钢和合金钢 使用。,球墨铸铁管道接口,第一部分：常用铸铁组织观察,第4节 蠕墨铸铁,一、生产方法：,在一定成分的铁水中加入适量的蠕化剂而炼成的，其方法与程序与球墨铸铁基本相同。,二、蠕墨铸铁的组织,蠕墨铸铁的石墨具有介于片状和球状之间的中间形态，其石墨片的长厚比较小，端部较钝。呈蠕虫状。,第一部分：常用铸铁组织观察,蠕墨铸铁是一种新型高强铸铁材料。它的强度接近于球墨铸铁，并且有一定的韧性、较高的耐磨性；同时又有和灰口铸铁一样的良好的铸造性能和导热性。,三、蠕墨铸铁的牌号、性能和应用,蠕墨铸铁以“RuT”表示，其后的数字表示最低抗拉强度。,RuT300、RuT420,如：,蠕墨铸铁已成功地用于高层建筑中高压热交换器、内燃机汽缸和缸盖、汽缸套、钢锭模、液压阀等铸件。,牌号：,性能：,应用：,排气管,进气管,第一部分：常用铸铁组织观察,第5节 特殊性能铸铁,在铸铁中加入某些合金元素，得到一些具有各种特殊性能的合金铸铁。,1、耐磨铸铁（加铬）,2、耐热铸铁 （Al、Si、Cr ）,扇形扩散器,托架,衬板,弯管,第一部分：常用铸铁组织观察,石墨呈片状,第一部分：常用铸铁组织观察,石墨呈团絮状,第一部分：常用铸铁组织观察,石墨呈球状,第一部分：常用铸铁组织观察,石墨呈蠕虫状,第一部分：常用铸铁组织观察,何为石墨？,石墨是游离状态的碳，其强度、硬度、塑性、韧性很低，硬度仅为35HBS，伸长率近于零。,铸铁的组织可以看成是在铁或钢的基体上夹杂着石墨，石墨对基体产生割裂作用。,因此，石墨的存在使铸铁的力学性能下降，其性能比钢低，不能锻造，且石墨的数量越多，越粗大，分布越不均匀，铸铁的力学性能越差。,但石墨的存在也赋予铸铁许多钢所不及的优良性能，如铸造性能、减振性和减摩性等。,第一部分：常用铸铁组织观察,铸铁的石墨化,铸铁组织的类型取决于石墨化的程度。,（1）铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程称为石墨化。,石墨化若能充分或大部分进行，则能获得灰口铸铁，反之将得到白口铸铁。,石墨既可以从液体和奥氏体中析出，也可以通过渗碳体分解来获得。 灰口铸铁和球墨铸铁中的石墨主要是从液体中析出；可锻铸铁中的石墨则完全由白口铸铁经长时间退火，由渗碳体分解而得到。,第一部分：常用铸铁组织观察,（2）影响石墨化的因素,冷却速度：缓慢冷却有利于石墨化；,合金元素：C和Si强烈促进，S强烈阻碍，Mn阻碍，P微弱促进。,第一部分：常用铸铁组织观察,铸铁显微组织试样,铸态,下面详细罗列出各种铸铁的微观照片,1. 普通灰口铁 铸态 P基+G片,2. 普通灰口铁 铸态 F基+ G片,3. 普通灰口铁 铸态 （P+F）基+ G片,4. 孕育灰口铁 铸态 P基+G细片,5. 可锻铸铁 退火态 F基+G团絮,6. 可锻铸铁 正火态 P基+G团絮,7. 球墨铸铁 铸态 （P+F少）基 +G球 牛眼状,8. 球墨铸铁 退火 F基+G球,9. 球墨铸铁 正火 P基+ G球,10. 球墨铸铁 等温淬火 B下 +B上+ M+A+ G球,11. 球墨铸铁 淬火 M + B下 +A+ G球,实验要求 用铅笔画出下面5种显微组织；每一样品都各画在一个50mm的圆内，并用箭头标出图中各显微组织，在圆下方标注材料名称、工艺状态、放大倍数和浸蚀剂等。,第一部分：常用铸铁组织观察,第二部分：有色金属及其合金显微组织分析,1、铝合金 铸铝未变质处理时，组织粗大，塑性不好。经过变质处理，改变组织形态，使合金的强度和塑性提高。 2、铜合金 纯铜（退火）、黄铜（退火，单相和双相）、铝青铜（铸态和固溶处理）、锡青铜（铸态）、铅青铜（铸态）。 3、轴承合金 锡基轴承合金ZChSnSb11-6，铅基轴承合金ZChPbSb17-1。,有色金属及其合金显微组织,ZL102 变质处理 枝晶+ （+Si）共晶,ZL102 变质处理 Si块+（+Si针）共晶,H70单相黄铜 退火 ,H62双相黄铜 退火 白+黑,ZChSnSb11-6 铸态 黑 +白方块+Cu3Sn（枝晶）,ZChPbSb17-1 铸态 (+)共晶+SbSn+Cu2Sb,Cu-Pb合金 铸态 Cu（白色）+Pb（黑色）,QAL10 铸态 (白色)+(+2)共析(黑色),QAL10 固溶处理930淬火 (相当于M),纯铜 形变退火 退火孪晶,ZQSn-10 铸态 +（+）共析,实验要求 用铅笔画出下面5种显微组织；每一样品都各画在一个50mm的圆内，并用箭头标出图中各显微组织，在圆下方标注材料名称、工艺状态、放大倍数和浸蚀剂等。,第二部分：有色金属及其合金组织观察,三、实验报告要求,实验目的 实验内容 实验原理与方法 实验结果 画出所观察到的铸铁（5种）和有色金属合金（5种）的组织示意图（各画在一个50mm的圆内），在对应位置处标明组成物名称，在圆的下方标注材料名称，热处理状态和浸蚀剂。 论述题 1. 试分析不同铸铁中石墨形态对性能的影响。 2. 形变铝合金分哪几类?主要性能特点是什么?并简述铝合金强化的热处理方法。,四、实验