金属的低倍组织的缺陷分析.doc

贵州大学实验报告学院：材料与冶金学院 专业：材料科学与工程 班级：材料082 姓名罗宽学号080802110096实验组4实验时间指导教师张忠全成绩实验项目名称金属的低倍组织缺陷分析实验目的（一）研究浇铸条件对铸锭宏观组织的影响。（二）认识钢坯和铸锭的典型低倍缺陷。（三）了解非金属夹杂物的鉴别方法及特征。实验要求实验教师用铝锭进行现场宏观组织分析，用标准夹杂物试样用金相显微镜进行分析。实验原理（一）铸锭的宏观组织金属材料性能的优劣、首先取决于能否获得优质的铸锭，故对铸锭组织要进行控制和检验。铸锭的宏观组织一般包括三个晶区，即由于激冷形成的表层细晶区，迎着散热方向生长的柱状晶区，和均匀散热形成的位向各异的中心等轴晶区。浇铸条件不同时各区的大小及晶粒粗细均不一样，见图5-1。如加大冷速和散热的方向性，有利于柱状晶区的发展；减慢冷速，增加散热的均匀性。有利于扩大等轴晶区。各区有着不同的性能特点：如柱状晶区纯度高，平行柱晶纵向的性能优于垂直方向的性能，柱状晶交界处为脆弱面，热加工时易开裂；等轴晶区性能无方向性，当杂质，疏松少时，结晶致密，宜于压力加工。故除了对塑性很好的材料允许柱状晶区较宽外，一般均要限制柱状区的宽度不超过规定值。铸锭的缩孔，疏松，元素的偏析亦可显现在其宏观酸蚀面上。（二）钢坯的典型低倍缺陷为控制钢材质量，铸锭开坯后，需对成材前的钢坯按国家标准进行低倍组织检验，并对缺陷进行评级。常见的低倍缺陷有：疏松、方框偏析、蜂窝气泡、白点及缩孔残余等。表（1） 常见低倍缺陷及其主要成因缺陷名称形貌特征主要成因一般疏松小孔散布整个磨面凝固时枝晶间隙得不到液体寂充，形成的显微缩孔方框偏析方框形暗色条带原钢锭为方形，凝固时杂质被推向柱状晶的前沿，聚焦在与中心等轴晶相遇处，酸蚀后出现腐蚀较深的方框区域皮下气泡靠近表皮呈圆或椭圆形光滑孔洞，热加工后呈垂直表面的裂纹浇铸条件不良，如锭模涂料中的水分与钢液作用产生气体形成表皮层所泡白点在横向酸蚀试样上为细和三发丝状裂纹，无次序分布。在纵向断口上呈银亮色白斑钢中氢原子析出并聚集成氢分子，产生巨大压力，使钢低温相变时开裂缩孔残余中心树根状孔洞缩孔未切除干净（三）非金属夹杂分析 金属材料中的非金属夹杂物、不仅降低零件的性能，还会导致灾难性事故，故应严加控制和检查。 对一些已知特征的非金属夹杂，如纯钢中的氧化铜夹杂，钢中的氧化物、硫化物，氮化物等，可用常规金相方法来辨别；对那些难以在昔通光学显微镜下鉴别的未知夹杂物，还需采用其它研究手段，如电子探针，透射电镜、X射线铅构分析以及二次离子质谱仪(SIMS)等来确定其组成和结构。 在金相显微镜下鉴别夹杂物时，要精心制备金相试样，保持夹杂物外形完整不剥落，然后依次采用明场、暗场和偏光三种照明方式检查其形状分布，色彩等特征，从而辨明其类型。实验仪器（一）不同条件浇铸并显示出宏观组织的铝锭供分析。（二）制备好的各种低倍缺陷试样。（三）非金属夹杂物试样3套，每套内容见表9-2。（四）显微镜16台，放大镜510个（五）铝锭浸蚀剂： 25mlH2O+45mlHC1+15mlHNO3+15mlHF实验步骤（一）铝锭低倍组织分析观察分析已制备好的，不同条件下浇铸的铝锭宏观组织，或按下列步骤自行制备铝锭试样。1、磨平铝锭的纵向剖面，磨至500号金相砂纸即可。2、洗净磨面。3、将铝锭磨面朝上放人冷水盆中，水面低于磨面。蘸浸蚀剂擦蚀磨面，擦至出现晶粒时为止，注意观察，勿使唐面上生成黑色膜。浸蚀应在通风柜中进行。4、磨面入水擦洗。5、流动水冲洗干净后吹干。6、进行观察分析。（二）观察并绘出各种低倍缺陷示意图。（三）用金相法鉴别几种非金属夹杂，并对照标准(见附录4)评级实验内容（一）观察铝锭的宏观组织，分析不同浇铸条件对铸锭组织的影响。（二）认识几种典型的低倍缺陷组织。（三）鉴别几种常见的非金属夹杂。实验数据图（1） 不同浇铸条件下铝锭的宏观组织a）680浇铸，3mm厚铁模 b）800浇铸，10mm厚铁模 c）680浇铸，100mm厚铁模加硅铁粉图（2） 钢中常见的低倍缺陷a）一般疏松 b）方框偏析 c）皮下气泡 d）白点 e）缩孔残余图（3） 钢中的非金属夹杂a）Al2O3 b）MnS c）TiN d）玻璃质SiO2明场下光环特征 e）玻璃质SiO2，偏光下黑十字特征实验总结钢坯的典型低倍缺陷，为控制钢材质量，铸锭开坯后，需对成材前的钢坯按国家标准进行低倍组织检验，并对缺陷进行评级。常见的低倍缺陷有：疏松、方框偏析、蜂窝气泡、白点及缩孔残余等。对一些