实验九 金属及合金凝固组织的观察和分析

实验九金属及合金凝固组织的观察和分析摘要：通过对金属和合金凝固组织的观察和分析，掌握样品组织的一般特征。 结合相图了解几种类型的二元合金、三元合金的结晶过程和结晶后组织，掌握金相组织的分析方法。关键词：相图，合金凝固组织，结晶过程正文：一、实验背景了解纯金属锭粗型组织的一般特征，结合相图了解几种类型的二元合金、三元合金的结晶过程和结晶后组织。 同时，通过实验加深了对课堂“凝固”、“相图”两章的认识，达到了理解实际组织和组织图的关系，把握金相组织的分析方法的目的。二、实验内容1 .金属材料的组织分析显微组织是指在光学显微镜下可以看到的金属材料内部各组的直观形态。 包括各种相、相的形状、大小、分布、相对量等。 宏观组织是指30倍以下的放大镜或人眼可以直接观察到的金属材料内部的各组合物的直观形态。 侵蚀的样品可以在显微镜下看到各种形态的组织，一般可以归纳为：单相组织，在显微镜下看到的是由很多多边形晶粒组成的多晶体。 可以研究其晶界、晶粒的形状、大小、晶粒内出现的子结构。 可以看到二相、二相的图案。 多相。2、影响组织变化的条件： 合金成分。 成分不同，组织就不同。工艺条件。 凝固条件、锻压条件、热处理工序等。3 .金属及合金凝固组织的观察和分析铝锭的低倍组织观察。二元合金(均匀晶、共晶、包晶)喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓653三元合金(共晶)喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓6三、实验设备和材料1 .光学显微镜2 .标准样品1 )铝锭(低倍组织观察用)2 )微观组织分析样品二元合金的显微组织观察(分析时参照附录的相图)1 )均匀结晶型(Ni-Cu系)样品： a)25%Ni 75%Cu，处理过程：铸造。 b)25%Ni 75%Cu，处理过程：退火。2 )共晶型(Pb-Sn系)样品： a)70%Pb 30%Sn； b)38.1%Pb 61.9%Sn； c) 20%Pb 80%Sn； 铸造。3 )包晶类型(Sn-Sb系)样品： a)80%Sn 20%Sb； b) 35%Sn 65%Sb。三元合金显微组织的观察(Bi Pb Sn系)样品： a) 51%Bi 32%Pb 17%Sn； b)58%Bi 16%Pb 26%Sn； c)65%Bi 10%Pb 25%Sn。四、实验结果(通过实验观察样本组织图，如图16所示)卡卡西苍蝇6五、分析和讨论1 .金属铝铸块粗型组织的观察，各铸块的铸造条件如下不同铸造条件下，铝锭组织的特征如下样品1 :组织图的大部分是中心等轴晶区域样品2 :组织图的大部分是中心等轴晶区域样品3 :组织图的大部分是柱状轴晶区域样品4 :组织图大部分是中心等轴晶区域和柱状晶区域样品5 :组织图的大部分是柱状轴晶区域从以上的结果可以看出明显的结论是(1)比较样品1、2，在其他铸造条件相同的情况下，采用散热慢的铸模材料有利于等轴晶区域的形成(2)比较样品2、4，在其他铸造条件相同的情况下，采用高铸模温度有利于等轴晶区域的形成(3)比较样品3、4，在其他铸造条件相同的情况下，采用高浇注温度有利于柱状晶区域的形成(4)如果比较样品4、5，则在其他铸造条件相同的情况下，采用薄的模制壁厚有利于形成细、短的等轴晶区域2 .对共晶型、即Pb-Sn系，其相图如下实验观察的结果如图13的13所示1 )图1，222222喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓6其共晶二相的形态为片状，并且座椅间距变化。2 )如图2所示，20%pb的80%sn过共晶，随着温度下降，白色的(Sn )相析出，之后黑色的 共晶组织析出。3 )图3、70%pb的30%sn亚共晶，根据Pb-Sn相图，随着温度下降，首先析出黑色的(Pb )相，该相成为固溶体的支晶，支晶间成为之后析出的 共晶固溶体的支晶3 .包晶类型，即SnSb系，其相图如下实验观察的结果如图4的45所示1 )图4示出了35%Sn 65%Sb包晶，根据Sn-Sb相图，随着温度下降，首先析出(Sb )相，然后液相与先凝固的(Sb )相发生包晶反应，形成相。 剩馀液体继续与相结合，最后不均匀的相包围残留(Sb )相。2 )图5示出了80%Sn 20%Sb包晶，根据Sn-Sb相图，随着温度下降，白色块为先析出的相，黑色部分为由包晶反应生成的(Sn )相。4 .关于三元合金，Bi Pb Sn系三元相图的投影图如下所示实验观察的结果如图6所示1 )图6显示65%Bi 10%Pb 25%Sn，随着温度下降，Bi相析出，生成二元共晶组织，生成三元共晶组织。2 )剩下2种三元合金成分，其组织特征如下：成分为51%Bi 32%Pb 17%Sn的合金，随着温度下降，三相同时析出成分为58%Bi 16%Pb 26%Sn的合金，随着温度下降，析出二元共晶组织，生成三元共晶组织5 .关于均匀结晶类型，NiCu系及其相图如下图所示成分为25%Ni 75%Cu的合金的组织特征如下铸造时，枝晶形成，枝晶延伸到整个凝固体退火时形成等轴晶。七、思考问题1、对Cu-Ni铸造的凝固组织，根据电子探针的微区分析，白明部分Ni多，黑色部分铜多，为什么a :白色是枝晶相，黑色是偏析相，结晶速度比原子扩散速度大，因此白色部分含有很多Ni，黑色部分含有很多铜。2、Pb -Sn亚共晶的微观组织中，黑色区域的白色粒子是什么？a:相Sn过饱和从固溶体变为二次相-相细小，相粗大，因此-相附着在相上变成“