铸铁的显微组织观察

1、铸铁的显微组织观察铸铁的显微组织观察实验目的实验目的v1.1.熟悉各种铸铁的分类和应用熟悉各种铸铁的分类和应用v2.2.掌握各种铸铁的金相显微组织特征掌握各种铸铁的金相显微组织特征v定义定义：含碳量大于含碳量大于2.11%2.11%的铁碳合金的铁碳合金v工业用铸铁一般含工业用铸铁一般含 C C：2.4-4.02.4-4.0 ；SiSi：0.6-3.50.6-3.5；MnMn： 0.2-1.40.2-1.4；S: 0.04-0.2S: 0.04-0.2；P: 0.04-1.2P: 0.04-1.2v优点：铸造性能优良，熔化加工简单，成本低，减震性能优点：铸造性能优良，熔化加工简单，成本低，减震性

2、能好好v按按C C在铸铁中存在的形式及其形态可分：在铸铁中存在的形式及其形态可分： 灰铸铁灰铸铁 C C全部或大部以游离全部或大部以游离片状片状石墨形式存在，断口呈灰色石墨形式存在，断口呈灰色 可锻铸铁可锻铸铁 C C全部或大部以游离全部或大部以游离团絮状团絮状石墨形式存在石墨形式存在 球墨铸铁球墨铸铁 C C全部或大部分游离全部或大部分游离球形球形石墨形式存在石墨形式存在 蠕墨铸铁蠕墨铸铁 C C全部或大部以游离全部或大部以游离蠕虫状蠕虫状石墨形式存在石墨形式存在 白口铸铁白口铸铁 C C全部或大部分全部或大部分化合态化合态Fe3CFe3C形式存在，呈白亮色形式存在，呈白亮色 麻口铸铁麻口铸

3、铁 灰口白口铸铁的混合组织灰口白口铸铁的混合组织v型石墨出现在球铁中；型石墨出现在球铁中；型石墨也出现在球铁中型石墨也出现在球铁中, ,我国标准是用我国标准是用球化级别来区分球化级别来区分型和型和型；型；型石墨出现在可锻铸铁中；型石墨出现在可锻铸铁中；型型石墨出现在蠕墨铸铁中；石墨出现在蠕墨铸铁中；型型型皆能产生在球铁中；型皆能产生在球铁中；型石墨型石墨是普通灰铸铁中的片状石墨是普通灰铸铁中的片状石墨。灰口铸铁灰口铸铁vC C的存在形式：的存在形式：碳大部分或全部以自由状态的碳大部分或全部以自由状态的片状片状石墨形式石墨形式存在，其断口呈暗灰色，有一定的力学性能和良好的被切削存在，其断口呈暗灰

4、色，有一定的力学性能和良好的被切削性能，普遍应用于工业中。性能，普遍应用于工业中。 v基体组织：基体组织：分为铁素体基体、铁素体分为铁素体基体、铁素体+ +珠光体基体和珠光体珠光体基体和珠光体基体三种。基体三种。v特点：特点：成本低，价格低廉。成本低，价格低廉。v应用：应用：主要应用机床床身、齿轮箱、皮带轮、底座、缸体、主要应用机床床身、齿轮箱、皮带轮、底座、缸体、盖、手轮等受力不大、耐磨、减震零件盖、手轮等受力不大、耐磨、减震零件, ,灰口铸铁占铸铁的灰口铸铁占铸铁的总产量总产量80%80%以上以上。A A型石墨型石墨，它呈均匀分布，无方，它呈均匀分布，无方向性。由于这种类型石墨相对向性。由

5、于这种类型石墨相对来说对金属基体割裂作用较来说对金属基体割裂作用较小。机械强度较高，所以用户小。机械强度较高，所以用户中多希望得到中多希望得到A A型石墨。型石墨。B B型石墨型石墨，也称菊花状石墨，这，也称菊花状石墨，这种类型石墨发生在碳当量高，且结种类型石墨发生在碳当量高，且结晶核心较少的情况下晶核心较少的情况下 c c型石墨型石墨，它出现在过共晶的铸件中，它出现在过共晶的铸件中 D D型石墨型石墨出现在亚共晶出现在亚共晶 或共晶或共晶铸铁铸铁E E型石墨型石墨，发生在碳含量很低的，发生在碳含量很低的铸铁中铸铁中F F型型常出现在碳当量高的薄壁铸常出现在碳当量高的薄壁铸件中件中 v片状石墨

6、的石墨长度分级片状石墨的石墨长度分级v我国灰铸铁金相标准我国灰铸铁金相标准GB7216-1987GB7216-1987与美国与美国ASTM-247ASTM-247标准中标准中规定了石墨长度分为规定了石墨长度分为8 8级，级，1 1级最长，石墨长度大于级最长，石墨长度大于100mm100mm，8 8级最短，石墨长度小于级最短，石墨长度小于1.5mm1.5mm。灰口铸铁灰口铸铁 （3.40%C;0.65%Mn;1.92%Si3.40%C;0.65%Mn;1.92%Si；0.119%S0.119%S；0.18%P0.18%P；）；）处理：砂型铸造处理：砂型铸造 显微组织：细小的涡流状石墨显微组织：细

7、小的涡流状石墨 灰口铸铁灰口铸铁 ( 3.40%C;0.65%Mn;1.92%Si( 3.40%C;0.65%Mn;1.92%Si；0.119%S;0.18%P0.119%S;0.18%P；）；） 处理：砂型铸造处理：砂型铸造 显微组织：细片状石墨显微组织：细片状石墨灰口铸铁灰口铸铁 （总含碳量（总含碳量3.40%C3.40%C；石墨；石墨 3.37%3.37%； 0.82%Mn0.82%Mn；2.54% Si2.54% Si；0.084%S0.084%S； 0.34% P0.34% P；）；） 处理：砂型铸造；处理：砂型铸造； 显微组织：粗大的片状石墨显微组织：粗大的片状石墨灰口铸铁灰口铸铁

8、 （3.40%C3.40%C；0.82%Mn0.82%Mn；2.54% Si2.54% Si；0.084%S0.084%S；0.34%P0.34%P；）；）处理：砂型铸造；处理：砂型铸造； 显微组织显微组织: :石墨分布在铁素体基体上石墨分布在铁素体基体上 灰口铸铁灰口铸铁（3.34%C; 0.66%Mn3.34%C; 0.66%Mn；2.73%Si2.73%Si；0.055%S0.055%S； 0.137% P0.137% P）处理：砂型铸造处理：砂型铸造 ； 显微组织显微组织: :石墨分布在铁素体石墨分布在铁素体- -珠光体基体上珠光体基体上灰口铸铁灰口铸铁 （3.34%C; 0.66%M

9、n3.34%C; 0.66%Mn；2.73%Si2.73%Si；0.055%S0.055%S； 0.137% P0.137% P）处理：砂型铸造；处理：砂型铸造； 显微组织显微组织: :珠光体上的石墨和磷共晶珠光体上的石墨和磷共晶灰口铸铁灰口铸铁 （2.82%C2.82%C；1.32%Mn1.32%Mn；1.65%Si1.65%Si；0.089%S0.089%S；0.145% P0.145% P） 处理：砂型变质铸造处理：砂型变质铸造 ； 显微组织显微组织: :石墨分布在珠光体基体上石墨分布在珠光体基体上 变质铸铁变质铸铁 （2.82%C; 1.32%Mn2.82%C; 1.32%Mn；1.6

10、5%Si1.65%Si；0.089%S0.089%S；0.145% P0.145% P）处理：砂型变质铸造；处理：砂型变质铸造； 显微组织显微组织: :石墨分布在珠光体基体上石墨分布在珠光体基体上可锻铸铁可锻铸铁v可锻铸铁是由一定成分的白口铸铁经可锻铸铁是由一定成分的白口铸铁经石墨化退火石墨化退火而成，比灰而成，比灰铸铁具有较高的韧性，又称韧性铸铁。它并不可以锻造，常铸铁具有较高的韧性，又称韧性铸铁。它并不可以锻造，常用来制造承受冲击载荷的铸件。用来制造承受冲击载荷的铸件。 vC C的存在形式：的存在形式：C C全部或大部以游离全部或大部以游离团絮状团絮状石墨形式存在，好石墨形式存在，好的韧性

11、，塑性。的韧性，塑性。v基体组织：基体组织：分为铁素体基体和珠光体基体两种。分为铁素体基体和珠光体基体两种。v特点：特点：因具有高的强度、硬度，用于载荷较高、耐磨损并有因具有高的强度、硬度，用于载荷较高、耐磨损并有一定韧性要求的重要零件。一定韧性要求的重要零件。v应用：应用：如石油管道、炼油厂管道和商用及民用建筑的供气和如石油管道、炼油厂管道和商用及民用建筑的供气和供水系统的管件。供水系统的管件。 可锻铸铁可锻铸铁 （总含碳量（总含碳量2.52%C2.52%C；石墨；石墨 1.85%1.85%； 0.65%Mn0.65%Mn； 0.46% Si 0.46% Si ；0.13% S0.13% S

12、； 0.13% P0.13% P；）；）处理：金属模铸造，处理：金属模铸造，950950退火退火; ;显微组织显微组织: :小岛状石墨分布在珠光体基体上小岛状石墨分布在珠光体基体上可锻铸铁可锻铸铁 （2.52%C2.52%C；0.65%Mn0.65%Mn；0.46%Si0.46%Si；0.13%S0.13%S； 0.13% P0.13% P） 处理：金属模铸造，处理：金属模铸造，950950退火退火; ;显微组织显微组织: :小岛状石墨分布在珠光体基体上小岛状石墨分布在珠光体基体上 可锻铸铁可锻铸铁 （1.73%C1.73%C；0.44%Mn0.44%Mn；1.2% Si1.2% Si；0.0

13、4% S0.04% S； 0.1% P0.1% P）处理处理: :金属模铸造金属模铸造, 950, 950退火；显微组织退火；显微组织: :棉絮状石墨分布在铁素体基体上棉絮状石墨分布在铁素体基体上 可锻铸铁可锻铸铁 （1.73%C1.73%C；0.44%Mn0.44%Mn；1.2% Si 1.2% Si ；0.04% S0.04% S； 0.1% P0.1% P）处理处理: :金属模铸造金属模铸造, 950, 950退火；显微组织退火；显微组织: :棉絮状石墨分布在铁素体基体上棉絮状石墨分布在铁素体基体上球墨铸铁球墨铸铁v简称球铁。它是通过在浇铸前往铁液中加入一定量的球化剂和墨化剂，以促进呈简

14、称球铁。它是通过在浇铸前往铁液中加入一定量的球化剂和墨化剂，以促进呈球状石墨球状石墨结晶而获得的。它和钢相比，除塑性、韧性稍低外，其他性能均接近，结晶而获得的。它和钢相比，除塑性、韧性稍低外，其他性能均接近，是兼有钢和铸铁优点的优良材料。是兼有钢和铸铁优点的优良材料。 vC C的存在形式：的存在形式：C C全部或大部分游离全部或大部分游离球形球形石墨形式存在。石墨形式存在。v基体组织：基体组织：分为铁素体基体、铁素体分为铁素体基体、铁素体+ +珠光体基体和珠光体基珠光体基体和珠光体基体三种。体三种。v特点：特点：可以经过可以经过热处理热处理来进行强化。来进行强化。v应用：应用：比如比如内燃机内

15、燃机曲轴曲轴、连杆连杆等之类的零件。等之类的零件。vGB/T9441-2009GB/T9441-2009球墨铸铁金相检验球墨铸铁金相检验标准规定了在光学显微镜下球墨铸铁显微标准规定了在光学显微镜下球墨铸铁显微组织的评定方法组织的评定方法, ,对球化分级、石墨大小、石墨球数、珠光体数量、分散分布的铁对球化分级、石墨大小、石墨球数、珠光体数量、分散分布的铁素体数量、磷共晶数量和碳化物数量的评定方法作了规定素体数量、磷共晶数量和碳化物数量的评定方法作了规定, ,列出了相应评级图。列出了相应评级图。 球墨铸铁球墨铸铁 （3.224%C3.224%C；9.85%Mn9.85%Mn；2.75%Si2.75

16、%Si；0.016%S0.016%S；0.097% P)0.097% P)处理：砂型变形铸造处理：砂型变形铸造; ;显微组织显微组织: :球状石墨分布在铁素体球状石墨分布在铁素体- -珠光体基体上珠光体基体上球墨铸铁球墨铸铁 （3.224%C3.224%C；9.85%Mn9.85%Mn；2.75%Si2.75%Si；0.016%S0.016%S；0.097% P0.097% P）处理：砂型变形铸造处理：砂型变形铸造; ;显微组织显微组织: :球状石墨分布在铁素体球状石墨分布在铁素体- -珠光体基体上珠光体基体上蠕墨铸铁蠕墨铸铁oC C的存在形式：的存在形式：C C全部或大部以游离全部或大部以游

17、离蠕虫状蠕虫状石墨形式存在石墨形式存在, ,典典型的蠕虫状石墨表现为一条孤立的、不平整的厚片状，但不型的蠕虫状石墨表现为一条孤立的、不平整的厚片状，但不同于灰铸铁片状石墨，它短而厚、头部较圆，形似蠕虫。同于灰铸铁片状石墨，它短而厚、头部较圆，形似蠕虫。o基体组织：基体组织：分为铁素体基体、铁素体分为铁素体基体、铁素体+ +珠光体基体和珠光体珠光体基体和珠光体基体三种。基体三种。o应用：应用：它具有独特的用途，在钢锭模、汽车发动机、排气管、它具有独特的用途，在钢锭模、汽车发动机、排气管、玻璃模具、柴油机缸盖、制动零件等方面的应用均取得了良玻璃模具、柴油机缸盖、制动零件等方面的应用均取得了良好的效

18、果。好的效果。 蠕墨铸铁蠕墨铸铁：3.53.5 3.9%C; 2.23.9%C; 2.2 2.8%Si; 0.42.8%Si; 0.4 0.8%Mn0.8%Mn 白口铸铁白口铸铁v白口铸铁是组织中完全没有或几乎完全没有石墨的一种铁碳白口铸铁是组织中完全没有或几乎完全没有石墨的一种铁碳合金，其断口呈白亮色，硬而脆，不能进行切削加工，很少合金，其断口呈白亮色，硬而脆，不能进行切削加工，很少在工业上直接用来制作机械零件。由于其具有很高的表面硬在工业上直接用来制作机械零件。由于其具有很高的表面硬度和度和耐磨性耐磨性，又称激冷铸铁或，又称激冷铸铁或冷硬铸铁冷硬铸铁。 vC C的存在形式：的存在形式：C

19、C全部或大部分化合态全部或大部分化合态Fe3CFe3C形式存在，呈白亮形式存在，呈白亮色。色。v分类：分类：亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铁亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铁 。v特点：特点：这种铸铁具有高碳低硅的特点，有较高的硬度，但很这种铸铁具有高碳低硅的特点，有较高的硬度，但很脆。脆。v应用：应用：适用于制造冲击载荷小的零件，一般用在犁铧、磨片、适用于制造冲击载荷小的零件，一般用在犁铧、磨片、导板等方面。导板等方面。 亚共晶白口铸铁亚共晶白口铸铁 （3.55%C3.55%C； 1.02%Mn1.02%Mn； 0.91% Si 0.91% Si ； 0.25% S0.25% S； 0.01% P0.01% P） 处理：金属模铸造；处理：金属模铸造； 显微组织：树枝状珠光体显微组织：树枝状珠光体+ +二次渗碳体二次渗碳体+ +共晶莱共晶莱氏体氏体共晶白口铸铁共晶白口铸铁 （4.33%C4.33%C；0.54%0.54%石墨；石墨；0.73%Mn0.73%Mn； 0.06%Si0.06%Si； 0.03% S0.03%