实验四铸铁金相组织观察

灰铸铁的成分范围为：
2.5～3.6%C， 1.0～2.5%Si， 0.6～1.2%Mn ， ≤ 0.15%S， ≤ 0.15%P 。 （2）铸铁的组织

钢的基体+G（石墨）
灰铸铁齿轮箱
基体组织有铁素体、珠光体和铁素体加珠光体三种。
灰铸 铁的
显微
组织
石 墨 片 的 三 维 形 貌
铁 素 体 灰 铸 铁
虫状G
蠕墨铸铁的显微组织
珠光体基体 铁素体基体
铁素体基体+珠光体
蠕墨铸铁中的石墨
蠕虫状石墨 400X（蠕化良好）
蠕虫状石墨 400X（蠕化不良）
三、实验步骤

1、领取铸铁金相试样，在显微镜下仔细
观察，分析各铸铁试样中石墨的形状， 比较异同点。

2、将各试样显微组织描绘下来。
铸铁试样显微组织
试样名称 1 2 普通灰口铁 普通灰口铁 处理状态 铸态 铸态 显微组织 P基+G片 F基+ G片
退火获得的。

（1）化学成分和组织
灰铸铁的成分范围为： 2.4~2.8%C，1.2~2.0%Si， 0.4~1.2%Mn， ≤0.1%P，≤0.2%S 。
可锻铸铁石墨化退火工艺曲线

（2）组织：基体(F、P)＋团絮状G 铁素体基体可锻铸铁又称黑心可锻铸铁。
可锻铸铁的显微 组织
珠光体可锻铸铁黑心可锻铸铁源自

五、思考题
1、在铸铁的石墨化过程中，如果第一阶段 完全石墨化，第二阶段或完全石墨化，或部 分石墨化或未石墨化，问它们各得何种组织？

2、试述石墨形态对铸铁性能的影响。
3
4 5 6 7 8 9
普通灰口铁
可锻铸铁 可锻铸铁 球墨铸铁 球墨铸铁 球墨铸铁 球墨铸铁
铸态
退火 正火 铸态 退火 正火 等温淬火
(P+F)基+ G片
F基+G团絮 P基+G团絮 (P+F少)基+G球 F基+G球 P基+ G球 B下+ G球
10
11 12
蠕墨铸铁
蠕墨铸铁 蠕墨铸铁
铸态
铸态 铸态
F基+G蠕虫状
实验四 铸铁金相组织
观察、分析
一、实验目的

1、观察灰铸铁显微组织特征和分析灰铸
铁组织的特点。

2. 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。

3. 了解不同热处理对铸铁组织和性能的 影响。
二、实验原理
铸铁是含碳量大于2.11%并含有较多硅、锰、硫、磷等
元素的多元铁基合金。 按铸铁中碳元素存在形式和石墨形态可分：
珠 光 体 灰 铸 铁
铁 素 体 加 珠 光 体 灰 铸 铁


（3） 灰铸铁的孕育处理
常对灰铸铁进行孕育处理，以细化片状石墨。 常用的孕育剂有硅铁和硅钙合金。 经孕育处理的灰铸铁称为孕育铸铁。
硅铁
硅钙

孕育处理前
孕育处理后


（4） 热处理
热处理只改变基体组织，不改变石 墨形态。 灰铸铁强度只有碳钢的30~50%， 热处理强化效果不大。 灰铸铁常用的热处理有： ① 消除内应力退火(又称人工时效) ② 消除白口组织退火 ③ 表面淬火
活 塞 环

汽 缸 套

灰铸铁件
片 状 石 墨 的 六 种 不 同 分 布 方 式
A
B
C
D
E
F


2、 球墨铸铁
石墨呈球形的灰口铸铁。由液态铁水经石墨化得到。 球状石墨是液态铁水经球化处理得到的。球化剂为
镁、稀土和稀土镁。

为避免白口，并使石墨细小均匀，在球化 处理同时还进行孕育处理。 常用孕育剂为 硅铁和硅钙合金。 （1）化学成分和组织
P基+G蠕虫状 (P+F)基+ G蠕虫状
浸蚀剂：4%硝酸酒精溶液
四、实验报告要求

实验结束后，每个学生都要认真地研究分析实验结果， 按要求写好实验报告，交实验指导教师审阅，实验报告 要包括下述内容： 1、简述实验目的
2、整理好实验结果 3、简要说明铸铁的组织特点，并比较白口铸铁、麻口铸 铁、灰口铸铁中碳的形状。 4、比较各类型灰铸铁中石墨的组织形态。 5、根据观察，综合《材料科学基础》、《力学性能》、 《金属材料学》等理论知识，分析各类合金的显微组织 特征以及组织对性能的影响规律。
可锻铸铁的石墨化退火

4、蠕墨铸铁
蠕墨铸铁是液态铁水经蠕化处理和 孕育处理得到的。 蠕化剂为稀土硅铁镁合金、 稀土硅 铁合金、稀土硅铁钙合金等。

（1）化学成分和组织
化学成分：3.5～3.9%C，
2.1～2.8%Si， 0.4～0.8%Mn， ≤0.1%P ≤0.1%S。
蠕墨铸铁中的石墨
（2）组织：基体（F、F+P、P）+ 蠕
硅铁
稀土镁

硅 钙
化学成分范围是：3.6～3.9%C， 2.0～2.8%Si，
0.6～0.8%Mn，≤0.1%P，≤0.04%S， 0.03～0.05%Mg残。
（2）组织：基体（F、F+P、P）+
球状G
球状石墨 1000X（球化良好） 偏振光
球墨铸铁的显微组织
铁 素 体 球 墨 铸 铁 珠 光 体 球 墨 铸 铁
铁 素 体 加 珠 光 体 球 墨 铸 铁
球 墨 铸 铁 中 的 石 墨 球

（3） 球墨铸铁的热处理
球墨铸铁可
进行各种热 处理,如退火、 正火、淬火 加回火、等 温淬火等。

正火 珠光体+牛眼状铁素体
等温淬火 下贝氏体
淬火 淬火马氏体+残余奥氏体
淬火+回火 回火马氏体


3、可锻铸铁
石墨呈团絮状的灰口铸铁，是由白口铸铁经石墨化
灰铸铁：石墨呈片状
灰口铸铁
（断口为灰色）
可锻铸铁：石墨呈团絮状 球墨铸铁：石墨呈球状
蠕墨铸铁：石墨呈蠕虫状 白口铸铁：碳主要以碳化物的形式存在，断口呈白色 麻口铸铁：断口中心部位呈灰色，外沿为白色


1、灰铸铁
灰铸铁是指石墨呈片状分布的灰口铸铁。其产量约占铸铁总 产量的80%以上。 （1）化学成分和组织