铸铁(灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁)金相组织观察与绘制
实验四铸铁金相组织观察
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。
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
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
珠 光 体 灰 铸 铁
铁 素 体 加 珠 光 体 灰 铸 铁
铸铁(灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁)金相组织观察与绘制
铸铁（灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁）金相组织观察与绘制（验证性实验）一、实验目的及要求1.了解和认识灰铸铁中石磨和金属基体的金相特点，2.了解和认识球墨铸铁以及可锻铸铁、蠕墨铸铁中石磨和金属基体的组织特点。
3.学习有关灰铸铁的金相检验方法。
4.学习有关球墨铸铁的金相检验方法。
5.了解铸铁金相试样的制作方法。
二、实验内容1.观察和绘制以下灰铸铁的金相组织：（1）具有A型分布石磨的灰铸铁（试片未侵蚀）。
（2）具有B型分布石磨的灰铸铁（试片未侵蚀）。
（3）具有C型分布石磨的灰铸铁（试片未侵蚀）。
（4）具有D型分布石磨的灰铸铁（试片未侵蚀）。
（5）具有E型分布石磨的灰铸铁（试片未侵蚀）。
（6）具有F型分布石磨的灰铸铁（试片未侵蚀）。
并对A型石墨进行石墨长度检验，确定石墨长度分级。
（7）选1~2片灰铸铁试样，侵蚀后进行基体组织的分析检验；确定灰铸铁基体的类别，珠光体数量，珠光体分散度，磷共晶数量和分类，碳化物数量等。
（8）具有二元磷共晶体的灰铸铁（试片侵蚀）观察磷共晶体结构。
2.观察和绘制以下球墨铸铁和可锻铸铁的金相组织（1）球墨铸铁的铸态组织（包括具有自由渗碳体的铸态组织），（2）球墨铸铁的退火金相组织（铁素体组织），（3）球墨铸铁的正火或部分奥氏体正火金相组织，（4）球墨铸铁的淬火或调质的金相组织，（5）球墨铸铁的等温淬火金相组织，（6）选1~2块铸态或经热处理的球墨铸铁试样进行球化率和金属基体的鉴定。
（7）可锻铸铁的金相组织（铁素体），（8）蠕墨铸铁的金相组织，三、实验仪器设备1.配放大100倍和400倍镜头的金相显微镜。
2.试片侵蚀剂：3~5%硝酸酒精溶液。
3.按实验要求选取灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁试块。
四、实验方案实施与数据实验报告的书写要求1.实验目的及要求2.实验仪器设备3.实验内容4.实验方案实施与数据（1）在实验报告纸上画Φ50的圆圈，在圆圈下画五条横线，例：试样名称——————————试样状态——————————浸蚀方法——————————放大倍数——————————金相组织——————————（2）共画16个圆圈以被实验时使用。
铸铁及有色金属显微组织观察1
• 表１
编号
样品名称
1 普通灰口铁（P基体）
2 普通灰口铁（P+F基体）
3 可锻铸铁（F基体）
4 可锻铸铁（P基体）
5 球墨铸铁（F基体）
6 球墨铸铁（F+P基体）
7 球墨铸铁（P基体）
8 硅铝明（ZL102） 9 硅铝明（ZL102） 10 单相黄铜（H70）
处理状态
铸态 铸态 铸态 铸态 铸态 铸态 铸态 铸造未变质 铸造变质 冷加工退火
类。α是锡在铜中的固溶体,塑性良好,适于冷加工；δ是复杂
立方晶格的化合物,硬而脆。
•
Hale Waihona Puke 在最后凝固的树枝间含锡偏多,形成
〔α+δ〕共析体；经变形退火后仍可得到单
相α固溶体。常用的QSn10锡青铜铸造试样,
用3%FeCl3+10%HCl水溶液浸蚀后,可看到
亮白色的共析体在富锡的固溶体〔呈黑色〕
之间显示出来。
的显微组织中,α相呈亮白色,黑色。β’相是以CuZn电子化
合物为基的有序固溶体,在低温下较硬较脆,但在调温下有较
好的塑性,所以双相黄铜可以进行热压力加工。
•
锡青铜 由铜锡相图可知,铜锡合金结晶温度间隔很宽,
易偏析。而且锡在铜中扩散很困难,因此锡青铜的实际组织
与平衡状态相差很大。锡青铜的组织可分为α和〔α+δ〕两
腐蚀剂
4%硝酸酒精 4%硝酸酒精 4%硝酸酒精 4%硝酸酒精 4%硝酸酒精 4%硝酸酒精 4%硝酸酒精 4%硝酸酒精
金相组织
片状石墨，基体 为P
片状石墨，基体 为P+F
团絮石墨，基体 为P
团絮石墨，基体 为F
球状石墨，基体 为F
(完整)合金钢、铸铁、有色金属的显微组织观察与分析
合金钢、铸铁、有色金属的显微组织观察与分析实验目的实验说明实验内容及方法指导实验报告要求思考题一：实验目的(1)观察各种常用合金钢、有色金属和铸铁的显微组织.（2)分析这些金属材料的组织和性能的关系及应用。
二:实验说明1．几种常用合金钢的显微组织一般合金结构钢、低合金工具钢都是低合金钢。
即合金元素总量小于5％的钢,由于加入了合金元素，使相图发生了一些变动，但其平衡状态的显微组织与碳钢没有质的区别。
热处理后的显微组织仍然可借助C曲线来分析，除了Co元素之外，合金元素都使C曲线右移，所以低合金钢用较低的冷却速度即可获得马氏体组织。
例如，除作滚动轴承外，还广泛用作切削工具、冷冲模具、冷轧辊及柴油机喷嘴的GCrl5钢，经过球化退火、840～C油淬和低温回火，得到的组织为隐针或细针回火马氏体和细颗粒状均匀分布的碳化物以及少量残余奥氏体.高速钢是一种常用的高合金工具钢.如W18Cr4V高速钢，因为含有大量合金元素，使Fe-Fe3C相图中点E 大大向左移动,所以它虽然只含有w（C）=0．7%~0．8％碳，但已经含有莱氏体组织。
在高速钢的铸态组织中可看到鱼骨状共晶碳化物，如图1所示。
这些粗大的碳化物，不能用热处理方法去除，只能用锻造的方法将其打碎.锻造退火后高速钢的显微组织是由索氏体和分布均匀的碳化物组成（图2)。
大颗粒碳化物是打碎了的共晶碳化物。
高速钢淬火加热时，有一部分碳化物未溶解,淬火后得到的组织是马氏体、碳化物和残余奥氏体(图3）。
碳化物呈颗粒状,马氏体和残余奥氏体都是过饱和的固溶体,腐蚀后都呈白色，无法分辨，但可看到明显的奥氏体晶界。
为了消除残余奥氏体，需要进行三次回火，回火后的显微组织为暗灰色回火马氏体、白亮小颗粒状碳化物和少量残余奥氏体，如图4所示。
图1 W18Cr4V钢铸态组织图2 W18Cr4V钢锻后退火组织图3 W18Cr4V钢的淬火组织图4 W18CNV钢的淬火回火组织2．铸铁的显微组织依铸铁在结晶过程中石墨化程度不同，可分为白口铸铁、灰口铸铁、麻口铸铁.白口铸铁具有莱氏体组织而没有石墨，碳几乎全部以碳化物形式(Fe3C)存在；灰口铸铁没有莱氏体，而有石墨,即碳部分或全部以自由碳、石墨的形式存在。
铸铁ppt课件
11.2.4 影响铸铁结晶的因素
冷却速度的影响 冷速慢有利于按Fe－C相图进行结晶，石墨化 越容易进行。 冷速快有利于 形成白口铁
不同C+Si含量，不同壁厚（冷却速度）铸件的组织
11.3 灰铸铁
概述 灰铸铁中石墨呈片状，断口呈灰色，是使
用最多的铸铁，占铸铁总量的80％以上。 灰铸铁分为：普通灰铁和孕育灰铁－通过孕育 处理，使石墨的片层变细，强度高于普通灰铁 牌号表示：HT100，HT150，HT200 属普通灰铁
11.2.4 影响铸铁结晶的因素
为综合考虑C，Si，P对铸铁组织及石墨化的影 响，引入了两个参量：碳当量和共晶度。
碳当量：把Si，P折合成相当的碳含量 CE＝WC ＋1/3W(Si+P)
共晶度：表示铸铁中碳含量接近共晶碳含量的程度 Sc=WC/[4.3%-1/3W(Si+P)]
Sc=1为共晶 >1为过共晶
球墨铸铁
一、铸铁中碳的分布形式与石墨的形态
2.石墨形态：片状，蟹状，蠕虫状，团絮状，不规则形状，球形
片状
蟹状
球形
蠕虫状
团絮状
二、铸铁的分类
按石墨存在的形式及石墨形态分类
灰口铸铁 C全部或大部分以游离的片状石墨形式存在，断口呈灰色
球墨铸铁 C全部或大部分以游离的球形石墨形式存在
蠕墨铸铁 C全部或大部分以游离的蠕虫状石墨形式存在
球化剂：Mg，稀土－硅铁合金，稀土－ 硅铁－镁合金（应用最广泛）
孕育处理：由于球化处理只能在铁液中 有石墨核心时，才能促进石墨生成球 形，而常用的球化剂都强烈阻碍石墨 化，因此，在球化处理同时，必须进 行孕育处理（石墨化处理），获得球 径小，数量多，圆度好，分布均匀的 球状石墨
常用金属材料的显微组织观察
锡基轴承合金以元素Sn为基础，加入少量锑和铜组成的合金（WSb =11%， WCu =6%），是一种软基体硬质点类型的轴承合金。 显微组织中暗黑色的为软基体α相，是Sb在Sn中的固溶体；白色块状为硬质 点β'相，是以SbSn为基的有序固溶体；组织中亮白色针状及星形就是Cu3Sn 或Cu6Sn5化合物η '相，也其硬质点作用。
•
铸铁
铸铁
根据成分和冷 却速度不同
铁素体+石墨
铁素体+珠光体+石墨
铸铁
根据石墨的形 态、大小和分 布情况不同
灰口铸铁 可锻铸铁 球墨铸铁
珠光体+石墨
灰口铸铁HT 灰口铸铁
G F
显微组织：珠光体+铁素体+片状石墨 力学性能差 解决方法：变质处理
P
可锻铸铁
G
F
显微组织：铁素体+团絮状石墨 团絮状石墨大大减轻了石墨对基体金属的割裂作用， 因而强度高，有一定的韧性、塑性。
α
孪晶
H90
α
β’
H 62 WZn在39%～45%的黄铜具有（α和β‘）两相组织，称为双相黄铜。 双相黄铜H62的显微组织中，α相呈亮白色，β'相为黑色，是以CuZn化 合物为基的有序固溶体，在456～468℃由β转变而成性能硬而脆。
α相
β’相
H62
•轴承合金 轴承合金
β '相 η '相 α相
调质
材料名称
40Cr W18Cr4V 1Cr18Ni9Ti 灰口铁 可锻铸铁 球墨铸铁 ZL102 单相黄铜 双相黄铜
锡基轴承合金
浸蚀剂
4% 硝酸酒精溶液 4% 硝酸酒精溶液 王水溶液 4% 硝酸酒精溶液 4% 硝酸酒精溶液 4% 硝酸酒精溶液 0.5%HF 溶液 3%FeCl3 +10%HCl 3%FeCl3 +10%HCl 4% 硝酸酒精溶液
实验三 铸铁与有色金属的显微组织分析
实验三铸铁与有色金属的显微组织分析一、实验目的1. 观察和分析各种灰口铸铁的显微组织。
2. 熟悉常用的铝合金、铜合金及轴承合金的显微组织。
二、实验内容观察分析下列金相组织。
表3—1（一）灰口铸铁的组织分析：1. 普通灰口铸铁：灰口铸铁显微组织与白口铸铁的显微组织不同，白口铸铁中的碳全部以化合物渗碳体的形式存在，在组织中有共晶莱氏体，其断口白亮。
性质硬而脆，故工业上很少应用，主要作炼钢原料。
普通灰口铸铁中碳全部或部分以自由碳—片状石墨形式存在，断口呈现灰色。
其显微组织根据石墨化程度的不同为铁素体或珠光体或铁素体+珠光体基体上分布片状石墨。
由于片状石墨无反光能力，故试样未经腐蚀即可看出呈灰黑色。
石墨性脆，在磨制时容易脱落，此时在显微镜下只能见到空洞。
为了研究石墨的形状和分布，一般均先观察未经腐蚀的试片。
灰口铸铁的基体在未经腐蚀的试片上呈白亮色，经过硝酸酒精腐蚀后和碳钢一样。
在铁素体基体的灰口铸铁中看到晶界清晰的等轴铁素体晶粒。
在珠光体基体的灰口铸铁中，珠光体片的大小随冷却速度而异。
由于石墨的强度和塑性几乎等于零，这样可以把铸铁看成是布满裂纹和空洞的钢，因此铸铁的抗拉强度与塑性远比钢低。
且石墨数量越多，尺寸越大，石墨对基体的削弱作用也愈大。
在铸铁中由于含磷较高，在实际铸造条件下磷常以Fe3P的形式与铁素体和Fe3C形成硬而脆的磷共晶。
因此在灰铸铁的显微组织中，除基体和石墨外，还可以见到具有菱角状沿奥氏体晶界连续或不连续分布的磷共晶（又叫斯氏体）。
磷共晶主要有三种类型，即二元磷共晶（在Fe3P的基体上分布着粒状的奥氏体分解产物—铁素体或珠光体）、三元磷共晶（在Fe3P的基体上分布着呈规则排列的奥氏体分解产物的颗粒及细针状的渗碳体）和复合磷共晶（二元或三元磷共晶基体上嵌有条块状渗碳体）。
用硝酸酒精或苦味酸腐蚀时Fe3P不受腐蚀，呈白亮色，铁素体光泽较暗，在磷共晶周围通常总是珠光体。
由于磷共晶硬度很高，故当二元或三元磷共晶以少量均匀孤立分布时，有利于提高耐磨性，而并不影响强度。
北京科技大学材科基实验,铸铁的显微组织与分析
铸铁的显微组织及分析1、 实验目的认识灰口铸铁、球墨铸铁、展性铸铁、麻口铸铁等显微组织特征。
掌握石墨形态及基体变化的原因。
了解各类铸铁的制备方法和性能特点。
2、 实验样品和设备光学显微镜标准样品：普通灰口铁、变质灰口铁、球墨铸铁、展性铸铁、麻口铸铁。
3、 实验内容通过阅读相关资料以及通过铁碳相图了解白口铸铁的组织。
并且了解灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、冷硬铸铁等铸铁的类型以及相关的性能及用途。
之后通过在金相显微镜下观察不同的基底（铁素体+珠光体、铁素体、珠光体），不同的石墨形态（球状石墨、片状石墨、絮状石墨）的铸铁，以及麻口铁的显微组织，并且选择三种基底、三种石墨形态绘出3幅铸铁组织图来，要求三种组织图须包含上述所有的基底类型和石墨形态。
画出麻口铁的组织图。
对所绘制的4幅组织图进行相关的分析。
4、 描图：不同基体，不同铸铁的三种微观组织特点，麻口铸铁微观组织特点。
用自己画的图，结合Fe-C 相图和Fe-Fe3C 相图，说明各图的组织特点。
根据铁碳双重相图，可将石墨化过程分为三个温度阶段，按个阶段中石墨化进行的程度不同，将分别得到不同的铸铁组织。
即“液相-共晶结晶”、“共晶-共析”、“共析转变”。
球墨铸铁：从球墨铸铁的微观组织图中可以看出此球墨铸铁由铁素体、珠光体、球状石墨三种组织组成。
其中大片的灰黑色的组织为珠光体，由于放大倍数低使得珠光体层片状组织不明显，整体便形成了灰黑色。
白色呈圆形的组织为铁素体，铁素体所包裹的圆形的黑色组织为球状石墨。
从铁碳双重相图中可以得到，在共析转变阶段，如果完全没有石墨化，则得到的基体是珠光体，由于加入了球化剂和墨化剂，使得从奥氏体中析出的石墨和二次渗碳体渗出的石墨加快凝结成球状，这样在珠光体的部分区域内会有大量的碳从渗碳体和奥氏体中被球化剂和墨化剂吸引，从而最终实现了部分区域充分石墨化，从而形成了珠光体内有球状的铁素体，而球状的铁素体内有球状石墨的显微组织结构。
铸铁的金相组织图
灰口铸铁 可锻铸铁 球墨铸铁 蠕墨铸铁
片状石墨（未浸蚀） 团絮状石墨（未浸蚀） 球状石墨（未浸蚀） 蠕虫状石墨（未浸蚀） 放大倍数400× 放大倍数400× 放大倍数400× 放大倍数400×
灰口铸铁 灰口铸铁 灰口铸铁
F 基＋片状石墨 （F ＋P ）基＋片状石墨 P 基＋片状石墨
放大倍数400× 放大倍数400× 放大倍数400×
可锻铸铁
可锻铸铁 球墨铸铁 F 基＋团絮状石墨
P 基＋团絮状石墨 F 基＋球状石墨 放大倍数400×
放大倍数400× 放大倍数400×
球墨铸铁
球墨铸铁 高磷铸铁 （F ＋P ）基＋球状石墨
P 基＋球状石墨 P 基＋片状石墨＋磷共晶 放大倍数400× 放大倍数400× 放大倍数400×。
铸铁的金相组织观察
铸铁的金相组织观察实验铸铁的金相组织观察一、实验目的1(观察和研究灰铸铁、可锻铸铁及球墨铸铁的显微组织特征。
2(了解影响铸铁中石墨形态的因素。
二、概述根据石墨的形态、大小和分布情况不同，铸铁分为:灰口铸铁(石墨呈片条状)、可锻铸铁(石墨呈团絮状)和球墨铸铁(石墨呈圆球状)。
(一)灰口铸铁灰口铸铁组织的特征是在钢的基体上分布着片状石墨。
根据石墨化程度及基本组织的不同，灰口铸铁可分为:铁素体灰口铸铁，铁素体—珠光体灰口铸铁和珠光体灰口铸铁。
对灰口铸铁石墨形态的观察，应在未浸蚀的试样上进行。
放大倍数为100倍。
灰口铸铁石墨分布形状的说明见下表1。
表1名称符号说明图号A 1 片状片状石墨均匀分布B 2 菊花状片状与点状石墨聚集成菊花状分布C 3 块片状部分带尖角块状、粗大片状粗生石墨及小片状石墨D 4 枝晶点状点、片状枝晶间石墨呈无向分布E 5 枝晶片状短小片状枝晶间石墨呈有向分布F 6 星状星状(或蜘蛛状)与短片状石墨均匀分布(二)可锻铸铁可锻铸铁(又称韧性铸铁)是由白口铸铁经石墨化退火处理而得。
其中渗碳体发生分解而形成团絮状石墨。
按照基体组织不同，可锻铸铁分为铁素体可锻铸铁和珠光体可锻铸铁两类，如下图所示。
(三)球墨铸铁在球墨铸铁组织中石墨呈圆球状。
球状石墨的存在可使铸铁内部的应力集中现象得到改善，同时减轻了对基体的割裂作用，从而充分地发挥了基体性能的潜力，使球墨铸铁获得很高的强度和一定的韧性。
如下图所示。
三、实验方法指导 (一)实验内容及步骤1(各小组分别领取各种不同类型的铸铁材料试样。
2(在显微镜下进行观察，并分析其组织形态特征。
(二)实验设备及材料1(金相显微镜;2(金相放大照片;3(各类铸铁的金相显微试样。
(三)注意事项1(对各类铸铁可采用对比方法进行分析研究，着重区别各自的组织形态特征。
(四)实验报告要求1(明确本次实验的目的。
2(根据观察，综合分析各类铸铁的形成机理。
灰铸铁金相分析课件
灰铸铁金相分析
35
六、灰铸铁的金相检验 1、灰铸铁金相组织中石墨的检验
灰铸铁金相分析
36
1）石墨分布
（1）分布特征 均匀无向性分布
（2）形成条件 a、共晶成分（亚共晶） b、冷速较慢
（3）对性能的影响 好
灰铸铁金相分析
37
（1）分布特征 菊花状分布
（2）形成条件 a、共晶成分（比A低） b、冷速较快 （3）对性能的影响
（1）分布特征 晶间有向性分布
（2）形成条件 a、亚共晶成分（比D 低） b、冷速较慢 （3）对性能的影响
不好
灰铸铁金相分析
41
（1）分布特征 星状分布
（2）形成条件 a、过共晶成分 b、冷速较快 （3）对性能的影响
不好
灰铸铁金相分析
42
灰铸铁金相分析
43
灰铸铁金相分析
44
2）根据石墨尺寸的大小，将A型石墨分为八级，见下表。
砂纸号100、150、200、280、400、600 4）当磨制的平面上划痕是一个方向时，就换更细一个号
的砂纸，每换一个号的砂纸要进行清洗，且旋转90度。 5）清洗、抛光
灰铸铁金相分析
56
灰铸铁金相分析
8
4、基本计算
1）共晶点碳量
考虑各元素对相图中共晶点的影响后，共晶点的 实际含碳量，称为共晶点碳量。
Cc’%=4.26%-1/3(Si+P)%
比较方法:
>
过共晶
C% =Cc’% 共晶
<
亚共晶
灰铸铁金相分析
9
例1：C 3.2, Si 1.9 Mn 0.8 P 0.12 S 0.12 Cc’%=4.26%-1/3(Si+P)%=Cc’%=4.26%1/3(1.9+0.12)%= 4.26%-0.67%=3.59% 因为3.2% < 3.59%，所以该铸铁是亚共晶
铸铁及有色金属显微组织观察
在汽车工业中的应用
节能减排
随着环保意识的提高，汽车工业对节能减排的要求越来越高，铸 铁及有色金属的显微组织观察有助于研发高强度、轻量化的新型
材料。
安全性评估
汽车安全性是消费者关注的重点，通过观察铸铁及有色金 属的显微组织，可以评估材料的抗冲击性能和疲劳寿命。
耐腐蚀性评估
汽车在使用过程中会受到各种环境因素的影响，铸铁及有 色金属的显微组织观察有助于评估材料的耐腐蚀性能。
应用领域的交叉
铸铁和有色金属在某些应用领域中具有相互替代 或互补的作用。
研究方法的互通性
在显微组织观察方面，铸铁和有色金属所采用的 研究方法具有一定的互通性。
04
铸铁及有色金属显微组织的观察方法
金相磨抛与抛光技术
金相磨抛
通过金相砂纸、抛光布等工具对金属表面进行磨削和抛光，以获得光洁的表面， 便于观察显微组织。
THANKS
感谢观看
铝合金的显微组织
铝合金的显微组织因合金元素和加工工艺的不同而有所差异，常见的铝合金如 防锈铝、硬铝和超硬铝等，其显微组织分别呈现出不同的特点。
钛及钛合金的显微组织
纯钛的显微组织
纯钛的显微组织由等轴晶粒组成，晶界清晰，晶粒大小不一 。
钛合金的显微组织
钛合金的显微组织因合金元素的不同而有所差异，常见的钛 合金如工业纯钛、钛合金和高温钛合金等，其显微组织分别 呈现出不同的特点。
碳化物分布
球墨铸铁中碳化物呈颗粒 状或短棒状分布，对提高 铸件的综合性能有重要作 用。
可锻铸铁的显微组织
石墨形态
可锻铸铁中的石墨呈团絮状或团 球状，分布较为均匀。
基体组织
可锻铸铁的基体组织主要由铁素体 和珠光体组成，强度和韧性较高。
铸铁知识-金相
形成过冷石墨组织，石墨全体细微化。这种情
况下，抗拉强度比较的高，由于基地容易铁素
D
体化，所以耐磨耗性差。
E型: 由于小片状石墨沿着树枝状晶分布，排
列有方向性，所以抗拉强度比D型高，比A型
E
低。
灰铁的基地组织在没有特别的 热处理或添加合金的情况下,形 成珠光体或铁素体或此两者的 混合组织。
珠光体（Pearlite）：如图2.8所示,组织 呈白和黑的条纹状。是因为以铁素体 和渗碳体的板状结晶相交成层状的截 面作为观看的形状的。为此，有着极 其强韧的性质，在硅量的低范围里布 氏硬度约为230，抗拉强度约为 880N/mm2。
表2.7所示的是为制造JIS G 5501的 灰铁品的各种类标准的C及Si量。
灰铁的抗拉强度受所占截面石墨部 面积的影响。因此，认为抗拉强度与表 示石墨量的碳素饱和度（Sc）和碳素当 量（CE）值之间有关联。左图所示的 是碳素饱和度及碳素当量和抗拉强度的 关系。
压缩强度和抗拉强度
图2.13所示的是灰铁的抗拉强度和压
是同样石墨组织的情况下，因 比较硬度：由铸铁的抗拉强度推 基地组织，强度变化显著。灰 定的标准的布氏硬度和实际的硬 铁的基地如果从珠光体变化为 度公式如下。 铁素体的话抗拉强度和硬度也
比较硬度 RH=HB/HB'=HB/(100+4.3σB)
会显著降低，如果成为贝氏体
的话这些值就会显著上升。
JIS G 5501-1989｢灰铁品｣上根据机 械性能可分为FC100、150、200、250、 300及350这6种。
燐を含む三元共晶組織 （αFe-Fe3C-Fe3P)；硬くて脆 い溶融温度が低い
含磷的三元共晶组织 （αFe-Fe3C-Fe3P)；既硬 又脆，熔融温度低
灰铸铁金相分析
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5、灰铸铁的化学成分一般为： 2.8%～3.9%C，1.2%～3.0%Si， 0.4%～1.2%Mn，P≦0.3%，S≦0.15%。 该铸铁大量地应用于各种机械零件，是应
用最广泛的铸造材料。
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6、孕育铸铁 1）孕育铸铁的熔制原理：就是在低碳硅的铁 液中，若不进行孕育处理，铸铁中就会出现晶 间石墨或麻口、白口组织；若在炉前加入少量 孕育剂进行孕育处理，孕育剂熔入铁液中，促 进石墨核心形成，使铸铁中的石墨少而细小， 弯曲并均匀分布，同时基体组织中基本都是细 珠光体，从而使铸铁的强度进一步提高 。 孕育处理：已成为生产重要灰铸铁件不可缺少 的手段。
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孕育铸铁作用的机理说法很多，下面介绍一 些主要论点。
（1）核心学说
孕育剂加入铁液后，能在较短的时间内 促使大量的石墨非自发形核。如SiFe、SiCa 等孕育剂加入铁液后，大量迅速地形成大量 的弥散性很强的质点，其中很多质点符合石 墨成核条件，从而形成石墨核心。
< 亚共晶 精选可编辑ppt
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例1： C 3.2, Si 1.9 Mn 0.8 P 0.12 S 0.12 Sc= C/4.26-1/3(Si+P)%=3.2%/ 4.26-1/3(1.9+0.12)% = 3.2%/4.26-0.67%= 3.2%/3.59%= 0.89 因为0.89< 1，所以该铸铁是亚共晶
硅铁加入铁液后，形成石墨核心的过程如图 3.20所示。
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铸铁金相组织实验报告
一、实验目的1. 了解铸铁的基本组成和分类。
2. 掌握铸铁金相组织观察的基本方法。
3. 通过金相显微镜观察，分析灰铸铁、球墨铸铁和可锻铸铁的金相组织特点。
4. 学习如何根据金相组织判断铸铁的性能。
二、实验原理铸铁是一种以铁为主要成分，含有一定量碳、硅、锰、硫、磷等元素的合金。
铸铁按石墨形态分为灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁等。
铸铁的金相组织主要由石墨和金属基体组成，金属基体可以是铁素体、珠光体或奥氏体等。
三、实验仪器与材料1. 仪器：金相显微镜、显微镜载物台、金相试样台、抛光机、砂纸、腐蚀剂等。
2. 材料：灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁金相试样。
四、实验步骤1. 试样制备：将铸铁试样加工成一定厚度和尺寸，然后用砂纸进行粗磨、细磨和精磨，直至表面光滑。
接着用抛光机进行抛光，使试样表面达到镜面效果。
2. 腐蚀：将抛光后的试样放入腐蚀剂中，根据铸铁种类选择合适的腐蚀时间，使石墨和金属基体在腐蚀过程中呈现不同的形态。
3. 观察：将腐蚀后的试样放入金相显微镜载物台，用显微镜观察石墨和金属基体的形态、分布、大小等特征。
4. 分析：根据金相组织的特点，判断铸铁的种类、性能和缺陷。
五、实验结果与分析1. 灰铸铁：灰铸铁的金相组织主要由石墨和金属基体组成。
石墨呈片状，分布不均匀，大小不一。
金属基体为珠光体，分布较均匀。
灰铸铁具有良好的铸造性能和一定的机械性能。
2. 球墨铸铁：球墨铸铁的金相组织主要由球状石墨和金属基体组成。
球状石墨呈球形，分布均匀，大小一致。
金属基体为珠光体，分布较均匀。
球墨铸铁具有较高的强度、塑性和韧性，广泛应用于汽车、机床、矿山等领域。
3. 可锻铸铁：可锻铸铁的金相组织主要由石墨和金属基体组成。
石墨呈团絮状，分布均匀，大小一致。
金属基体为铁素体，分布较均匀。
可锻铸铁具有较高的塑性和韧性，适用于制造要求较高塑性和韧性的零件。
六、实验总结通过本次实验，我们掌握了铸铁金相组织观察的基本方法，了解了灰铸铁、球墨铸铁和可锻铸铁的金相组织特点。
铸铁的金相组织图
灰口铸铁可锻铸铁球墨铸铁蠕墨铸铁
片状石墨（未浸蚀）团絮状石墨（未浸蚀）球状石墨（未浸蚀）蠕虫状石墨（未浸蚀）放大倍数400×放大倍数400×放大倍数400×放大倍数400×
灰口铸铁灰口铸铁灰口铸铁
F基＋片状石墨（F＋P）基＋片状石墨P基＋片状石墨
放大倍数400×放大倍数400×放大倍数400×
可锻铸铁可锻铸铁球墨铸铁
F基＋团絮状石墨P基＋团絮状石墨F基＋球状石墨放大倍数400×放大倍数400×放大倍数400×
球墨铸铁球墨铸铁高磷铸铁
（F＋P）基＋球状石墨P基＋球状石墨P基＋片状石墨＋磷共晶放大倍数400×放大倍数400×放大倍数400×。
实验五 铸铁金相组织的观察
C型石墨
4、D型石墨：
点状与小片状的石墨无方向性的分布。它是在 较大过冷条件下生成的共晶石墨。这类石墨往往出 现在碳、硅含量较低，过冷度较大的亚共晶灰口铸 铁中。结晶时，首先形成树枝状的奥氏体，由于过 冷度较大，分布于枝晶间隙中的剩余铁水发生共晶 转变时，几乎同时生成大量的石墨核心，这些石墨 核心只能作微小的生长，产生多而密的分枝，所以 在显微镜下，石墨呈点。片状分布在奥氏体的树枝 间隙中，除了低碳和强烈过冷外，铁水过热也是D 型石墨生成的条件。因为过热会使石墨生成的核心 减少，石墨结晶困难，需要有较大的过冷度。这类 石墨由于密集分布，也使机械性能有所下降。
D型石墨
5、E型石墨： 在初生奥氏体的晶间分布着有方向性 的短片石墨，其特征和成因与D型石墨基本 相同，只是E型石墨的分布具有明显的方向 性。在实际生产中，D型和E型石墨通常不 作严格区分，分称D、E型石墨，也称过冷 石墨或枝晶石墨。E型石墨因分布的方向性 较强，它对机械性能的影响也较D型石墨大 一些。
可锻铸铁 400X （铁素体+团絮状石墨）
实验五、铸铁组织观察
一、实验目的
1、灰口铸铁中不同类型石墨的形貌。 2、观察灰口铸铁中基体组织。 3、 观察灰口铸铁中磷共晶的形态及分布。 4、观察灰口铸铁的共晶团。 5、球铁热处理前后石墨形态的观察。 6、 蠕虫状石墨铸铁的基体和石墨形态的观察。 7、可锻铸铁各退火阶段石墨形态的观察
一、概述
铸铁是含碳量大于2.11%或组织中具共晶的铁碳合金。工业上所 用的铸铁，实际上都不是简单的铁—碳二元合金，而是以铁、碳、硅为 主要元素的多元合金。 铸铁中的碳可以以渗碳体的形式存在，也可以石墨的形式存在。根 据碳在铸铁中的存在形态的不同，通常可将铸铁分为白口铁、灰口铸铁 和麻口铸铁。而根据铸铁中石墨的形态不同，又可分为普通灰口铸铁， 蠕虫状石墨铸铁，球墨铸铁以及可锻铸铁。 铸铁中的金属基体一般都是由珠光体。铁素体或珠光体+ 铁素体组成。 基体上与共析钢或亚共析钢的基体组织相同。 灰口铸铁的金相特点，是在钢的基础上分布着片状石墨，其组织是根据 石墨片的大小、长度、分布及基体的类型不同有很大的差异，这主要决 定于化学成份和铸造条件而定。 球墨铸铁金相组织的典型特征是在钢的基体上分布着球状石墨。 球化处理和孕育处理是使石墨获得球状形态的关键。控制不同的化学成 份和采用不同的热处理方法，可以使球墨铸铁获得不同的基体组织和机 械性能。
铸铁的金相组织图
灰口铸铁 可锻铸铁 球墨铸铁 蠕墨铸铁
片状石墨（未浸蚀） 团絮状石墨（未浸蚀） 球状石墨（未浸蚀） 蠕虫状石墨（未浸蚀） 放大倍数400× 放大倍数400× 放大倍数400× 放大倍数400×
灰口铸铁 灰口铸铁 灰口铸铁
F 基＋片状石墨 （F ＋P ）基＋片状石墨 P 基＋片状石墨
放大倍数400× 放大倍数400× 放大倍数400×
可锻铸铁
可锻铸铁 球墨铸铁 F 基＋团絮状石墨
P 基＋团絮状石墨 F 基＋球状石墨 放大倍数400×
放大倍数400× 放大倍数400×
球墨铸铁
球墨铸铁 高磷铸铁 （F ＋P ）基＋球状石墨
P 基＋球状石墨 P 基＋片状石墨＋磷共晶 放大倍数400× 放大倍数400× 放大倍数400×。
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铸铁（灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁）金相组织观察与绘制
（验证性实验）
一、实验目的及要求
1.了解和认识灰铸铁中石磨和金属基体的金相特点，
2.了解和认识球墨铸铁以及可锻铸铁、蠕墨铸铁中石磨和金属基体的组织特点。
3.学习有关灰铸铁的金相检验方法。
4.学习有关球墨铸铁的金相检验方法。
5.了解铸铁金相试样的制作方法。
二、实验内容
1.观察和绘制以下灰铸铁的金相组织：
（1）具有A型分布石磨的灰铸铁（试片未侵蚀）。
（2）具有B型分布石磨的灰铸铁（试片未侵蚀）。
（3）具有C型分布石磨的灰铸铁（试片未侵蚀）。
（4）具有D型分布石磨的灰铸铁（试片未侵蚀）。
（5）具有E型分布石磨的灰铸铁（试片未侵蚀）。
（6）具有F型分布石磨的灰铸铁（试片未侵蚀）。
并对A型石墨进行石墨长度检验，确定石墨长度分级。
（7）选1~2片灰铸铁试样，侵蚀后进行基体组织的分析检验；确定灰铸铁基体的类别，珠光体数量，珠光体分散度，磷共晶数量和分类，碳化物数量等。
（8）具有二元磷共晶体的灰铸铁（试片侵蚀）观察磷共晶体结构。
2.观察和绘制以下球墨铸铁和可锻铸铁的金相组织
（1）球墨铸铁的铸态组织（包括具有自由渗碳体的铸态组织），
（2）球墨铸铁的退火金相组织（铁素体组织），
（3）球墨铸铁的正火或部分奥氏体正火金相组织，
（4）球墨铸铁的淬火或调质的金相组织，
（5）球墨铸铁的等温淬火金相组织，
（6）选1~2块铸态或经热处理的球墨铸铁试样进行球化率和金属基体的鉴定。
（7）可锻铸铁的金相组织（铁素体），
（8）蠕墨铸铁的金相组织，
三、实验仪器设备
1.配放大100倍和400倍镜头的金相显微镜。
2.试片侵蚀剂：3~5%硝酸酒精溶液。
3.按实验要求选取灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁试块。
四、实验方案实施与数据
实验报告的书写要求
1.实验目的及要求
2.实验仪器设备
3.实验内容
4.实验方案实施与数据
（1）在实验报告纸上画Φ50的圆圈，在圆圈下画五条横线，例：
试样名称——————————
试样状态——————————
浸蚀方法——————————
放大倍数——————————
金相组织——————————
（2）共画16个圆圈以被实验时使用。
（3）在每个画好的金相组织图上，用指引线指出该金相组织的类别。
5.实验总结
（1）回答实验报告上的思考题
（2）参加本次试验的体会和有哪些提高。
五、实验总结、讨论及思考题
1.说明A、B、C、D、E、F型石墨的形态和分布特征？
2.在灰铸铁的金相组织中，如何区分磷共晶和碳化物？
3.比较不同形状石墨的金相组织特点？
4.铸态的基体组织、淬火的基体组织及等温淬火得到的基体组织在金相上有何区别？
六、实验成绩评定办法
本实验为验证性。
主要评分点如下：
1.能够熟练掌握课程所学知识，对热处理原理和工艺能够很好地表述。
2.能够在教师指导下，设计出实验工艺方案。
3.能够积极进行实验操作，并记录下实验数据。
4.能够提出自己的见解，并与教师积极探讨。
5.写好实验报告，报告中对实验结果进行独立分析，并对问题进行解答。