金相组织分析(碳钢的非平衡组织及常用金属材料显微组织观察)
第五次实验碳钢的非平衡组织观察
第五次实验碳钢的非平衡组织观察
2.1.1 板条马氏体
板条马氏体也称低碳马氏体， 其含碳量一般不高于0.2%。
第五次实验碳钢的非平衡组织观察
•
第五次实验碳钢的非平衡组织观察
2.1.2 高碳马氏体
第五次实验碳钢的非平衡组织观察
•马氏体的形成
第五次实验碳钢的非平衡组织观察
第五次实验碳钢的非平衡组织观察
第五次实验碳钢的非平 衡组织观察
2020/12/11
第五次实验碳钢的非平衡组织观察
一、实验目的
1. 熟悉碳钢的几种典型热处理组织的形 态及特征。
2. 了解热处理工艺对钢的组织和性能的 影响。
3、观察分析碳钢的典型非平衡组织。
第五次实验碳钢的非平衡组织观察
二、概述
钢的组织决定钢的性能，改变钢的组织 的主要手段是通过热处理工艺来控制钢 的加热温度和冷却过程，得到所希望得 到的组织。
第五次实验碳钢的非平衡组织观察
第五次实验碳钢的非平衡组织观察
2.3.2
第五次实验碳钢的非平衡组织观察
第五次实验碳钢的非平衡组织观察
2.3.3 高温回火
第五次实验碳钢的非平衡组织观察
第五次实验碳钢的非平衡组织观察
三、实验内容
1. 观察认识碳钢淬火后的组织形貌特 征，并绘制其组织。 2.观察认识碳钢等温淬火后的组织形貌 特征，并绘制其组织。 3.观察认识碳钢淬火后不同温度回火的 组织形貌特征，并绘制其组织。
第五次实验碳钢的非平衡组织观察
第五次实验碳钢的非平衡组织观察
第五次实验碳钢的非平衡组织观察
钢的连续冷却转变
第五次实验碳钢的非平衡组织观察
2.1钢的马氏体转变 把钢加热到奥氏体温度以上，
金相实验报告(成分组织观察分析)
金相综合实验报告实验名称: 碳钢成分-工艺-组织-性能综合分析实验专业: 材料科学与工程班级: 材料11（1）指导老师：席生岐高圆小组组长: 仇程希小组成员：齐慧媛李敏朱婧王艳姿闫士琪陈长龙黄忠鹤郭晓波丁江蒋经国庞小通林乐二〇一四年四月三日一、实验目的1.了解碳钢热处理工艺操作；2.学会使用洛氏硬度计测量材料的硬度性能值；3.利用数码显微镜获取金相组织图像，掌握热处理后钢的金相组织分析方法；4.探讨淬火温度、淬火冷却速度、回火温度对45和T12钢的组织和性能（硬度）的影响；5.巩固课堂教学所学相关专业知识，体会材料的成分—工艺—组织—性能之间关系。
二、实验内容1.进行45和T12钢试样退火、正火、淬火、回火热处理，工艺规范参考相关资料；2.用洛氏硬度计测定试样热处理试样前后的硬度；3.制备所给表中样品的金相试样，观察并获取其显微组织图像；4.对照金相图谱，分析探讨本次实验可能得到的典型组织：片状珠光体、片状马氏体、板条状马氏体、回火马氏体、回火托氏体、回火索氏体等的金相特征。
三、实验原理热处理是一种很重要的金属加工工艺方法。
热处理的主要目的是改变钢的性能，热处理工艺的特点是将钢加热到一定温度，经一定时间保温，然后以某种速度冷却下来，从而达到改变钢的性能的目的。
研究非平衡热处理组织，主要是根据过冷奥氏体等温转变曲线来确定。
热处理之所以能使钢的性能发生显著变化，主要是由于钢的内部组织结构发生了的一系列的变化。
采用不同的热处理工艺，将会使钢得到不同的组织结构，从而获得所需要的性能。
钢的热处理基本工艺方法可分为退火、正火、淬火和回火等。
(一)碳钢热处理工艺1.加热温度亚共析钢加热温度一般为Ac3+30-50℃，过共析钢加热温度一般为Ac 1＋30-50℃（淬火）或Acm+50-100℃（正火）。
淬火后回火温度有三种，即：低温回火（150-250℃）、中温回火（350-500℃）、高温回火（500-650℃）。
金相组织观察实验报告
金相组织观察实验报告金相组织观察实验报告引言：金相组织观察实验是一种常见的金属材料研究方法，通过对金属材料的显微组织进行观察和分析，可以了解材料的晶体结构、晶界分布、相组成等信息。
本报告将对金相组织观察实验进行详细介绍，并结合实验结果进行分析和讨论。
实验目的：本次实验的主要目的是通过金相组织观察，了解金属材料的晶粒尺寸、晶界分布、相组成等信息，从而对材料的性能和加工工艺进行评估和优化。
实验原理：金相组织观察实验主要基于光学显微镜的原理，通过对金属材料进行切割、研磨和腐蚀等处理，使其表面显露出内部的组织结构。
然后使用显微镜观察和拍摄材料的显微组织，进而进行分析和评估。
实验步骤：1. 样品制备：首先，将待观察的金属材料切割成适当大小的样品，然后进行研磨和抛光处理，使其表面光洁度达到要求。
2. 腐蚀处理：将样品放入适当的腐蚀液中进行腐蚀处理，以去除表面氧化层和其他污染物，使组织结构更加清晰可见。
3. 清洗和干燥：将腐蚀后的样品进行清洗，去除腐蚀液残留物，并使用酒精或其他适当的方法进行干燥处理。
4. 显微观察：将样品放置在显微镜台上，调节显微镜的放大倍数和焦距，观察样品的显微组织，并通过摄影或录像等方式记录下来。
实验结果与分析：通过金相组织观察实验，我们得到了以下结果：1. 显微组织结构：观察到材料的晶粒尺寸、晶界分布和相组成等结构信息。
不同材料的晶粒尺寸和晶界分布情况可能存在差异，这直接影响材料的力学性能和加工性能。
2. 相变现象：在观察过程中，我们还可以观察到材料的相变现象，如固溶体相变、相分离等。
这些相变现象对材料的性能和加工工艺也有重要影响。
基于以上结果，我们可以得出以下结论和分析：1. 材料的晶粒尺寸和晶界分布对材料的力学性能和加工性能有重要影响。
晶粒尺寸越小，晶界分布越均匀，材料的强度和韧性往往更高。
2. 相变现象的发生与材料的成分和处理工艺密切相关。
通过观察和分析相变现象，可以优化材料的热处理工艺，提高材料的性能和加工效果。
实验四钢非平衡显微组织观察.
实验四碳钢非平衡显微组织观察一、实验目的1. 观察和研究碳钢经不同形式热处理后显微组织的特点。
2. 了解热处理工艺对钢组织和性能的影响。
二、概述表4-1 共析碳钢（T8）过冷奥氏体在不同温度转变的组织及性能铁碳合金经缓冷后的显微组织基本上与铁碳相图所预料的各种平衡组织相符合，但碳钢在不平衡状态，即在快冷条件下的显镜组织就不能用铁碳合金相图来加以分析，而应由过冷奥氏体等温转变曲线图——C曲线来确定。
图4-1为共析碳钢的C曲线图。
按照不同的冷却条件，过冷奥氏体将在不同的温度范围发生不同类型的转变。
通过金相显微镜观察，可以看出过冷奥氏体各种转变产物的组织形态各不相同。
共析碳钢过冷奥氏体在不同温度转变的组织特征及性能如表2-1所示。
图4-1 共析碳钢的C曲线三、钢的退火的正火组织亚共析成分的碳钢（如40、45钢等）一般采用完全退火，经退火后可得到接近于平衡状态的组织，其组织特征已在实验一中加以分析和观察。
过共析成分的碳素工具钢（如T10、T12钢等）一般采用球化退火，T12钢经球化退火后组织中的二次渗碳体及珠光体中的渗碳体都将变成颗粒状，如图2-2所示。
图中均匀而分散的细小粒状组织就是粒状渗碳体。
45钢经正火后的组织通常要比退火的细，珠光体的相对含量也比退火组织中的多，如图2-3所示，原因在于正火的冷却速度稍大于退火的冷却速度。
图4-2 T12钢球化退火组织图4-3 45钢经正火后的组织四、钢的淬火组织将45钢加热到760℃（即以上，但低于），然后在水中冷却，这种淬火称为不完全淬火。
根据Fe-Fe3C相图可知，在这个温度加热，部分铁素体尚未溶入奥氏体中，经淬火后将得到马氏体和铁素体组织。
在金相显微镜中观察到的是呈暗色针状马氏体基底上分布有白色块状铁素体，如图4-4所示。
45钢经正常淬火后将获得细针状马氏体，如图4-5所示。
由于马氏体针非常细小，在显微镜中不易分清。
若将淬火温度提高到1000℃（过热淬火），由于奥氏体晶粒的粗化，经淬火后将得到粗大针状马氏体组织，如图4-6所示。
常用金属材料显微组织观察实验报告
常用金属材料的显微组织观察一、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、金属材料的显微组织观察及分析1．几种常用合金钢的显微组织合金钢依合金元素含量的不同，可分为三种：合金元素总量小于5％的称为低合金钢；合金元素为5～10％的称为中合金钢；合金元素大于10％的称为高合金钢。
1）一般合金结构钢、合金工具钢都是低合金钢。
由于加入合金元素，铁碳相图发生一些变动，但其平衡状态的显微组织与碳钢的显微组织并没有本质的区别。
低合金钢热处理后的显微组织与碳钢的显微组织也没有根本的不同，差别只是在于合金元素都使C曲线右移(除Co外)，即以较低的冷却速度可获得马氏体组织。
40Cr钢经调质处理后的显微组织是回火索氏体。
GCrl5钢(轴承钢)840℃油淬低温回火试样的显微组织，与T12钢780℃水淬低温回火试样的显微组织也是一样的，都得到回火马氏体＋碳化物十残余奥氏体组织。
图1、16Mn-淬火-x400马氏体16Mn钢属于碳锰钢，碳的含量在0.16%左右。
16Mn钢的合金含量较少，焊接性良好，焊前一般不必预热。
加入合金元素锰，使C曲线右移，在淬火处理后，组织为马氏体组织。
但由于16Mn钢的淬硬倾向比低碳钢稍大，所以在低温下（如冬季露天作业）或在大刚性、大厚度结构上焊接时，为防止出现冷裂纹，需采取预热措施。
图2、16Mn-正火-x400铁素体索氏体16Mn属于低碳钢，碳含量<0.16%，正火后组织为F+S。
在400倍显微镜下，索氏体基本上不可分辨。
16Mn钢是目前我国应用最广的低合金钢。
广泛应用于各种板材、钢管。
图3、65Mn-等温淬火-400下贝氏体65Mn，锰提高淬透性，但Mn含量过大会导致过热现象。
特性：经热处理后的综合力学性能优于碳钢，65Mn 钢板强度、硬度、弹性和淬透性均比65号钢高。
但有过热敏感性和回火脆性。
应用：用作小尺寸各种扁、圆弹簧、座垫弹簧、弹簧发条，也可制作弹簧环、气门簧、离合器簧片、刹车弹簧及冷拔钢丝冷卷螺旋弹簧。
实验三 常见钢铁材料的显微组织观察
6
图 3-14 铁素体+珠光体
图 3-15 珠光体+网状分布的铁素体
18CrNiMo 具有较高强度、韧性和淬透性，适宜制作具有一定强韧性的汽车变速箱齿轮
以及轴类，原材料组织铁素体以及珠光体，呈枝晶状分布，如图 3-17 所示；因该钢具有良
好的淬透件，淬火后已经完全渗透，基体全为低碳马氏体，如图 3-18 所示。
高速钢淬火组织：淬火加热温度一般为 1260~1280℃，高温加热的目的是使较多的碳
化物溶解于奥氏体中，淬火后马氏体中合金元素含量高，回火后钢的硬度高且耐磨性好。淬
火采用油冷或空冷，其显微组织为马氏体＋未溶碳化物＋残余奥氏体。马氏体呈隐针状，其
针形很难显示出来，但可看出明显的奥氏晶界及分布于晶粒内的未溶碳化物，淬火后的硬度
B．针状马氏体是含碳量较高的钢淬火后得到的组织。在光学显微镜下，它呈竹叶状或 针状，针与针之间成一定的角度。最先形成的马氏体较粗大，往往横穿整个奥氏体晶粒，将 奥氏体晶粒加以分割，使以后形成的马氏体针的大小受到限制。因此，针状马氏体的大小不 一。同时有些马氏体有一条中脊线，并在马氏体周围有残留奥氏体。针状马氏体的硬度高而 韧性差。
B．下贝氏体是在片状铁素体内部沉淀有碳化物的两相混合物组织。它比淬火马氏体易 受浸蚀，在显微镜下呈黑色针状（见图 3-6）。在电镜下可以见到，在片状铁素体基体中分 布有很细的碳化物片，它们大致与铁素体片的长轴成 55~60°的角度。
C．粒状贝氏体是最近十几年才被确认的组织。在低、中碳合金钢中，特别是连续冷却 时（如正火、热轧空冷或焊接热影响区）往往容易出现，在等温冷却时也可能形成。它的形
约为 HRC61~62，见图 3-26 所示。
高速钢淬火后需经三次回火，其组织为回火马氏体、少量残余奥氏体，大块白色颗粒
常用金属材料显微组织观察实验报告
常用金属材料显微组织观察实验报告- 图文常用金属材料的显微组织观察一、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、金属材料的显微组织观察及分析1．几种常用合金钢的显微组织合金钢依合金元素含量的不同，可分为三种：合金元素总量小于5％的称为低合金钢；合金元素为5～10％的称为中合金钢；合金元素大于10％的称为高合金钢。
1）一般合金结构钢、合金工具钢都是低合金钢。
由于加入合金元素，铁碳相图发生一些变动，但其平衡状态的显微组织与碳钢的显微组织并没有本质的区别。
低合金钢热处理后的显微组织与碳钢的显微组织也没有根本的不同，差别只是在于合金元素都使C曲线右移(除Co外)，即以较低的冷却速度可获得马氏体组织。
40Cr钢经调质处理后的显微组织是回火索氏体。
GCrl5钢(轴承钢)840℃油淬低温回火试样的显微组织，与T12钢780℃水淬低温回火试样的显微组织也是一样的，都得到回火马氏体＋碳化物十残余奥氏体组织。
图1、16Mn-淬火-x400马氏体16Mn钢属于碳锰钢，碳的含量在0.16%左右。
16Mn钢的合金含量较少，焊接性良好，焊前一般不必预热。
加入合金元素锰，使C曲线右移，在淬火处理后，组织为马氏体组织。
但由于16Mn钢的淬硬倾向比低碳钢稍大，所以在低温下（如冬季露天作业）或在大刚性、大厚度结构上焊接时，为防止出现冷裂纹，需采取预热措施。
图2、16Mn-正火-x400铁素体索氏体16Mn属于低碳钢，碳含量<0.16%，正火后组织为F+S。
在400倍显微镜下，索氏体基本上不可分辨。
16Mn钢是目前我国应用最广的低合金钢。
广泛应用于各种板材、钢管。
图3、65Mn-等温淬火-400下贝氏体65Mn，锰提高淬透性，但Mn含量过大会导致过热现象。
特性：经热处理后的综合力学性能优于碳钢，65Mn 钢板强度、硬度、弹性和淬透性均比65号钢高。
但有过热敏感性和回火脆性。
实验二碳钢非平衡显微组织观察
实验二碳钢非平衡显微组织观察一、实验目的1. 观察和研究碳钢经不同形式热处理后显微组织的特点。
2. 研究和了解铁碳合金（碳钢）在非平衡状态下的显微组织形貌。
3. 了解热处理工艺对钢组织和性能的影响。
二、概述铁碳合金经缓冷后的显微组织基本上与铁碳相图所预料的各种平衡组织相符合。
但碳钢在不平衡状态，即在快冷条件下的显镜组织就不能用铁碳合金相图来加以分析，而应由过冷奥氏体等温转变曲线图—C曲线来确定。
图2-1为共析碳钢的C曲线图。
按照不同的冷却条件，过冷奥氏体将在不同的温度范围发生不同类型的转变。
通过金相显微镜观察，可以看出过冷奥氏体各种转变产物的组织形态各不相同。
共析碳钢过冷奥氏体在不同温度转变的组织特征及性能如表2-1所示。
表2-1 共析碳钢（T8）过冷奥氏体在不同温度转变的组织及性能图2-1 共析碳钢的C 曲线三、钢的退火的正火组织亚共析成分的碳钢（如40、45钢等）一般采用完全退火，经退火后可得到接近于平衡状态的组织，其组织特征已在实验一中加以分析和观察。
过共析成分的碳素工具钢（如T10、T12钢等）一般采用球化退火，T12钢经球化退火后组织中的二次渗碳体及珠光体中的渗碳体都将变成颗粒状，如图2-2所示。
图中均匀而分散的细小粒状组织就是粒状渗碳体。
45钢经正火后的组织通常要比退火的细，珠光体的相对含量也比退火组织中的多，如图2-3所示，原因在于正火的冷却速度稍大于退火的冷却速度。
图2-2 T12钢球化退火组织 图2-3 45钢正火后的组织四、钢的淬火组织将45钢加热到760℃（即1c A 以上，但低于3c A ），然后在水中冷却，这种淬火称为亚温淬火。
根据Fe-Fe 3C 相图可知，在这个温度加热，部分铁素体尚未溶入奥氏体中，经淬火后将得到马氏体和铁素体组织。
在金相显微镜中观察到的是呈暗色针状马氏体基底上分布有白色块状铁素体，如图2-4所示。
45钢经正常淬火后将获得细针状马氏体，如图2-5所示。
碳钢的热处理及非平衡组织观察
实验二碳钢的热处理及非平衡组织观察一、实验目的1. 了解退火、正火、淬火及回火等普通热处理的基本工艺与生产。
2. 认识碳钢典型的热处理组织，了解不同加热温度、不同冷却速度及不同回火温度对所得组织的影响。
二、实验内容实验一中我们研究了铁碳合金的平衡组织，即缓冷后的组织。
它完全符合铁碳状态图所得出的结果，而非平衡组织，通俗的理解就是在较快的冷速下所得到的组织，除退火外，正火、淬火或回火所得的组织都为不平衡组织。
1. 状态图可决定热处理的加热温度和可以进行哪一类热处理。
但热处理后的产物尚需视冷却速度而定，这样就需要运用过冷奥氏体等温转变曲线（C曲线）来决定。
而钢的回火后组织又必须结合钢的回火相变原理去理解。
图1为共析钢由TTT曲线推测过冷奥氏体连续冷却所获转变产物。
A1为临界线（727℃），Ms为马氏体转变开始温度。
以不同冷却速度进行冷却。
根据冷却曲线和“C”曲线相交的位置可以判断出奥氏体转变产物是什么组织。
V k——表示转变为马氏体的最小冷速。
V1——相当于退火冷速（炉冷），产物为片状珠光体。
V2——相当于正火冷速（空冷），产物为索氏体，索氏体也是α+Fe3C的机械混合物，与珠光体不同的是其片状较细，在放大倍数较高的显微镜观察时可以分辨清楚（一般800～1000倍）V3——相当于在油中冷却，产物为屈氏体+马氏体。
屈氏体也是α+Fe3C的机械混合物只是片状更细，故要在更高放大倍数下才能分辨。
普通金相显微镜分辨不清，呈黑色团块状。
V4——相当于在水中冷却（淬火），产物为马氏体+残余奥氏体。
马氏体（M）是碳在α—Fe中的过饱和固溶体，其组织特征呈亮白色针状。
针与针之间的夹角一般为60°或120°，针的粗细与原来γ的晶粒度有密切的关系。
若选取热处理加热温度过高，则由于γ晶粒很粗大，淬火后的M针也粗大。
这种情况下钢的韧性很低。
正常淬火温度下，M针应很细，呈隐针状。
钢在淬火后常保留某些未转变的奥氏体，称为残余奥氏体，它与一般的奥氏体没有什么区别。
常见金属材料的组织与性能分析
常用金属材料的组织与性能分析一、实验目的:1、观察和研究各种不同类型常用金属材料的显微组织特征。
2、掌握成分、显微组织对性能的影响关系。
二、实验设备与材料:金相显微镜（MC006 4X1）视频图像处理金相显微镜（4XC-ST）计算机（成像、分析软件）常用金属材料的标准金相试样三.实验前思考问题:1、铁碳合金相图，不同碳钢的组织变化及其显微组织特征。
2、实验五钢的热处理，同一种钢材，不同的热处理下为什么性能出现较大的变化。
3、常用的金属材料有哪些。
四、实验内容:1、铁碳合金的平衡组织观察铁碳合金的平衡组织是指铁碳合金在极为缓慢的冷却条件下（如退火）得到的组织。
可以根据Fe-Fe3C相图來分析其在平衡状态下的显微组织。
铁碳合金主要包括碳钢和白口铸铁，其室温组成相由铁素体和渗碳体这两个基本相所组成。
由于含碳量不同，铁素体和渗碳体的相对数量、析出条件及分布状况均有所不同，因而呈现不同的组织形态。
各种铁碳合金在室温下的显微组织铁碳合金在金相显微镜下具有下面四种基本组织：铁素体(F)是碳溶解于a-Fe中的间隙固溶体。
工业纯铁用4%硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下呈现明亮的等轴晶粒；亚共析钢中铁素体呈白色块状分布；当含碳量接近共析成分时，铁素体则呈现断续的网状分布于珠光体周围。
渗碳体(Fe3C)是铁与碳形成的金属间化合物，其含碳量为6.69%, 质硬而脆，耐蚀性强，经4%硝酸酒精浸蚀后，渗碳体任呈亮白色，而铁素体浸蚀后呈灰白色，由此可区别铁素体和渗碳体。
渗碳体可以呈现不同的形态：一次渗碳体直接由液体中结晶出，呈粗大的片状；二次渗碳体由奥氏体中析出，常呈网状分布于奥氏体的晶面；三次渗碳体由铁素体中析出，呈不连续片状分布于铁素体晶界处，数量极微，可忽略不计。
珠光体(P)是铁素体和渗碳体呈层片状交替排列的机械混合物。
经4%硝酸酒精浸蚀后，在不同放大倍数的显微镜下可以看到具有不同特征的珠光体组织。
当放大借数较低时，珠光体中的渗碳体看到的只是一条黑线, 甚至珠光体片层因不能分辨而呈黑色。
实验三 焊接接头金相组织观察
实验四焊接接头金相组织观察一、实验目的1. 观察与分析焊缝的各种典型结晶形态；2. 掌握碳钢焊接接头各区域的组织变化。
二、实验设备及材料1. 粗细金相砂纸；2. 平板玻璃；3. 吹风机；4. 4%硝酸酒精溶液、脱脂棉；5. 金相显微镜；6. 碳钢焊接接头试块；7. 典型金相照片。
三、实验原理焊接接头由焊缝、熔合区和热影响区组成。
熔化焊是利用能量高度集中的热源，将被焊金属和填充材料快速熔化，然后冷却结晶而形成牢固接头。
在该过程中，焊接接头各部分经受了不同的热循环，因而获得的组织不同，从而直接导致机械性能的变化。
因此，了解焊接接头组织变化的规律，对于控制焊接质量有重要的意义。
1. 焊缝凝固时的结晶形态(1) 焊缝的交互结晶焊后联接处的母材和焊缝金属具有交互结晶的特征，图1所示为母材和焊缝金属交互结晶示意图。
由图可见，焊缝由熔池金属结晶凝固形成的，由于熔池金属冷却速度快且在运动状态下结晶，因此形成的组织为非平衡组织。
焊接熔池金属开始凝固时，多数情况下晶粒从熔合区半熔化的晶粒上以柱状晶形态联生长大，长大的主方向与最大散热方向一致。
图1焊缝金属的交互结晶示意图(2) 焊缝的结晶形态根据成分过冷的结晶理论，合金的结晶形态与溶质的浓度C0、结晶速度(或晶粒长大速度)R和温度梯度G有关。
C0、R和G对结晶形态的影响如图2所示。
由图可见，①当R和G不变时，随着C0增大，成分过冷程度增加，结晶形态将由平面晶转变为胞状晶、胞状树枝晶、树枝状晶、等轴晶；②当C0一定时，R越快，成分过冷程度越大，结晶形态逐渐由平面晶转变为胞状晶、树枝状晶及等轴晶；③当C0和R一定时，随着G增大，成分过冷程度减小，结晶形态将由等轴晶转变为树枝晶，最后为平面晶。
由于熔池各部位成分过冷不同，凝固结晶形态也有所不同。
在焊接熔池的熔化边界上，G较大，R很小，因此该处的成分过冷程度最图2 C0、R和G对结晶形态的影响小。
从熔化的边界处到焊接缝中心G逐渐变小，R却逐渐增大，且在焊缝中心处，G最小，R最大，故该处成分过冷程度最大。
材料科学实验-非平衡组织观察分析实验小报告
非平衡组织观察分析实验小报告
实验目的：
1. 了解钢的热处理工艺：退火、正火、淬火、回火；
2. 了解加热温度、冷却速度、回火温度等主要因素对热处理后组织的影响；
3. 观察分析碳钢热处理后的显微组织。
实验内容：
观察分析碳钢热处理后的显微组织，并采集图像、添加标尺。
实验结果：
45钢860°C气冷索氏体+铁素体
组织特征：细小黑色片层状索氏体和白色的铁素体镶嵌分布
45钢860°C油淬马氏体+屈氏体
组织特征：针状马氏体晶粒呈块状，晶界处夹杂黑色的片层状屈氏体45钢860°C水淬马氏体
组织特征：马氏体呈黑色针状
45钢860°C水淬+600°C回火回火索氏体
组织特征：片层的白色铁素体与渗碳体（被腐蚀呈黑色）的双相混合组织T12钢760°C球化退火马氏体+二次渗碳体+残余奥氏体
组织特征：黑色针状马氏体上均匀分布的球状白色碳化物的组织
T12钢780°C水淬+200°C回火球化体
组织特征：层片状珠光体上均匀镶嵌球状的白色渗碳体T12钢1100°C水淬马氏体+残余奥氏体
组织特征：黑色羽毛状。
热处理后碳钢显微组织的观察和分析
热处理后一、实验目的•观察和分析碳钢经不同热处理后的显微组织特征。
•了解不同热处理工艺对碳钢组织和性能的影响。
二、实验原理概述钢在热处理条件下所得到的组织与钢的平衡组织有很大差别。
退火、正火、淬火的冷却速度不同，会使钢得到不同的组织，其力学性能或物理性能也不同。
本实验主要观察过冷奥氏体在不同等温温度范围内转变产物的组织。
根据C曲线可知，奥氏体在冷却过程中将得到不同的组织。
碳钢经热处理后的组织是：退火、正火后可得到接近平衡的组织，淬火后的组织为不平衡组织。
•钢的退火组织•钢的正火组织•钢的淬火组织•钢淬火后的回火组织•钢的退火组织完全退火热处理工艺主要适用于亚共析钢(如40钢和45钢),经完全退火后钢的组织接近于平衡状态的组织。
45钢的退火组织如图1所示，为铁素体加珠光体。
过共析钢一般采用球化退火热处理工艺，T12钢经球化退火后的组织如图2所示。
二、实验原理概述25μm图1 45钢的退火组织白色有晶界的颗粒状为铁素体，黑色或层片状的为珠光体。
二、实验原理概述20μm 图2 T12钢球化退火组织组织中的二次渗碳体和珠光体中的渗碳体都呈球状或粒状（图中均匀分布的细小粒状组织）。
二、实验原理概述•钢的正火组织由于正火的冷却速度大于退火的冷却速度，因此，在相同碳含量的情况下，正火后得到的金相组织一般要比退火后的组织细，珠光体的相对含量也比退火组织中的相对要多。
45钢正火后的金相组织如图3所示。
二、实验原理概述图3 45钢的正火组织二、实验原理概述•钢的淬火组织(1)贝氏体组织贝氏体是在等温淬火条件下得到的淬火组织，根据转变温度的不同，贝氏体分为两种类型：在500-350℃之间的转变产物为上贝氏体；在350℃～Ms之间的转变产物为下贝氏体。
20μm图4 上贝氏体组织上贝氏体是由成簇的平行排列的板条状铁素体和沿其边界分布的细条状渗碳体所组成，其形态就像羽毛，所以又称之为羽毛状贝氏体。
20μm图5 下贝氏体组织下贝氏体是铁素体呈针片状并互成一定角度，在铁素体的针片上分布着碳化物短针，在光学显微镜下下贝氏体成黑色针片状组织，如图5所示。
铁碳合金非平衡组织观察与分析课件
功能材料与器件开发
功能材料与器件在现代科技领域具有广泛的应用前景，如 电子信息、新能源、生物医疗等。通过观察和分析铁碳合 金的非平衡组织，可以为功能材料与器件的开发提供新的 思路和方法。
定义
铁碳合金是由铁元素和碳元素组 成的合金，是钢和铸铁的统称。
分类
根据碳含量，铁碳合金可分为低 碳钢、中碳钢和高碳钢；根据生 产工艺，可分为铸铁和锻钢。
铁碳合金的相图
01
铁碳相图是表示铁碳合金在不同 温度和成分下组织状态变化的图 谱，是研究铁碳合金的基础。
02
相图中的点和线分别代表不同的 组织状态，如液相、奥氏体、铁 素体、渗碳体等。
2023-2026
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铁碳合金非平衡组织 观察与分析课件
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目 录
• 铁碳合金基础知识 • 非平衡组织形成机理 • 非平衡组织观察技术 • 非平衡组织分析方法 • 非平衡组织的性能与优化 • 非平衡组织的实际应用
PART 01
铁碳合金基础知识
铁碳合金的定义与分类
溶质再分配与微观偏析
在非平衡凝固过程中，溶质再分配导 致微观偏析。
微观偏析程度与冷却速度、溶质元素 种类和浓度有关。
溶质富集和贫瘠区域的形成，影响组 织结构和性能。
PART 03
非平衡组织观察技术
金相显微镜观察
观察材料表面形貌
金相显微镜能够观察金属 材料的表面形貌，如晶粒 大小、相界等。
确定组织组成
通过金相显微镜观察，可 以识别铁碳合金中的不同 相，如铁素体、奥氏体、 渗碳体等。
金相组织观察实验报告范文
金相组织观察实验报告范文实验一金属材料显微分析的基本方法一、实验目的：了解金相显微镜的构造、原理及使用规则；掌握金相显微试样制备的基本操作方法。
通过观察，熟悉铁碳合金在平衡状态下的显微组织；了解并掌握铁碳合金中的相及组织组成物的本质、形态及分布特征；分析并掌握平衡状态下铁碳合金的组织和性能之间的关系。
二、实验概述：金相分析是研究工程材料内部组织结构的主要方法金相显微分析法：材料的组织和缺陷的方法。
利用金相显微镜在专门制备的试样上观察1.金相显微镜的构造、原理及使用；2.金相显微试样的制备方法。
为了能够在金相显微镜下真实地、清楚地观察到金属内部的显微组织，需要精心地制备金相显微试样。
金相试样的制备过程主要步骤有：取样磨制抛光浸蚀镶嵌本实验金相试样制备过程的步骤如下:砂纸磨抛光剂抛光机浸蚀剂吹吹风显微镜磨制抛光浸蚀吹干观察水清洗水清洗酒精清洗3.观察碳钢和白口铸铁的平衡组织分析各种相组分和组织组成物的特征碳钢：亚共析钢、共析钢、过共析钢白口铸铁：亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁相或组织：铁素体、渗碳体、珠光体、莱氏体区分：铁素体与渗碳体、各种渗碳体实验概述：金相显微试样的制备方法磨制方法砂纸平铺在玻璃板上，一手按住砂纸，另一手握住试样，使试样磨面朝下并与砂纸接触，在轻微压力作用下向前推行磨制。
磨制以“单程单向”方式重复进行。
在调换下一号更细的砂纸时，应将试样上的磨屑和砂粒清除干净，并使试样的磨制方向调转90°实验概述：金相显微试样的制备方法实验概述：金相显微试样的制备方法抛光目的：去除细磨时遗留下的细微磨痕，以获得光亮而无磨痕的镜面方法：机械抛光电解抛光化学抛光本实验采用机械抛光方法。
实验概述：金相显微试样的制备方法浸蚀目的：使试样磨面的显微组织显露出来，便于观察分析。
光滑镜面在显微镜下只能看到一片光亮，除某些非金属夹杂物、石墨、孔洞、裂纹外，无法辨别出各种组织组成物及其形态特征。
碳钢的热处理及非平衡组织观察
碳钢的热处理及非平衡组织观察碳钢是指含有0.02%至2.11%碳的铁碳合金，是最常见的钢材之一、热处理是通过加热和冷却等工艺来改变材料的物理和力学性能的过程。
在碳钢的热处理中，常见的工艺包括退火、正火、淬火和回火等，各个工艺对应的非平衡组织观察也有所不同。
首先是退火工艺。
退火是将钢材加热到一定温度，然后缓慢冷却的过程。
通过退火处理，碳钢中的过饱和固溶体会形成晶粒，同时还能消除应力和负的显微组织。
在退火过程中，可以观察到一些非平衡组织。
例如，在较高温度下（通常在固溶体区域内），钢材中的过饱和固溶体形成的亚结构可以通过电子显微镜进行观察。
此外，通过退火处理，钢材中的非均匀位错分布和析出相等也可以被观察到。
其次是正火工艺。
正火是将钢材加热到一定温度，然后用适当速度冷却的过程。
正火处理在提高材料硬度和强度方面非常有效。
在正火过程中，可以观察到非平衡组织的形成。
例如，在冷却速率较高的情况下，钢材中会形成马氏体，在金相显微镜下可以观察到马氏体的形貌和分布。
此外，正火处理还可以导致一些晶体缺陷的形成，如晶界偏析、位错堆积等，这些缺陷可以通过电子显微镜和X射线衍射来观察。
然后是淬火工艺。
淬火是将钢材加热至临界温度以上，然后迅速冷却的过程。
淬火处理可以获得高硬度和高强度的钢材。
在淬火过程中，可以观察到许多非平衡组织。
例如，在冷却速率非常快的情况下，钢材中的奥氏体会发生相变，形成马氏体。
在金相显微镜下，可以观察到马氏体的形貌和分布，并通过衍射技术来分析其结构。
最后是回火工艺。
回火是将淬火后的钢材再次加热至较低温度，然后适当冷却的过程。
回火处理可以改善淬火后的钢材的韧性和稳定性。
在回火过程中，可以观察到一些非平衡组织的形成和变化。
例如，在回火温度较高的情况下，马氏体会开始分解，形成回火马氏体和残留奥氏体。
通过金相显微镜和衍射技术，可以观察到这些非平衡组织的形貌和分布，并进一步分析其对材料性能的影响。
综上所述，碳钢的热处理对材料的物理和力学性能具有显著的影响。
铁碳合金非平衡组织观察
B粒状
4%硝酸酒精溶液
1 45钢正火（S+F）
2 45钢840℃水淬（混合M）
3 45钢840℃油淬（淬火M+T）
4 45钢760℃水淬（淬火M+F）
5 45钢840℃水淬400 ℃ 回火（回火T）
6 45钢840℃水淬650 ℃ 回火（回火S）
7 T12钢球化退火（球状P⇒F+粒状K）
8 T12钢780℃水淬（淬火M+K+ A´ ）
9 T12钢 780℃水淬 200 ℃回火（回火M+K+ A´ ）
10 T12钢920℃水淬（粗大M+A´）
11 高碳钢（T12钢）魏氏组织
12 中碳钢（45钢）魏氏组织
13 低碳钢（20钢）板条M组织
14 65Mn钢等温淬火（上B ）组织
10
T12钢
920℃水淬
粗大M +A´
4%硝酸酒精溶液
11
T12钢
正火
魏氏组织（W） 4%硝酸酒精溶液
12
45钢
锻后空冷
魏氏组织W
4%硝酸酒精溶液
13
20钢
920℃水淬
板条M
4%硝酸酒精溶液
14
65Mn钢 等温淬火
B上
4%硝酸酒精溶液
15
GCr15钢 等温淬火
B下
4%硝酸酒精溶液
16
20CrMnTi 正火
15 GCr15钢等温淬火（下B ）组织
16 20CrMnTi钢950 ℃正火 （B粒状）组织
M形成
A′
片状M
Fe—Fe3C合金平衡相图
共
析
工
钢
业
纯
实验三 碳钢非平衡显微组织观察实验报告
羽毛球为上贝氏体，基体为索氏体或淬火马氏体和残余奥氏体。
13
65Mn
320℃等温淬火
下贝氏体
黑色针状为下贝氏体，白色基体为淬火马氏体和残余奥氏体。
14
20钢
淬火
低碳马氏体
成束的板条状为低碳马氏体，白色为残余奥氏体
19
GCr15
淬火及高温回火
回火索氏体
颗粒状为碳化物，其余为铁素体
每组领取一套样品，在指定的金相显微镜下进行观察。
四、实验报告要求
1.根据Fe-Fe3C相图和奥氏体等温转变曲线分析实验中四种材料获得相应组织的原因。
实验三碳钢非平衡组织观察实验报告
一、实验目的
1.观察碳钢经不同形式热处理后显微组织的特点。
2.领会奥氏体等温转变曲线对实际生产的意义。
二、实验设备及材料
1.金相显微镜
2.金相图谱
3.金相试样
三、实验内容
观察下表几种钢材热处理后的组织。
表1钢材热处理后的组织编号材料 Nhomakorabea状态
组织
说明
12
65Mn
420℃等温淬火
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实验三碳钢的非平衡组织及常用金属材料显微组织观察实验目的概述实验内容实验方法实验报告思考题一、实验目的1. 观察碳钢经不同热处理后的显微组织。
2. 熟悉碳钢几种典型热处理组织——M、T、S、M回火、T回火、S回火等组织的形态及特征。
3. 熟悉铸铁和几种常用合金钢、有色金属的显微组织。
4. 了解上述材料的组织特征、性能特点及其主要应用。
TOP二、概述1. 碳钢热处理后的显微组织碳钢经退火、正火可得到平衡或接近平衡组织，经淬火得到的是不平衡组织。
因此，研究热处理后的组织时，不仅要参考铁碳相图，而且更主要的是参考钢的等温转变曲线(C曲线)。
为了简便起见，用C曲线来分析共析钢过冷奥氏体在不同温度等温转变的组织及性能（见表3-1）。
在缓慢冷时(相当于炉冷，见图2-3中的V1)应得到100%的珠光体；当冷却速度增大到V2。
时(相当于空冷)，得到的是较细的珠光体，即索氏体或屈氏体；当冷却速度增大到V3时(相当于油冷)，得到的为屈氏体和马氏体；当冷却速度增大至V4、V5，(相当于水冷)，很大的过冷度使奥氏体骤冷到马氏体转变开始点(Ms)后，瞬时转变成马氏体。
其中与C曲线鼻尖相切的冷却速度(V4)称为淬火的临界冷却速度。
转变类型组织名称形成温度范围／℃显微组织特征硬度(HRC)珠光体型相变珠光体(P)>650在400～500X金相显微镜下可以观察到铁索体和渗碳体的片层状组织～20(HBl80～200)索氏体(S)600～650在800一]000X以上的显微镜下才能分清片层状特征，在低倍下片层模糊不清25～35屈氏体(T)550～600用光学显微镜观察时呈黑色团状组织，只有在电子显徽镜(5000～15000X)下才能看出片层状35—40贝氏体型相变上贝氏体(B上)350～550在金相显微镜下呈暗灰色的羽毛状特征40—48下贝氏体(BT)230～350在金相显微镜下呈黑色针叶状特征48～58马氏体型相变马氏体(M)<230在正常淬火温度下呈细针状马氏体(隐晶马氏体)，过热淬火时则呈粗大片状马氏体60～65亚共析钢的C曲线与共析钢相比，只是在其上部多了一条铁素体先析出线，当奥氏体缓慢冷却时(相当于炉冷，如图2-3中V1：)，转变产物接近平衡组织，即珠光体和铁素体。
随着冷却速度的增大，即V3>V2>V，时，奥氏体的过冷度逐渐增大，析出的铁素体越来越少，而珠光体的量逐渐增加，组织变得更细，此时析出的少量铁素体多分布在晶粒的边界上。
因此，V1的组织为铁素体+珠光体；V2的组织为铁素体+索氏体；V3，的组织为铁素体+屈氏体。
当冷却速度为V4，时，析出很少量的网状铁素体和屈氏体(有时可见到少量贝氏体)，奥氏体则主要转变为马氏体和屈氏体(如图3-3)；当冷却速度V5，超过临界冷却速度时，钢全部转变为马氏体组织(如图3-6，3-7)。
过共析钢的转变与亚共析钢相似，不同之处是后者先析出的是铁素体，而前者先析出的是渗碳体。
① 珠光体（P）珠光体的组织形态主要有两种：片状珠光体和颗粒状珠光体。
片状珠光体由一片片相互交错排列的铁素体和渗碳体所组成形成珠光体的先行条件是事先形成均匀的奥氏体，而后缓慢冷却在A1以下附近温度形成。
片状珠光体似手指纹的层状结构，它是一层铁素体和一层渗碳体的机械混合物（见图3-1）。
颗粒状珠光体是在铁素体的基体上分布着细小颗粒状的渗碳体的球化组织（见图3-2）。
图3-1片状珠光体500×4%硝酸酒精图3-2 颗粒状珠光体500×4%硝酸酒精② 索氏体(s) 是铁素体与渗碳体的机械混合物。
其片层比珠光体更细密，在高倍(700倍以上)显微放大时才能分辨(见图3-3)。
③ 屈氏体(T) 也是铁素体与渗碳体的机械混合物，片层比索氏体还细密，在一般光学显微镜下也无法分辨，只能看到如墨菊状的黑色形态。
当其少量析出时，沿晶界分布，呈黑色网状，包围着马氏体；当析出量较多时，呈大块黑色团状，只有在电子显微镜下才能分辨其中的片层(见图3-4)。
图3-3 索氏体500×4%硝酸酒精图3-4 屈氏体+马氏体500×4%硝酸酒精④ 贝氏体(B) 为奥氏体的中温转变产物，它也是铁素体与渗碳体的两相混合物。
在显微形态上，主要有三种形态；a. 上贝氏体是由成束平行排列的条状铁素体和条间断续分布的渗碳体所组成的非层状组织。
当转变量不多时，在光学显微镜下为成束的铁素体条向奥氏体晶内伸展，具有羽毛状特征。
在电镜下，铁素体以几度到十几度的小位向差相互平行，渗碳体则沿条的长轴方向排列成行，(如图3-5)。
b. 下贝氏体是在片状铁素体内部沉淀有碳化物的两相混合物组织。
它比淬火马氏体易受浸蚀，在显微镜下呈黑色针状(见图3-6)。
在电镜下可以见到，在片状铁素体基体中分布有很细的碳化物片，它们大致与铁素体片的长轴成55～60°的角度。
c. 粒状贝氏体是最近十几年才被确认的组织。
在低、中碳合金钢中，特别是连续冷却时(如正火、热轧空冷或焊接热影响区)往往容易出现，在等温冷却时也可能形成。
它的形成温度范围大致在上贝氏体转变温度区的上部，由铁素体和它所包围的小岛状组织所组成。
图3-5上贝氏体+马氏体500×图3-6 下贝氏体500×4%硝酸酒精⑤ 马氏体(M) 是碳在αFe中的过饱和固溶体。
马氏体的形态按含碳量主要分两种，即板条状和针状(见图3-7、3-8所示)；a. 板条状马氏体一般为低碳钢或低碳合金钢的淬火组织。
其组织形态是由尺寸大致相同的细马氏体条定向平行排列组成马氏体束或马氏体领域。
在马氏体束之间位向差较大，一个奥氏体晶粒内可形成几个不同的马氏体领域。
板条马氏体具有较低的硬度和较好的韧性。
b. 针状马氏体是含碳量较高的钢淬火后得到的组织。
在光学显微镜下，它呈竹叶状或针状，针与针之间成一定的角度。
最先形成的马氏体较粗大，往往横穿整个奥氏体晶粒，将奥氏体晶粒加以分割，使以后形成的马氏体片的大小受到限制。
因此，针状马氏体的大小不一。
同时有些马氏体有一条中脊线，并在马氏体周围有残留奥氏体。
针状马氏体的硬度高而韧性差。
图3-7 板条状马氏体500×图3-8 针状马氏体1600×⑤ 残余奥氏体(A残) 是含碳量大于0.5％的奥氏体淬火时被保留到室温不转变的那部分奥氏体。
它不易受硝酸酒精溶液的浸蚀，在显微镜下呈白亮色，分布在马氏体之间，无固定形态。
2. 回火组织与性能① 回火马氏体。
是低温回火(150～250℃)组织。
它仍保留了原马氏体形态特征。
针状马氏体回火析出了极细的碳化物，容易受到浸蚀，在显微镜下呈黑色针状。
低温回火后马氏体针变黑，而残余奥氏体不变仍呈白亮色(如图3-10所示)。
低温回火后可以部分消除淬火钢的内应力，增加韧性，同时仍能保持钢的高硬度。
② 回火屈氏体。
是中温回火(350—500℃)组织。
回火屈氏体是铁素体与粒状渗碳体组成的极细混合物。
铁素体基体基本上保持了原马氏体的形态(条状或针状)，第二相渗碳体则析出在其中，呈极细颗粒状，用光学显微镜极难分辨(如图3-11所示)。
中温回火后有很好的弹性和一定的韧性。
图3-10 回火马氏体(黑色针状)+残余奥氏体图3-11 回火屈氏体1000×(白色区域)500×③ 回火索氏体；是高温回火(500～650℃)组织。
回火索氏体是铁素体与较粗的粒状渗碳体所组成的机械混合物。
碳钢回火索氏体中的铁素体已经通过再结晶，呈等轴细晶粒状。
经充分回火的索氏体已没有针的形态。
在大于500倍的光镜下，可以看到渗碳体微粒(如图3-12所示)。
回火索氏体具有良好的综合机械性能。
应当指出，回火屈氏体、回火索氏体是淬火马氏体回火时的产物，它们的渗碳体是颗粒状的，且均匀地分布在铁素体基体上；而淬火索氏体和淬火屈氏体是奥氏体过冷时直接形成的，其渗碳体是呈片状。
回火组织较淬火组织在相同的硬度下具有较高的塑性与韧性。
图3-12 回火索氏体500×3. 铸铁铸铁是工业上广泛应用的一种铸造金属材料，它是以Fe-C-Si为主的多元铁基合金，其含碳量大于2.11％。
铸铁的熔点比较低，具有良好的铸造性能，通过采用冶金控制能够得到比较高的强度，和某些其它合金不易得到的特殊性能。
按铸铁在结晶过程中石墨化程度不同，可分为白口铸铁（其组织具有莱氏体特征而没有游离的石墨，即全部碳均以碳化物的形式存在于铸铁中）、灰口铸铁（碳全部或大部以片状石墨的形式存在于铸铁中）和麻口铸铁（其组织特征介于白口铸铁与灰口铸铁之间），即表面为白口铸铁，中心为灰口铸铁；白口铸铁和麻口铸铁由于有莱氏体组织存在，因而有较大的脆性，在工业上很少应用。
根据铸铁中石墨的形态、大小和分布情况不同，铸铁分为灰口铸铁（石墨呈片状）、可锻铸铁（石墨呈团絮状）和球墨铸铁（石墨呈球状）；根据石墨化第三阶段发展程度不同，铸铁的基体可有三种，即珠光体、珠光体加铁素体、铁素体，而珠光体基体的铸铁强度最高。
石墨的强度和塑性几乎为零，所以通常把铸铁看成是布满裂纹和空洞的钢。
因而铸铁的强度和塑性比较低，并且石墨的数量愈多，尺寸愈大、分布愈不均匀，石墨对基体的割裂作用愈大，铸铁的性能也愈差。
① 灰口铸铁根据基体组织的不同，灰口铸铁可分为：铁素体灰口铸铁，铁索体十珠光体灰口铸铁，珠光体灰口铸铁。
图3-13所示，为铁素体灰口铸铁的显微组织，其中石墨呈灰色条片状分布在亮白色的铁素体基体上。
图3-14所示，为铁素体十珠光体灰口铸铁的显微组织，其中除灰色条片状石墨外，暗黑色团块为珠光体，亮白色部分为铁素体。
图3-15所示，为珠光体灰口铸铁的显微组织，其中石墨呈灰色条片状，基体为珠光体。
图3-13 铁素体十粗大石墨片图500×3-14 铁素体十珠光体+粗大石墨片500×图3-15 珠光体十粗片状石墨500×图3-16 铁素体十球状石墨500×图3-17铁素体+珠光体+球状石墨500×图3-18珠光体+球状石墨500×② 球墨铸铁球墨铸铁是一种铸态下呈现球状石墨的铸铁。
当向铸态中加入球化剂（纯镁、稀土镁等合金）和孕育剂（硅铁或硅钙合金），则可改变铸铁的共晶特性。
一般灰铁在共晶转变时，液相既与奥氏体又与石墨接触，所以石墨呈片状生成。
加镁铸铁在共晶转变时，它只与奥氏体接触，在石墨周围形成奥氏体外壳，当铸件凝固后碳是通过周围的奥氏体外壳向石墨堆集，使石墨均匀生长成球状。
由于石墨呈球状对基体的削弱作用最小，使球墨铸铁的金属基体强度利用率高达70％～90％(灰口铸铁只达30％左右)，因而其机械性能远远优于普通灰口铸铁和可锻铸铁。
图3-16所示，为铁素体基体球墨铸铁的显微组织，其中亮白色晶粒为铁索体基体，灰色球状为石墨。