实验十二 球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁的组织观察与检验

实验十二球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁的组织观察与检验(验证性)

一、实验目的及要求

1．了解球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁的金相组织和检验方法。

2．能够对球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁的各项检验内容进行正确的评定。

二、实验原理

（一）球墨铸铁

球墨铸铁的石墨呈球状或接近球状，一般可分为普通球墨铸铁、高强度合金球墨铸铁和特殊性能球墨铸铁。球墨铸铁中的石墨和基体组织的检验是球墨铸铁生产的主要环节。

1、球墨铸铁的石墨及其检验

（1）石墨形态

是指单颗石墨的形状。由GB/T 9441-1988《球墨铸铁金相检验》标准根据石墨面积率值将球墨铸铁的石墨形态分为球状、团状、团絮状、蠕虫状和片状，见表8-6和《钢铁金相图谱》图8-110（球墨铸铁铸造状态的石墨呈聚集分布的蠕虫状和球状、团状，大的团状石墨呈开花状球化率评定为6级）所示。

（2）石墨球化率及其确定由GB/T 9441-1988《球墨铸铁金相检验》标准将球墨铸铁石墨球化率分为1～6级。

（3）石墨大小国家标准中将石墨的大小分为6级。

2、球墨铸铁的基体组织及其检验

球墨铸铁铸态下的基体组织为铁素体和珠光体。退火时能得到铁素体基体组织（一般呈牛眼状），正火得到珠光体基体组织，基体组织中可能出现碳化物和磷共晶。一些合金球墨铸铁中会出现马氏体、奥氏体或贝氏体组织。

对球墨铸铁的铸态和正火、退火态的基体组织的检验按照GB/T 9441-1988《球墨铸铁金相检验》进行。内容包括：

（1）珠光体粗细和珠光体数量球墨铸铁的珠光体一般呈片状。按片间距将珠光体分为粗片状珠光体、片状珠光体、细片状珠光体。国家标准中将珠光体的数量分为十二级。

（2）分散分布的铁素体数量球墨铸铁中的铁素体分为块状或网状分布。国家标准中按块状和网状两个系列各分为六级：依次为铁5、铁10、铁15、铁20、铁25和铁30（铁素体数量的体积分数的近似值）。

（3）磷共晶数量球墨铸铁中的磷共晶多为奥氏体、磷化铁和渗碳体组成的三元磷共晶。国家标准中的磷共晶数量分为五级，依次为磷0.5、磷1、磷1.5、磷2、磷3。

（4）渗碳体数量国家标准中将渗碳体数量分为五级，依次为渗1、渗2、渗3、渗4、渗5。

3、球墨铸铁等温淬火的组织及检验

（1）等温淬火组织当等温温度较低时得到的组织为针状贝氏体，也称为下贝氏体。当等温温度较高时得到的组织为羽毛状贝氏体，也称为上贝氏体。

（2）贝氏体长度按照标准JB/T 3021-1981分为五级。

（3）白区数量所谓白区是指球墨铸铁经等温淬火后，集中分布在共晶团边界上尚未转变的残余奥氏体和淬火马氏体。经侵蚀后呈白色断续网络状。按照标准JB/T 3021-1981分为四级。

（4）铁素体数量按照标准JB/T 3021-1981分为三级。

4、几种常见的铸造缺陷

（1）球化不良和球化衰退：显微特征是除球状石墨外，出现较多蠕虫状石墨。

（2）石墨漂浮：特征是石墨大量聚集，往往呈开花状，常见于铸件的上表面或泥芯的下表面。

（3）夹渣：一般是指成聚集分布的硫化物和氧化物。

（4）缩松：是指在显微镜下见到的微观缩孔，分布在共晶团边界上，呈向内凹陷的黑洞。（5）反白口：特征是在共晶团的边界上出现许多呈一定方向排列的针状渗碳体。

（二）可锻铸铁

可锻铸铁是将铸态白口铸铁毛坯经过石墨化或脱碳处理而获得的铸铁，具有较高的强度及良好的塑性和韧性，故又称延展性铸铁。但是可锻铸铁不可锻。我国应用最多的是黑心铁素体可锻铸铁，其组织是团絮状石墨和铁素体。

1、黑心可锻铸铁的石墨及检验

（1）石墨形状

常见的石墨形状有：

团球状－石墨较致密，外形近似圆形，边界凹凸；

团絮状－似棉絮，外形较不规则，如《钢铁金相图谱》图8-166（KTH300-06铸铁石墨化退火组织为团絮状石墨）所示；

絮状－石墨较团絮状松散，如《钢铁金相图谱》图8-169，（KTH300-06铸铁高温退火组织为絮状石墨）所示；

蠕虫状－石墨松散，似蠕虫状石墨聚集，如《金属材料金相图谱》图1-4-10所示；

枝晶状－石墨由较多细小短片状、点状聚集而成，呈树枝状，如《金属材料金相图谱》图1-4-8所示。根据JB/T 2122-1977《铁素体可锻铸铁金相检验》标准石墨形状分为五级。（2）石墨分布分为3级。1级为石墨均匀或较分布。2级为石墨分布不均匀，但无方向性。3级为石墨有方向性分布。

2、黑心可锻铸铁的基体组织及检验

主要是对珠光体和渗碳体及表皮层厚度的检验。

（1）珠光体残余量按照JB/T 2122-1977《铁素体可锻铸铁金相检验》标准分为五级。（2）渗碳体残余量

（3）表皮层厚度是指出现在铸件外缘的珠光体层或铸件外缘的无石墨铁素体层。按照JB/T 2122-1977《铁素体可锻铸铁金相检验》标准分为四级。

（三）蠕墨铸铁

蠕墨铸铁的石墨结构处于灰铸铁的片状石墨和球墨铸铁的球状石墨之间，特征是石墨的长和厚之比较小，在光学显微镜下，片厚且短，两端部圆钝。

蠕墨铸铁的金相检验包括蠕化率和基体组织（珠光体的数量）的检验。如《钢铁金相图谱》图8-179（蠕虫状和团状石墨，蠕55）、图8-178（蠕虫状石墨和球团状石墨，蠕75）、图8-180（蠕虫状石墨和部分开花状石墨，蠕85）、图8－177（蠕虫状石墨和少量球团状石墨，蠕95）蠕化率的检验。如《钢铁金相图谱》图8-184（珠光体数量为20％～30％，珠25）、图8-185（珠光体数量为40％～50％，珠45）珠光体的数量的检验。

三、实验仪器及材料

1．实验仪器 XJG-01型立式金相显微镜， XJG-02立式型金相显微镜，XJG-05型卧式金相显微镜，4XC型金相显微镜

2．试验材料球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁