实验十二 球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁的组织观察与检验
实验报告铸铁组织的显微观察实验报告范文_0493
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本文内容如下：【下载该文档后使用Word打开】一、实验目的：1.观察和分析铁碳合金的平衡组织；2.分析铁碳合金显微组织的形成过程；3.分析碳钢、白口铸铁的组织与含碳量之间的关系，从而掌握铁碳合金成分、组织和性能之间的关系。
二、实验仪器和试件：1.碳钢（亚共析钢、共析钢、过共析钢试样）、球状珠光体的试样；2.白口铸铁（亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁试样）；3.XJX―1小型金相显微镜。
三、用铅笔描绘出用金相显微镜观察到的金相组织组织结构示意图，并用箭头指出其组成物的名称。
材料名称：工业纯铁材料名称：20＃钢组织结构：铁素体组织结构：铁素体＋珠光体放大倍数：400放大倍数：400材料名称：45＃钢材料名称：T8钢组织结构：铁素体＋珠光体组织结构：珠光体放大倍数：400放大倍数：400材料名称：T12钢材料名称：共晶白口铸铁组织结构：网状渗碳体＋珠光体组织结构：莱氏体放大倍数：400放大倍数：400材料名称：亚共晶白口铸铁材料名称：过共晶白口铸铁组织结构：珠光体＋二次渗碳体＋莱氏体组织结构：一次渗碳体＋莱氏放大倍数：400放大倍数：400四、问题与思考：1.非合金钢与白口铸铁在组织构成与力学性能方面有何异同？答：非合金钢含碳量较低（0.02%―2.11%），织组构成只是铁素体，珠光体或珠光体与二次渗碳体的混合或铁素体与珠光体的混合。
在力学性能方面，随着含碳量增加和硬度增加，非合金钢有较好的可塑性。
白口铸铁的含碳量高（2.11%―6.69%），织组构成是由莱氏体，珠光体和二次渗碳体与莱氏体混合成的莱氏体和一次渗碳体的混合等构成。
工程材料学 铸铁的组织与性能
灰口铸铁 A 型石墨+金属基体 未浸蚀 4 灰口铸铁 A 型石墨+金属基体 未浸蚀 5 灰口铸铁 A 型石墨+金属基体 未浸蚀 6 灰口铸铁 A 型石墨+金属基体 未浸蚀 7 高磷灰口铸铁 片状石墨+细片状珠光体+磷共晶 4%硝酸酒精 8 可锻铸铁 团絮状石墨+铁素体 4%硝酸酒精 9
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（见图 5）。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。
图 11 **磷共晶 500×
图 12 **磷共晶＋复合磷共晶 500×
（二）球墨铸铁
图 13 球墨铸铁 铸态 400×
（珠光体＋球状石墨）
图 14 球墨铸铁退火态 400×
（铁素体＋球状石墨）
球墨铸铁的组织是由球状石墨和金属基体所组成。石墨球通常是孤立地分布在金属基体中 的、石墨的圆整度越好、球径越小，分布越均匀，则球墨铸铁的机械性能亦越高，球墨铸铁的 基体组织在铸态下变化较大，一般很难获得单一的基体组织，其组织：“珠光体+铁素体+球状 石墨”（见图 13）。
A 型石墨：石墨片的尺寸和分布都比较均匀，且无方向性。这种石墨是碳当量为共晶成份 或接近共晶成分的铁水在共晶温度范围内从铁水中和奥氏体同时析出的，其生成条件是具有较 小的过冷度，这样才能造成均匀生核和长大，使各处的结晶和生长速度相差不大，最后得到大 小和分布均匀的 A 型石墨（见图 1）。
B 型石墨：点状石墨被卷曲的片状石墨所包围，无方向性，具有菊花形态。称为菊花状石 墨（见图 2）。这类石墨的特点是由于过冷度较大，首先从液相中析出细小的树枝状奥氏体，接 着在树枝的间隙中产生奥氏体与石墨共晶，这时的石墨片分枝多而密，形成菊花中心的点状石 墨。但是，因为不是在非常强烈的过冷条件下结晶，在初晶产物放出结晶潜热的条件下减慢了 包围着初晶产物外层的铁水的结晶速度，而且又只能由沿着初生产物向外呈放射状的方向通过 液体金属进行散热。所以外层石墨生长成为较粗大的曲片形，大致呈放射状分布，直至遇到邻 近的共晶团为止。这类石墨常在碳、硅含量较高，过冷度较大的亚共晶灰铸铁中出现，B 型石 墨由于呈聚集分布，因而使铸铁的强度有所降低。
铸铁的显微组织观察
麻口铸铁
❖ 又称麻口铁、班铸铁，是介于白口铸铁和灰铸铁之间的一种 铸铁，其断口呈灰白相间的麻点状。
❖ C的存在形式：麻口铸铁中的碳既以渗碳体形式存在，又以 石墨状态存在，断口夹杂着白亮的游离渗碳体和暗灰色的石 墨
❖ 特点：由于麻口铸铁性能不好，故极少应。
麻口铸铁 （3.43%C；1.0%Mn；1.79% Si；0.65%S； 0.37%P）
❖ C的存在形式：C全部或大部分游离球形石墨形式存在。
❖ 基体组织：分为铁素体基体、铁素体+珠光体基体和珠光体基 体三种。
❖ 特点：可以经过热处理来进行强化。
❖ 应用：比如内燃机曲轴、连杆等之类的零件。
❖ GB/T9441-2009《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 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。
灰口铸铁 （3.40%C;0.65%Mn;1.92%Si；0.119%S；0.18%P；）
处理：砂型铸造 显微组织：细小的涡流状石墨
灰口铸铁 ( 3.40%C;0.65%Mn;1.92%Si；0.119%S;0.18%P；）
处理：砂型铸造
显微组织：细片状石墨
灰口铸铁
（总含碳量3.40%C；石墨 3.37%；
❖ 按C在铸铁中存在的形式及其形态可分：
灰铸铁 C全部或大部以游离片状石墨形式存在，断口呈灰色 可锻铸铁 C全部或大部以游离团絮状石墨形式存在 球墨铸铁 C全部或大部分游离球形石墨形式存在 蠕墨铸铁 C全部或大部以游离蠕虫状石墨形式存在 白口铸铁 C全部或大部分化合态Fe3C形式存在，呈白亮色 麻口铸铁 灰口＋白口铸铁的混合组织
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
实验三 铸铁显微组织观察与分析
实验三铸铁显微组织观察与分析（2学时）一、实验目的1.观察各种铸铁的显微组织特征，识别石墨形态与基体类型。
2.了解石墨形态、基体类型及显微组织对铸铁性能的影响。
二、实验设备、材料、仪器、装置金相显微镜；铸铁标准试样。
三、实验原理根据石墨的形态，铸铁可分为灰口铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁等几种。
1.灰口铸铁灰口铸铁中碳全部或部分以自由碳片状石墨形式存在(如图1所示)，断口呈灰黑色，其显微组织根据石墨化程度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。
普通灰口铁中石墨片粗大，如浇注前在铁水中加入孕育剂，则石墨以细小片状形式析出，这种铸铁称之孕育铸铁。
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，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，所以磷共晶若以少量均匀孤立地分布时，有利于提高耐磨性，并不影响强度。
磷共晶如形成连续网状，则会使铸铁强度和韧性显著降低。
图1 灰口铸铁图2 可锻铸铁图3 球墨铸铁2. 可锻铸铁可锻铸铁又称为马铁或展性铸铁，它是由一定成分的白口铁经退火处理得到的，其中石墨呈团絮状（如图2所示），故显著地减弱了石墨对基体的割裂作用，其机械性能比普通灰口铸铁有显著地提高。
可锻铸铁分铁素体可锻铸铁和珠光体可锻铸铁两种，前者应用较多。
3.球墨铸铁球墨铸铁属高强铸铁，是铁水中加入球化剂后石墨呈球状析出而制得的，由于球状石墨使石墨割裂金属基体的不利影响限制到最低程度，所以金属基体强度利用率高达70～90%（灰铸铁只达30%左右），因而其机械性能远远优于普通灰铸铁。
球墨铸铁的显微组织特征是：石墨呈球状分布在金属基体上，基体组织是铁素体、珠光体或铁素体+珠光体（如图3所示）。
目前应有最广泛的是前面两种基体，铸铁的基体即钢的几种基本组织，所以也可以通过热处理来改变基体组织，从而改变铸铁的机械性能，其中，球墨铸铁应用热处理较多些，如应用正火，是为了增加基体中珠光体数量，以提高其强度和耐磨性，应用调质处理，是为了得到回火索氏体的基体组织，以提高综合机械性能。
球墨工程质量检验计划
球墨工程质量检验计划一、前言球墨工程质量检验计划是为了保证球墨铸铁材料在工程施工过程中的质量和稳定性，确保工程项目的安全可靠性。
本文将详细介绍球墨工程质量检验计划的制定和实施。
二、检验目的球墨工程质量检验的目的是：1. 确保球墨铸铁材料的质量符合相关标准和规范要求。
2. 防止和减少由于球墨铸铁材料质量问题引起的工程事故和质量问题。
三、检验范围和内容球墨工程质量检验计划的范围包括但不限于以下内容：1. 材料检验：对球墨铸铁材料进行检验，包括外观、尺寸、化学成分、力学性能等方面。
2. 施工过程检验：对球墨工程施工过程中的关键节点进行检验，确保工程施工质量。
3. 现场监督检验：对球墨工程施工现场进行监督检验，确保施工符合相关规范和标准要求。
四、检验方法球墨工程质量检验的方法主要包括以下几个方面：1. 试验和检测：通过实验室试验和现场检测的方法对球墨铸铁材料进行质量检验。
2. 抽样检验：按照相关标准和规范要求，进行球墨铸铁材料的抽样检验。
3. 文件和记录检查：检查球墨工程质量相关的文件和记录，确保施工过程和结果的准确性。
五、检验计划根据球墨工程的具体情况和要求，制定详细的检验计划，确保质量检验的全面性和有效性。
检验计划主要包括以下几个方面：1. 检验时间：确定球墨工程质量检验的具体时间节点，合理安排检验工作的进行。
2. 检验人员：确定具体的检验人员和其责任分工，确保检验工作的专业性和可靠性。
3. 检验方法：确定球墨工程质量检验的具体方法和步骤，确保检验结果的准确性。
4. 检验标准：确定球墨工程质量检验所使用的标准和规范，确保检验的合法性和科学性。
5. 检验报告：制定球墨工程质量检验报告的格式和内容要求，确保检验结果的透明性和可追溯性。
六、质量检验的实施根据检验计划，组织和实施球墨工程质量检验工作，确保检验的全面性和有效性。
质量检验的实施主要包括以下几个方面：1. 组织协调：组织相关人员协调完成球墨工程质量检验的各项工作。
铸铁的金相实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解铸铁的金相组织特点。
2. 掌握铸铁金相试样的制备方法。
3. 学会使用金相显微镜观察和分析铸铁的金相组织。
4. 识别不同类型铸铁的金相组织差异。
二、实验原理铸铁是一种以铁为主要成分的合金，其金相组织主要由石墨和基体两部分组成。
石墨的存在使得铸铁具有良好的减震性、耐磨性和切削加工性，而基体则决定了铸铁的强度和硬度。
本实验通过观察和分析铸铁的金相组织，了解不同类型铸铁的微观结构特点，从而为铸铁的生产和应用提供理论依据。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁等不同类型的铸铁试样。
2. 实验仪器：金相显微镜、磨床、抛光机、金相腐蚀液、金相显微镜载物台、金相显微镜支架等。
四、实验步骤1. 试样制备（1）将铸铁试样从铸件上切割下来，切割时尽量保持试样的完整性。
（2）将试样进行粗磨、细磨、抛光，直至表面光滑。
（3）将试样进行腐蚀处理，以显示金相组织。
2. 金相显微镜观察（1）将制备好的试样放置在金相显微镜载物台上。
（2）调整显微镜焦距，使试样清晰可见。
（3）观察不同类型铸铁的金相组织，记录观察结果。
3. 结果与分析1）灰铸铁灰铸铁的金相组织主要由石墨和基体组成。
石墨呈片状，分布在基体中。
基体组织为珠光体和铁素体，珠光体呈层片状分布，铁素体呈针状分布。
2）球墨铸铁球墨铸铁的金相组织主要由球状石墨和基体组成。
球状石墨分布在基体中，基体组织为珠光体和铁素体。
与灰铸铁相比，球墨铸铁的石墨形态更加规则，有利于提高其力学性能。
3）可锻铸铁可锻铸铁的金相组织主要由石墨和基体组成。
石墨呈团状，分布在基体中。
基体组织为珠光体和铁素体，珠光体呈层片状分布，铁素体呈针状分布。
五、实验结论1. 灰铸铁的金相组织主要由石墨和基体组成，石墨呈片状，基体组织为珠光体和铁素体。
2. 球墨铸铁的金相组织主要由球状石墨和基体组成，石墨形态更加规则，有利于提高其力学性能。
3. 可锻铸铁的金相组织主要由石墨和基体组成，石墨呈团状，基体组织为珠光体和铁素体。
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。
铸铁组织的显微观察实验报告范文
铸铁组织的显微观察实验报告范文篇一：合金钢铸铁与有色金属的显微组织分析实验报告兰州理工大学学生实验报告学院实验室课程名称实验类型实验名称学生姓名学生学号实验日期指导教师材料科学与工程学院实验中心金属学与热处理验证性合金钢、铸铁、有色金属的显微组织观察魏玉鹏合金钢、铸铁、有色金属的显微组织观察实验报告一、实验目的二、使用的设备仪器三、实验方法、步骤四、画出下列材料的显微组织示意图，并用箭头标明示意图中所示组织的名称1材料名称：W18Cr4V处理状态：铸造组织：腐蚀剂：放大倍数：材料名称：灰口铸铁处理状态：铸造组织：腐蚀剂：放大倍数：材料名称：W18Cr4V 处理状态：淬火+高温回火组织：腐蚀剂：放大倍数：材料名称：球墨铸铁处理状态：铸造组织：腐蚀剂：放大倍数：2材料名称：ZL102（未变质）材料名称：ZL102（变质）处理状态：处理状态：组织：组织：腐蚀剂：腐蚀剂：放大倍数：放大倍数：五、实验结果讨论1. 根据显微组织观察，试分析高速钢性能和热处理特点，说明为什么？2.将以上灰口铸铁的组织与性能同球墨铸铁进行比较，说明为什么？3.试分析变质处理对硅铝明合金的作用。
4. 简述巴氏合金组织与性能的特点。
篇二：常用金属材料显微组织观察实验报告一、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。
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。
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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。
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。
铸铁的组织观察与分析 (1)
222铁碳合金的显微组织及分析-铸铁摘要：在铁碳二元系中，含碳量大于2%的合金称为铸铁。
铸铁具有较低的熔点、优良的铸造性能，生产工艺简单，成本低廉，是工程中最常用的金属材料之一。
根据碳在铸铁中存在状态及形式的不同，可得到不同类型的铸铁。
关键词：石墨化；灰口铸铁；球墨铸铁；展性铸铁；麻口铁0引言铸铁为含碳量在2%以上的铁碳合金。
工业用铸铁一般含碳量为2%～4%。
碳在铸铁中多以石墨形态存在，有时也以渗碳体形态存在。
除碳外，铸铁中还含有1%～3%的硅，以及锰、磷、硫等元素。
合金铸铁还含有镍、铬、钼、铝、铜、硼、钒等元素。
碳、硅是影响铸铁显微组织和性能的主要元素。
根据碳在铸铁中得存在形式的不同，可将铸铁分为白口铸铁、灰口铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、冷硬铸铁、蠕墨铸铁。
铸铁的生产工艺简单，成本低廉。
因此在机械制造、冶金、国防工业等部门应用广泛。
铸铁不仅可以用来制造强度和韧性要求都不高的一般部件，如机床机身、发动机气缸体等；还可以用来制造某些要求具备综合力学性能的重要零件如柴油机曲轴、汽车后桥等。
铸铁的组织视化学成分和冷却速度而异，当铸铁凝固的冷却速度足够大时，得到白口铸铁组织，随冷却速度减小，铸铁组织依次改变为麻口铸铁、珠光体灰口铸铁、珠光体铁素体灰口铸铁和铁素体灰口铸铁；球墨铸铁是在浇铸前向灰口铸铁加入少量球化剂获得球状石墨的铸铁。
球墨铸铁具备优于灰铁的强度、范性和韧性；可锻铸铁又叫展性铸铁，由白口铸铁经过石墨化退火后制成，是一种强度韧性都较高的铸铁。
1、铸铁组织的形成--石墨化在铁碳系中，碳还能够以稳定的石墨形式存在，这反映了铁与石墨之间的稳定平衡关系。
描述这个平衡关系的图解就是铁-石墨相图，把铁-石墨相图叠加在亚稳的铁-渗碳体相图之上就得到所谓复线相图。
相图中实线表示铁-渗碳体相图，虚线表示铁-石墨相图，虚线跟实线重合时用实线表示。
按照铁碳相图可将铸铁的石墨化分为三个温度阶段。
第一阶段——从铸铁的液相中结晶出一次石墨（过共晶合金）和通过共晶反应结晶出共晶石墨。
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。
球墨铸铁件的检验
球墨铸铁得检验常见得球墨铸铁缺陷有:气孔,夹砂,夹渣,疏松或缩孔等宏观缺陷以及球化不良,晶粒过大等微观缺陷。
球墨铸铁得工序:铸造(造型浇铸)去砂打磨喷丸检验。
铸造型砂得要求就是粘土与树脂砂混合。
不能太干也不能太湿。
太干造成模具不好脱落路,太湿容易脱落。
型砂造型后,在内部表面要用涂沫剂烘干以避免铁水冲击砂型而造成砂泥进入铸铁内部。
烘干涂抹剂得方式一般采用点燃烘干(因为涂抹剂中含有酒精)。
有些砂型中会添加冷铁,冷铁得作用就是加速冷却,减少缩孔得产生。
所以一般冷铁放在厚壁处。
浇铸包子中得铁水通过过滤网过滤后进入砂型中。
喷丸喷丸机得结构有吊抛与固定式。
一般喷丸机有57个喷嘴,每个喷嘴连着一个马达,马达高速转动时会带动在边上得钢丸运动而加速抛向被检工件,然后通过下面得钢丸收集装置把收集起来得钢丸送向各个马达口。
球墨铸件得检验包括外观检验,磁粉检验以及超声波检验。
其中外观检验就是球墨铸铁中最繁重得工作,其中需要大量得打磨得配合。
一般而言外观检验要求要达到以下几点:1.无裂纹,无焊接,无表面非金属夹杂与加砂。
2、表面清洁度:Sa 2、5 (可参考标准:ISO 85011)2.表面粗糙度:A2或者其她3.气孔:C2或者其她4.冷隔:D1或者其她5.机械划痕:H1或者其她其中25得要求可根据英国铸造发展中心得SCRATA对比试块进行对比检验。
在外观检验中特别要注意得就是表面气孔与表面砂眼得区别。
表面气孔一般而言内壁光滑,较规则;而表面砂眼比较不规则,内部含有较多得灰尘或者其砂等非金属家杂物。
如果表面凹处缺陷为气孔得话,可根据SCRATA试块进行对比检验;但如果判断为表面砂眼时,一般要进行打磨修补,因为大多数砂眼得根部还会向金属内部延伸。
外观检验时还要注意喷丸得效果,在喷丸效果不好时,会造成粗糙度达不到要求。
铸件表面存留氧化皮,以及存留涂抹剂等较难打磨得大面积表面缺陷时,应该考虑进行重新喷丸或者打磨。
因为这类缺陷会影响外观检验,特别容易产生表面砂泥得漏检。
实验常用金属材料组织观察及分析
试验五、常用金属材料组织观看及分析一、试验目的：1、观看及争论常用的几种合金材料的显微组织的特征。
2、了解及把握它们铸造、加工、热处理状态下组织及性能之间的关系。
二、试验说明：这里主要介绍铸铁、合金钢、铜合金、铝合金及轴承合金，它们的应用也较广泛有必要进展深度的了解。
三、试验内容：〔一〕铸铁1、白口铸铁：白口铸铁的碳以结合态〔渗碳体的形式〕存在，断口呈银白色。
其组织特征是没有石墨而有莱氏体组织。
依据含碳量可将白口铸铁分为亚共晶、共晶、过共晶白口铸铁。
（1）亚共晶白口铸铁：含碳量大于 2.06，小于 4.30%的白口铸铁称为亚共晶白口铸铁，其显微组织含有由初生树枝状的奥氏体转变成的珠光体、共晶莱氏体及二次渗碳体。
再显微镜下看到的暗黑色树枝状的为珠光体，白底上分布细小暗黑色的散粒状的为莱氏体，而二次渗碳体则与莱氏体中的渗碳体相互混杂，而难于区分。
（2）、共晶白口铸铁：含碳量等于4.30%的白口铸铁称为共晶白口铸铁，其显微组织为100%的莱氏体，它是渗碳体与珠光体的机械混合物，其中黑色细点状或短条状是珠光体，而白色的基体为渗碳体。
（3）、过晶白口铸铁：含碳量大于 4.30%的白口铸铁称为过共晶白口铸铁，其显微组织由一次渗碳体和莱氏体组成。
其中粗大的白亮条状为一次渗碳体，白底上分布细小暗黑色的散粒状的为莱氏体。
2、灰口铸铁：灰口铸铁中的碳以游离状态〔石墨〕存在，断口呈灰色。
其组织由金属基体和无方向分布的片状石墨组成。
金属基体可以是铁素体、珠光体及珠光体加铁素体的混合基体三种。
石墨在未经浸蚀的试样即可观看到，而基体则需用2—4%的硝酸酒精浸蚀才能识别。
3、麻口铸铁：铸铁在结晶过程，由于受到冷却条件的影响，使其具有灰口铸铁和白口铸铁的组织特征，其组织中具有石墨又有莱氏体。
4、球墨铸铁：球墨铸铁中的碳同样以游离状态存在，但石墨呈球状分布，组织是由金属基体和球状石墨组成。
金属基体同样是铁素体、珠光体及铁素体加珠光体的混合基体三种。
球墨铸铁、蠕墨铸铁
教案
科目金属材料与热处理授课班级第次课
二、球墨铸铁的牌号及用途
球墨铸铁的牌号由“QT+数字-数字”组成。
其中“QT”是“球铁”二字汉
语拼音字首，其后的第一组数字表示最低抗拉强度（MPa），第二组数字表示最
小断后伸长率（%）。
三、球墨铸铁的热处理
1、退火：为了得到铁素体球墨铸铁，提高塑性和韧性，改善企鹅削加工性
能，消除参与内应力。
球墨铸铁高温石墨化退火工艺曲线图
高温石墨化两段退火工艺球墨铸铁低温石墨化退火工艺曲线
2、正火
目的是为了得到以珠光体为主的基体组织，并细化晶粒，提高球墨铸铁的强
度、硬度和耐磨性。
高温正火低温正火
无渗碳体时的正火工艺有渗碳体时的正火工艺
3、等温淬火
等温淬火是将铸件加热至860～920℃（奥氏体区），适当保温（热透），迅速放
学生积
极思考
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铸铁显微组织观察
灰口铸铁的工艺性能
优良的切削加工性能。因石墨的存在，造成脆性切 屑。
铸造性能良好，铸件凝固时形成石墨产生的膨胀， 减少了铸件体积的收缩，降低了铸件中的内应力。
石墨有良好的润滑作用，并能储存润滑油，使铸件 有很好的耐磨性能。
铸铁的分类
按照碳的存在形式，铸铁可分为： • 碳以渗碳体形式存在的，称为白口铸铁； • 碳以石墨形式存在的，称为灰口铸铁；
共晶白口铸铁
F基体球墨铸铁
铸铁的分类
按照石墨的形态,铸铁可分为: 石墨呈片状的铸铁称灰口铸铁； 石墨呈团絮状的铸铁称可锻铸铁； 石墨呈球状的铸铁称球墨铸铁； 石墨呈蠕虫状的铸铁称蠕墨铸铁。
球墨铸铁的化学成分
球墨铸铁的成分要求比较严格，一般范围 是： 3.6%～3.9%C, 2.2%～2.8%Si, 0.6%～0.8%Mn, <0.07%S, <0.1%P。
球墨铸铁的球化处理
• 一般在浇注之前，在铁液中加入少量球 化剂（通常为镁、稀土镁合金或含铈的 稀土合金）和孕育剂（通常为硅铁）， 使铁水凝固后形成球状石墨。
硅含量一般控制在：1.0%～2.0%。
灰口铸铁的显微组织
灰口铸铁中石墨
铁素体基体 珠光体+铁素体基体
铁素体基体
灰口铸铁的力学性能
灰口铸铁的抗拉强度和塑性都很低，这是石墨对 基体的严重割裂所致。石墨强度、韧性极低，相 当于钢基体上的裂纹或空洞，它减小基体的有效 截面，并引起应力集中。石墨越多，越大，对基 体的割裂作用越严重，其抗拉强度越低
一般成分范围如下： 碳：3.5%~3.9% 硅：2.1%~2.8% 锰：0.4%~0.8% 硫：<0.1% 磷：<0.1%
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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
四、实验内容及步骤
1．观察球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁的各种状态的显微组织。
2．根据每个试样的实验内容画出组织图，在图中注明各组织组成物。
3．根据相应检验标准评定级别，标明放大倍数。
五、思考题
1．球墨铸铁中的铁素体有几种？球墨铸铁等温淬火组织的金相检验应包括哪些内容？2．黑心铁素体可锻铸铁的金相检验应包括哪些内容。