铁碳合金(铸铁)

本学期实验内容1。铸铁组织观察分析2。未知显微组织的金相鉴别（考核性实验70％）3。未知显微组织的金相鉴别4。未知显微组织的金相鉴别5。金属和合金形变组织的观察和分析6。冷变形金属的再结晶的观察和分析2铁碳合金的显微组织及分析II存在石墨相的铸铁显微组织和分析实验实验六31.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。2.掌握石墨形态及基体变化的原因。3.了解各类铸铁的制备方法和性能特点。一、实验目的4灰铸铁：碳大部分或全部以游离的石墨形式存在，因断口呈暗灰色，故称为灰铸铁。根据石墨的形态，灰铸铁可分为：（1）普通灰铸铁：石墨呈片状（2）球墨铸铁：石墨呈球状（3）可锻或者展性铸铁：石墨呈团絮状（4）蠕墨铸铁：石墨呈蠕虫状白口铸铁：碳全部或者大部分以渗碳体形式存在，因断口呈白亮颜色，故称白口铸铁。麻口铸铁：碳既以渗碳体形式存在，又以游离态石墨形式存在。二、相关原理铸铁分类：根据碳存在形式：白口、灰口、麻口根据石墨形状：普通灰铸铁、球墨铸铁、可锻或者展性铸铁、蠕墨铸铁5T,ºC铸铁化学成分范围本页为复习内容：不存在石墨相的钢铁材料显微组织注意区分：相组成物组织组成物例如共析钢：珠光体（组织组成物）铁素体＋渗碳体（相组成物）6铸铁化学成分范围本实验所用铁碳复线相图:Fe-石墨相图Fe-Fe3C相图7石墨相的出现条件：1、当铁液中C、Si的含量较高，并且冷却非常缓慢时，可直接从铁液中析出石墨。2、已经形成渗碳体的铸铁在高温下长时间退火，可使渗碳体分解析出石墨碳：Fe3C→3Fe+C•石墨的形态：液相中形成时：片状（六方结构）；球化后为球状；固相中析出时：团絮状；8•铸铁的特点：低熔点（含碳量4.30%的共晶白口铸铁其熔点为1148℃）；与钢相比，铸铁熔炼简便、成本低廉，虽然强度、塑性和韧性较低，但是具有优良的铸造性能，很高的减摩和耐磨性，良好的消振性和切削加工性以及缺口敏感性等一系列优点。•用途：机床床身；发动机气缸体；土建工程中的铸铁管；曲轴；汽车后桥等；9共晶合金石墨化过程10石墨化的三阶段：第一阶段（P’S’K’线以上）：液相中析出石墨（先共晶或共晶）；中间阶段：奥氏体中直接析出石墨；第二阶段（P’S’K’线以下）：共析转变中析出石墨；石墨化过程：铸铁中石墨的结晶过程。石墨化过程主要取决于化学成分和冷却速度。如：C，Si、Mn、P、S中，C、Si是强烈促进石墨化的元素，S是强烈阻碍石墨化的元素11•第一阶段石墨化（P’S’K’线以上）：包括结晶时共晶石墨、一次石墨、二次石墨的析出和加热时共晶渗碳体、一次渗碳体及二次渗碳体的分解。第一阶段石墨化决定了铸铁的晶粒大小、石墨形状和分布。•第二阶段石墨化（P’S’K’线以下）：包括冷却时共析石墨的析出和加热时共析渗碳体的分解。第二阶段石墨化形成的石墨大多优先附加在已有石墨片上。第二阶段石墨化决定了铸铁的基体组织。12各种形态的石墨石墨的形态主要由第一阶段石墨化所控制13•普通灰铸铁由液态结晶的石墨多为粗片状。14•如果在浇铸前向铁液中加入少量硅铁或者硅钙等孕育剂，进行孕育处理，促进石墨的非均匀生核，可使灰铸铁粗片状石墨细化，形成孕育铸铁。孕育（变质）处理：为抑制白口化倾向，促进非均匀形核；加０.４%SiFe孕育剂．15•如果在浇铸前向铁液中加入纯镁或者稀土镁合金，可以阻止铁液结晶时片状石墨析出，促进球状石墨生成，形成球墨铸铁。•如果在浇铸前向铁液中加入稀土硅铁、稀土镁钛等稀土合金进行适当处理，可促使石墨呈蠕虫状，形成蠕墨铸铁。16•不是液相中直接形成•将白口铸铁经长时间石墨化退火，使渗碳体分解，由于石墨数量较少，可形成团絮状分布于金属基体中，形成可锻铸铁。•团絮状的原因：固相反应中，碳扩散困难17不同基体的形成第一阶段石墨化决定了铸铁的晶粒大小、石墨形状和分布，第二阶段石墨化决定了铸铁的基体组织。根据石墨化进行的程度，将得到铸铁的不同基体组织。第一、二阶段石墨化完全进行第一阶段石墨化充分进行，第二阶段石墨化能部分进行第一阶段完全石墨化、而第二阶段石墨化完全没有进行第一、二阶段石墨化完全都不进行，将得到白口铸铁。181.光学显微镜；2.标准样品：•普通灰口铁(Ferrite,Pearlite,F+PMatrix);•变质灰口铁(F,P,F+PMatrix);•球墨铸铁(F,P,F+PMatrix);•展性铸铁(F,P,F+PMatrix);•麻口铁；三、实验设备及样品19四、实验内容画出６块样品的组织示意图（各类都要有，各类基体也要有），F50mm半圆，标出各相关参数；•普通灰口铁(Ferrite,Pearlite,F+PMatrix);•变质灰口铁(F,P,F+PMatrix);•球墨铸铁(F,P,F+PMatrix);•展性铸铁(F,P,F+PMatrix);•麻口铁；201.符合实验报告基本规范，结构完整；2.画出６块样品的组织示意图（各类都要有，各类基体也要有），F50MM半圆，标出各相关参数；3.分析简练，结合本实验所得结果；4.思考题3、4。五、实验报告要求21灰口铸铁材料热处理显微组织浸蚀剂原放大倍数灰口铸铁砂模铸造粗细石墨片未浸蚀16022加硅变质灰口铸铁材料热处理显微组织浸蚀剂原放大倍数变质灰口铸铁砂模铸造细石墨片未浸蚀16023未变质变质灰口铸铁24铁素体基球墨铸铁材料热处理显微组织浸蚀剂原放大倍数球墨铸铁砂模铸造石墨球+铁素体4%硝酸酒精16025铁素体+珠光体基球墨铸铁材料热处理显微组织浸蚀剂原放大倍数球墨铸铁退火石墨球+铁素体+珠光体4%硝酸酒精16026珠光体基球墨铸铁材料热处理显微组织浸蚀剂原放大倍数球墨铸铁退火石墨球+珠光体4%硝酸酒精20027铁素体基灰口铸铁材料热处理显微组织浸蚀剂原放大倍数灰口铸铁砂模铸态石墨片+铁素体4%硝酸酒精16028珠光体基灰口铸铁材料热处理显微组织浸蚀剂原放大倍数灰口铸铁砂模铸态石墨片+珠光体4%硝酸酒精20029铁素体+珠光体基灰口铸铁材料热处理显微组织浸蚀剂原放大倍数灰口铸铁砂模铸态石墨片+珠光体＋铁素体4%硝酸酒精16030铁素体基展性铸铁材料热处理显微组织浸蚀剂原放大倍数展性铸铁砂模铸造＋退火团絮状石墨+铁素体4%硝酸酒精20031铁素体+珠光体基展性铸铁材料热处理显微组织浸蚀剂原放大倍数展性铸铁砂模铸造＋退火团絮状石墨+铁素体＋珠光体4%硝酸酒精10032麻口铁材料热处理显微组织浸蚀剂原放大倍数麻口铸铁砂模铸态珠光体＋渗碳体＋石墨片4%硝酸酒精20033下一实验：未知样品分析未知样品分析的基本信息与分工（共17种不同成分的合金样品）样品编号参考浸蚀剂负责学生姓名可能合金系14%硝酸酒精蔡陈水220%HF酸水溶液或4%硝酸酒精曹宇奇冯芸Sn-Zn3华浩江帅420%过硫酸铵水溶液或混合酸江旭黎安淼Al-Cu5李彬李晓斌64%硝酸酒精李欣李艳丽Pb-Sb9李要辉刘彬1020%HF酸水溶液刘佩斯刘伟Al-Si13宁冶潘可沐14NaOH水溶液或20%HF酸水溶液全有勋宋婧波Al-Ni154%硝酸酒精或混合酸孙波孙尧Cu-Sn16孙瑶王露17王润徐欣Bi-Sn18姚志强尤力19袁峰赵文博Bi-Cd20周亚飞214%硝酸酒精王菁Cd-Zn35准备工作1、查资料•相图•所用元素密度•浸蚀剂2、复习体视学定量方法3、思考•固溶体、共晶体密度计算方法•从已经相体积分数换算合金成分