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金相培训教材--铸钢的金相检验2013.12.10目录：1.铸钢的分类及常用牌号2.铸造碳素钢和低合金钢的组织特点（一）铸态组织特点（二）铸钢热处理后的组织特点3.铸造碳钢的金相检验，其他铸钢（略）1.铸钢的含碳量一般不超过0.6%，多数铸钢件的碳含量处于低碳、中碳范围，也有高碳的。2.按化学成分分类：铸造碳钢和铸造合金钢。铸造碳钢又可分低碳、中碳(0.25%~0,6%C)、高碳钢三种；铸造合金钢也可分低、中(5%~10%合金元素总量)、高合金钢三种。3.按使用性能分类：工程与结构用钢、铸造特殊钢（合金）、铸造工具钢、专业铸造用钢。4.常用的铸造碳钢有ZG200-400,ZG230-450,ZG270-500,ZG310-570,ZG340-640等。(σs\σb)它们的含碳量的质量分数（%）依次为≤0.2，≤0.3，≤0.4，≤0.5，≤0.6.5.铸造合金钢常含的合金元素有Mn,Si,Cr,Ni,Mo,W,V,Cu等，后来开发的微合金化铸钢加入了w≤0.1%的Nb,B,Zr,Be,Ti及稀土元素等。常用的铸造合金钢有:钼系钢:ZG15Mo,ZG40Mo,ZG50Mo2等;铬系及铬钼系钢:ZG40Cr,ZG35CrMo;硅锰系钢:ZG20SiMn,ZG42SiMn等;锰钼钢:ZG50MnMo;铬锰硅钢:ZG35CrMnSi。一.铸钢的分类及常用牌号PS：厂内铸钢WCB、LCC按化学成份分类属什么钢？按使用性能属什么钢？相当于国内什么牌号的钢？（碳素结构钢、合金结构钢）（不锈钢、耐热钢、抗磨钢、镍基合金、其他）（刃具钢、模具钢）按化学成分分类铸造碳钢铸造合金钢低碳钢（ω≤0.25%）中碳钢（ω=0.25%-0.60%）高碳钢（ω=0.60%-2.00%）低合金钢（合金元素总量ω≤5%）中合金钢（合金元素总量ω=5%-10%）高合金钢（合金元素总量ω≥10%）碳素结构钢合金结构钢不锈钢抗磨钢耐热钢镍基合金其它模具钢刃具钢（1）工程与结构用铸钢（3）铸造工具钢（1）铸造特殊钢（合金）（4）专业铸造用钢按使用性能分类二.铸造碳素钢和低合金钢的组织特点㈠铸态组织特点特点⒈晶粒粗大⒉成分偏析和组织不均匀⒊存在各种铸造缺陷㈠铸态组织特点特点⒈晶粒粗大宏观组织可见粗大树枝晶，显微组织中常有不同程度的魏氏组织。⑴由于铸钢的浇铸温度很高，冷却速度较慢，凝固组织为粗大的树枝晶，导致形成奥氏体晶粒粗大。PS：1.浇注温度为什么要控制，浇注温度偏高偏低有什么影响？2.壁厚对金晶粒有什么影响？3.砂铸与精铸的晶粒有区别吗？⑵宏观组织的粗大树枝晶。是由于钢液凝固时主要以树枝晶方式成长，先结晶的枝干部含杂质元素和合金元素较少，最后凝固的部分和树枝晶间则杂质元素和非金属夹杂物偏聚，还因凝固收缩造成枝晶间的疏松。因此，采用宏观酸蚀和深侵蚀的方法可显示粗大的树枝晶。PS：当有客户要求本体取样时，该如何取样？⑶魏氏组织。由于铸钢在高温形成粗晶粒奥氏体，在继续冷却过程中游离铁素体除沿晶界析出外，还有一部分铁素体形成片状从晶界伸向晶粒内部，或在晶粒内部独自析出，这种片状铁素体分布在珠光体上的组织即为魏氏组织。ZG230-450,铸造态,4%硝酸酒精溶液浸蚀.铁素体与珠光体,铁素体有的沿晶界呈网状分布,有的呈针状自晶界向晶内延伸.呈严重魏氏组织.1.魏氏组织的金相形貌：分布在晶界上的魏氏组织常为锯齿状或成排分布的羽毛状从原奥氏体晶界伸向晶内;在原奥氏体晶粒内部的魏氏组织铁素体大多呈针状或针片状,常呈三角形分布.右为ZG230-450,铸造态的魏氏组织.2.魏氏组织的形貌受到奥氏体化温度和冷却速度的影响。奥氏体化温度越高，魏氏组织铁素体的针越长、越粗，不同位向的铁素体针越易彼此接触，越易形成晶内魏氏组织铁素体片。而冷却速度慢时魏氏组织呈三角形，冷却速度快时魏氏组织呈羽毛状成排分布。PS：厂内WCB热处理工艺？当温度偏高时有什么影响？特点⒉成分偏析和组织不均匀由于铸件形状复杂，壁厚薄不均，各部分冷却先后次序不同，在不同厚度的截面上同时存在着固相、液相、固液共存三种状态。从而使铸件与铸型之间的热交换是通过若干区域来完成的。结果造成了区域性的成分不均匀和组织不一致。在宏观组织中称为宏观偏析。从微观上看存在枝晶偏析，使晶内与晶界成分也不一样。凝固时的冷却速度越慢，宏观偏析和微观偏析的程度越严重。铸件中的合金元素和杂质元素宏观及微观偏析的结果形成了铸件中的非金属夹杂物。非金属夹杂物的主要形式是颗粒状或多角形的脆性金属氧化物；呈球状或颗粒状、块状、不连续的细小点、条状的塑性夹杂物和较大的球状或颗粒状的硅酸盐。这类夹杂物主要分布在树枝晶间。特点⒊存在各种铸造缺陷属于铸件的宏观组织缺陷包括缩孔、缩松、气孔、热裂纹、夹杂物及由固态收缩引起的冷裂纹和鱼眼状白点等。这些缺陷不能经压力加工予以改善，它们破坏了金属的连续性，恶化铸钢的性能。是必须严格控制的缺陷。⒋铸钢的铸态组织1.亚共析铸钢典型组织是魏氏组织铁素体和粗大的奥氏体晶粒。在随后的连续冷却时奥氏体会进一步转变为先共析铁素体、共析珠光体，甚至还会形成如贝氏体、马氏体等非平衡组织。2.低、中合金铸钢由于化学成分与冷速的影响，其铸态组织可由珠光体、细珠光体、贝氏体、马氏体以及块状或片状铁素体组成。3.在凝固过程中奥氏体沿截面厚度方向的晶粒为表层细晶区、中心为粗大等轴晶区、两者之间为柱状晶区。晶粒度常大于1级PS：以上就是铸钢件铸态组织的特点1.请问铸钢件铸态组织可以交货吗？2.为什么要热处理3.热处理的四把火？热处理的三要素？㈡铸钢热处理后的组织特点为了改善铸钢件的组织：细化晶粒、消除魏氏组织、减少魏氏组织、减少偏析和消除铸造应力，铸钢一般需要进行热处理。由于铸件的形状较复杂、截面厚薄相差悬殊。体积通常也较大，因此热处理工艺一般比较简单。常用的热处理方式为：退火、正火、回火、淬火+回火及对铸件局部表面进行高频淬火，也可以进行表面化学热处理。⒈退火⑴消除应力退火:消除铸造应力，防止开裂。仍保持铸态组织特征。⑵高温扩散退火:常用于质量与性能要求较高的高合金铸钢件。消除铸件的严重偏析使成分和组织均匀化。因为温度高，引起晶粒粗大、氧化脱碳。扩散退火后还需进行完全退火或正火处理。⑶完全退火:是所有铸钢牌号的预处理。目的是细化晶粒、消除粗大的魏氏组织、软化基体及消除应力。它的组织特点是消除了铸态组织，得到细化的铁素体+珠光体⑷不完全退火:目的是降低硬度，改善切削加工性能及消除应力。具有部分组织转变和细化的特点。用于技术要求不高的铸件的退火。⒉正火或正火+回火正火是一般铸钢件的交货状态。正火的目的是获得高于退火状态的性能。正火组织具有更均匀、细小的特点，可为铁素体和珠光体或贝氏体、马氏体的混合组织。正火会在铸件中产生内应力，通过回火处理消除内应力并可使珠光体的片状趋于球化，进一步提高铸件的韧性塑性。⒊淬火、回火:为强化工件，铸钢可以进行淬火+回火处理。淬火后的组织特点是铸钢中的碳化物溶解，得到贝氏体或马氏体组织。淬火-回火处理可以消除淬火应力、调整铸钢件的强韧性配合。淬火-回火处理后的组织为回火索氏体（高温回火）或回火马氏体（低温回火）。还可以进行表面淬火+回火处理。使铸钢件的局部表面获得马氏体组织。提高表面硬度提高耐磨性。⒈铸态组织铸态组织为铁素体+珠光体+魏氏组织。铸态组织的形貌和组成相的含量与钢的含碳量有关。碳含量低的铸钢，铁素体含量越多，魏氏组织的针状越明显、越发达，数量也越多。随铸钢含碳量的增加，珠光体量增多，魏氏组织中针状和三角形铁素体量减少，针齿变短，量也减少，而块状和晶界上的网状铁素体粗化，含量也增多，若存在严重的魏氏组织，或存在大量的低熔点非金属夹杂物沿晶界呈断续网状分布，将使钢的脆性增加右图为ZG310-570的铸态组织：片状珠光体及铁素体，铁素体大部分沿晶界分布；少量呈针状自晶界向晶内延伸构成魏氏组织。晶粒度1~2级。三.铸造碳钢的金相检验㈠铸造碳钢的显微组织ZG230-450,铸造态.4%硝酸酒精溶液浸蚀.黑色珠光体和白色针状块状铁素体，呈严重魏氏组织。一部分针状铁素体呈等边三角形分布。⒉退火组织退火组织为铁素体+珠光体。铁素体呈细等轴晶，珠光体分布形态随着钢的碳含量增加而由断续网状分布变为网状分布或珠光体与铁素体均匀分布，珠光体的含量也不断增多。若退火组织存在残留的铸态组织或组织粗化均属于不正常组织。ZG230-450,860℃X1h随炉冷却退火处理.4%硝酸酒精溶液浸蚀.铁素体大部分呈块状分布，仅有极少量呈针状分布，黑色块状珠光体，铁素体上颗粒状为硫化物和氧化物夹杂。ZG230-450(ZG25)890℃退火.4%硝酸酒精溶液浸蚀.ZG230-450(ZG25)的正常退火组织:白色等轴的铁素体和黑色网状分布的珠光体，组织细化。铸态的粗晶粒和魏氏组织得到完全消除，铸造应力也完全释放。⒊正火组织正火组织为铁素体+珠光体,分布较均匀.与退火组织比较,正火组织更细更均匀,珠光体含量稍多.若存在残留的铸态组织或组织粗化均属于不正常组织.右为ZG270-500经860℃正火后获得细晶粒的铁素体+珠光体,属正常组织.ZG230-450(ZG25),760℃正火.白色铁素体+黑色珠光体，残留铸态组织状态的粗晶和魏氏组织。ZG230-450(ZG25),950℃正火.白色块状针状铁素体+黑色珠光体，部分区域出现因温度过高而正火后又产生的魏氏组织。⒋调质组织ZG270-500以上牌号的铸钢和合金铸钢可进行调质处理组织为回火索氏体。若出现未溶铁素体或粗大的回火索氏体属不正常组织。ZG25Mo,900℃淬油,600℃回火1h.4%硝酸酒精溶液浸蚀.回火针状索氏体.为进一步提高力学性能,铸钢可进行调质处理,调质后基体组织为索氏体.由于铸钢件中存在树枝状偏析,故使调质后的索氏体组织分布不够均匀,有些区域索氏体特别密集且致密,有些区域则针状较明显,前者系树枝状枝晶轴间,后者为树枝状枝干处.ZG42CrMo,退火后900℃x1h淬油,600℃x1h回火4%硝酸酒精溶液浸蚀.回火索氏体.为提高铸件的综合力学性能，退火后组织均匀化，然后再进行淬火回火处理，获得极细均匀分布的回火索氏体组织。5.几种常用铸造碳钢的组织几种铸钢的不同组织的说明如下•1ZG340-640正火欠热、正常、过热组织铁素体+珠光体+残留铸态网状铁素体+珠光体(组织粗化)ZG340-640调质欠热、正常、过热组织未溶铁素体索氏体粗化㈡铸造碳钢的金相检验铸造碳钢的金相检验主要进行显微组织的鉴别及晶粒度和非金属夹杂物级别的评定⒈显微组织检验试样用4%硝酸酒精溶液浸蚀后，在显微镜下按大多数视场确定其组织。对铸态、退火、正火态组织放大100倍观察。对调质态组织在500倍下鉴别。⒉晶粒度评定按GB/T6394-2002《金属平均晶粒度测定法》标准规定的方法评定。⒊非金属夹杂物的评级按GB/T10561-2001《钢中非金属夹杂物显微评定方法》标准规定的方法