工程材料实验 合金钢、铸铁、有色合金的组织观察解析.ppt

合金钢、铸铁、有色合金的组织观察 一、实验目的 观察和研究各种不同类型合金钢材料的显微组织特征。 分析各种铸铁的基体与石墨的形状、大小、数量及分布对铸 铁性能的影响。 熟悉常用铝合金及铜合金的显微组织。 了解这些合金材料的成分、显微组织对性能的影响。 三、实验内容 1.试样制备 ①取样：取样是指由被研究的金属或零件上截取截取具有一定形状和尺寸的试样。本实验已备好，请任选一件做实验。 ②磨制：取试样依次在由粗到细的各号金相砂纸上把磨面磨光。在砂纸上把旧的磨痕磨去，再更换下一号砂纸，把试样磨制的方向转90°进行磨制，直到最后一号砂纸。 ③抛光：在抛光机上不断滴入抛光剂，将试样磨面均匀地压在旋转的抛光盘上，并沿盘的边缘到中心不断作径向往复运动，时间一般为3～5min，直到磨面成为光亮的镜面。 ④浸蚀：用脱脂棉沾上浸蚀剂涂擦拭试样表面，直到磨面发暗为止，清洗，吹干，备用。 2.组织观察 观察所列试样的显微组织，画出所观察组织的示意图。 五、实验过程 高速碳是高合金工具钢，具有良好的热硬性，即使工作温度达到600℃时，仍保持高的硬度和切削性能。经常用它来制造各种刀具。这里以典型的W18Cr4V钢为例加以分析研究。 W18Cr4V的化学成分为：0.7～0.8%C，17.5～19%W，3.8～4.4%Cr，1.0～1.4%V，﹤0.3%Mo。由于钢中存在大量合金元素（大于20%），因此除了形成合金铁素体与合金渗碳体外，还会形成各种合金碳化物（如Fe4W2C、VC等），这些组织特点决定了高速钢具有优良的切削性能。 1.高速钢的铸态组织：按组织特点分类，高速钢属莱氏体钢，在一般铸造条件下存在以具有鱼骨状碳化物为特征的共晶莱氏体组织。 2.高速钢的退火组织：高速钢铸态组织极不均匀，特别是共晶组织中粗大碳化物的存在，使钢的性能显著降低，因此，高速钢铸造后必须经过锻造、退火，以改善碳化物的分布状况。 3.高速钢淬火组织：高速钢优良的热硬性及高的耐磨性，只有经淬火及回火后才能获得。W18Cr4V钢通常采用较高的淬火温度1270～1280℃以保证奥氏体充分合金化，淬火时可在油中或空气中冷却。 4.高速钢回火组织：经淬火后高速钢组织中存在相当数量（约30～40）的残余奥氏体，需经560℃回火（一般2～3次）加以消除。回火时从马氏体和部分残余奥氏体中析出高度分散的碳化物，降低了残余奥氏体中碳和合金元素的含量，使其稳定性降低，在冷却过程中这些奥氏体就会转变成马氏体。 高速钢 石墨呈团絮状 石墨呈球状 石墨呈蠕虫状 何为石墨？ 石墨是游离状态的碳，其强度、硬度、塑性、韧性很低，硬度仅为3—5HBS，伸长率近于零。 铸铁的组织可以看成是在铁或钢的基体上夹杂着石墨，石墨对基体产生割裂作用。 因此，石墨的存在使铸铁的力学性能下降，其性能比钢低，不能锻造，且石墨的数量越多，越粗大，分布越不均匀，铸铁的力学性能越差。 但石墨的存在也赋予铸铁许多钢所不及的优良性能，如铸造性能、减振性和减摩性等。 铸铁的石墨化 铸铁组织的类型取决于石墨化的程度。 （1）铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程称为石墨化。 石墨化若能充分或大部分进行，则能获得灰口铸铁，反之将得到白口铸铁。 石墨既可以从液体和奥氏体中析出，也可以通过渗碳体分解来获得。 灰口铸铁和球墨铸铁中的石墨主要是从液体中析出；可锻铸铁中的石墨则完全由白口铸铁经长时间退火，由渗碳体分解而得到。 （2）影响石墨化的因素 冷却速度：缓慢冷却有利于石墨化； 合金元素：C和Si强烈促进，S强烈阻碍，Mn阻碍，P微弱促进。 铸铁显微组织试样 B下 + B上+M+A′+ G球 4%硝酸酒精溶液 等温淬火 球墨铸铁 10 P基+ G球 4%硝酸酒精溶液 正火 球墨铸铁 9 F基+G球 4%硝酸酒精溶液 退火 球墨铸铁 8 (P+F少)基+G球 4%硝酸酒精溶液 铸态 球墨铸铁 7 P基+G团絮 4%硝酸酒精溶液 正火 可锻铸铁 6 F基+G团絮 4%硝酸酒精溶液 退火 可锻铸铁 5 P基+G细片 4%硝酸酒精溶液 变质灰口铁 4 (P+F)基+ G片 4%硝酸酒精溶液 铸态 普通灰口铁 3 F基+ G片 4%硝酸酒精溶液 铸态 普通灰口铁 2 P基+G片 4%硝酸酒精溶液 铸态 普通灰口铁 1 显微组织 浸蚀剂 处理状态 试样名称 序号 铸态 下面详细罗列出各种铸铁的微观照片 1. 普通灰口铁 铸态