金屬材料學(xué)實(shí)驗(yàn)：5-鑄鐵的顯微組織觀察

1、鑄鐵的顯微組織觀察鑄鐵的顯微組織觀察 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?v1.1.熟悉各種鑄鐵的分類和應(yīng)用熟悉各種鑄鐵的分類和應(yīng)用 v2.2.掌握各種鑄鐵的金相顯微組織特征掌握各種鑄鐵的金相顯微組織特征 v定義定義：含碳量大于含碳量大于2.11%2.11%的鐵碳合金的鐵碳合金 v工業(yè)用鑄鐵一般含工業(yè)用鑄鐵一般含 C C：2.4-4.02.4-4.0 ；SiSi：0.6-3.50.6-3.5；MnMn： 0.2-1.40.2-1.4； S: 0.04-0.2S: 0.04-0.2；P: 0.04-1.2P: 0.04-1.2 v優(yōu)點(diǎn)：鑄造性能優(yōu)良，熔化加工簡(jiǎn)單，成本低，減震性能優(yōu)點(diǎn)：鑄造性能優(yōu)良，熔化加工簡(jiǎn)單，

2、成本低，減震性能 好好 v按按C C在鑄鐵中存在的形式及其形態(tài)可分：在鑄鐵中存在的形式及其形態(tài)可分： 灰鑄鐵灰鑄鐵 C C全部或大部以游離全部或大部以游離片狀片狀石墨形式存在，斷口呈灰色石墨形式存在，斷口呈灰色 可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵 C C全部或大部以游離全部或大部以游離團(tuán)絮狀團(tuán)絮狀石墨形式存在石墨形式存在 球墨鑄鐵球墨鑄鐵 C C全部或大部分游離全部或大部分游離球形球形石墨形式存在石墨形式存在 蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵 C C全部或大部以游離全部或大部以游離蠕蟲狀蠕蟲狀石墨形式存在石墨形式存在 白口鑄鐵白口鑄鐵 C C全部或大部分全部或大部分化合態(tài)化合態(tài)Fe3CFe3C形式存在，呈白亮色形式存在，呈白亮

3、色 麻口鑄鐵麻口鑄鐵 灰口白口鑄鐵的混合組織灰口白口鑄鐵的混合組織 v型石墨出現(xiàn)在球鐵中；型石墨出現(xiàn)在球鐵中；型石墨也出現(xiàn)在球鐵中型石墨也出現(xiàn)在球鐵中, ,我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)是用我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)是用 球化級(jí)別來(lái)區(qū)分球化級(jí)別來(lái)區(qū)分型和型和型；型；型石墨出現(xiàn)在可鍛鑄鐵中；型石墨出現(xiàn)在可鍛鑄鐵中；型型 石墨出現(xiàn)在蠕墨鑄鐵中；石墨出現(xiàn)在蠕墨鑄鐵中；型型型皆能產(chǎn)生在球鐵中；型皆能產(chǎn)生在球鐵中；型石墨型石墨 是普通灰鑄鐵中的片狀石墨是普通灰鑄鐵中的片狀石墨。 灰口鑄鐵灰口鑄鐵 vC C的存在形式：的存在形式：碳大部分或全部以自由狀態(tài)的碳大部分或全部以自由狀態(tài)的片狀片狀石墨形式石墨形式 存在，其斷口呈暗灰色，有一定的力學(xué)性能

4、和良好的被切削存在，其斷口呈暗灰色，有一定的力學(xué)性能和良好的被切削 性能，普遍應(yīng)用于工業(yè)中。性能，普遍應(yīng)用于工業(yè)中。 v基體組織：基體組織：分為鐵素體基體、鐵素體分為鐵素體基體、鐵素體+ +珠光體基體和珠光體珠光體基體和珠光體 基體三種?；w三種。 v特點(diǎn)：特點(diǎn)：成本低，價(jià)格低廉。成本低，價(jià)格低廉。 v應(yīng)用：應(yīng)用：主要應(yīng)用機(jī)床床身、齒輪箱、皮帶輪、底座、缸體、主要應(yīng)用機(jī)床床身、齒輪箱、皮帶輪、底座、缸體、 蓋、手輪等受力不大、耐磨、減震零件蓋、手輪等受力不大、耐磨、減震零件, ,灰口鑄鐵占鑄鐵的灰口鑄鐵占鑄鐵的 總產(chǎn)量總產(chǎn)量80%80%以上以上。 A A型石墨型石墨，它呈均勻分布，無(wú)方，它呈均

5、勻分布，無(wú)方 向性。由于這種類型石墨相對(duì)向性。由于這種類型石墨相對(duì) 來(lái)說(shuō)對(duì)金屬基體割裂作用較來(lái)說(shuō)對(duì)金屬基體割裂作用較 小。機(jī)械強(qiáng)度較高，所以用戶小。機(jī)械強(qiáng)度較高，所以用戶 中多希望得到中多希望得到A A型石墨。型石墨。 B B型石墨型石墨，也稱菊花狀石墨，這，也稱菊花狀石墨，這 種類型石墨發(fā)生在碳當(dāng)量高，且結(jié)種類型石墨發(fā)生在碳當(dāng)量高，且結(jié) 晶核心較少的情況下晶核心較少的情況下 c c型石墨型石墨，它出現(xiàn)在過(guò)共晶的鑄件中，它出現(xiàn)在過(guò)共晶的鑄件中 D D型石墨型石墨出現(xiàn)在亞共晶出現(xiàn)在亞共晶 或共晶或共晶 鑄鐵鑄鐵 E E型石墨型石墨，發(fā)生在碳含量很低的，發(fā)生在碳含量很低的 鑄鐵中鑄鐵中 F F型型

6、常出現(xiàn)在碳當(dāng)量高的薄壁鑄常出現(xiàn)在碳當(dāng)量高的薄壁鑄 件中件中 v片狀石墨的石墨長(zhǎng)度分級(jí)片狀石墨的石墨長(zhǎng)度分級(jí) v我國(guó)灰鑄鐵金相標(biāo)準(zhǔn)我國(guó)灰鑄鐵金相標(biāo)準(zhǔn)GB7216-1987GB7216-1987與美國(guó)與美國(guó)ASTM-247ASTM-247標(biāo)準(zhǔn)中標(biāo)準(zhǔn)中 規(guī)定了石墨長(zhǎng)度分為規(guī)定了石墨長(zhǎng)度分為8 8級(jí)，級(jí)，1 1級(jí)最長(zhǎng)，石墨長(zhǎng)度大于級(jí)最長(zhǎng)，石墨長(zhǎng)度大于100mm100mm， 8 8級(jí)最短，石墨長(zhǎng)度小于級(jí)最短，石墨長(zhǎng)度小于1.5mm1.5mm。 灰口鑄鐵灰口鑄鐵 （3.40%C;0.65%Mn;1.92%Si3.40%C;0.65%Mn;1.92%Si；0.119%S0.119%S；0.18%P0.18%

7、P；）；） 處理：砂型鑄造處理：砂型鑄造 顯微組織：細(xì)小的渦流狀石墨顯微組織：細(xì)小的渦流狀石墨 灰口鑄鐵灰口鑄鐵 ( 3.40%C;0.65%Mn;1.92%Si( 3.40%C;0.65%Mn;1.92%Si；0.119%S;0.18%P0.119%S;0.18%P；）；） 處理：砂型鑄造處理：砂型鑄造 顯微組織：細(xì)片狀石墨顯微組織：細(xì)片狀石墨 灰口鑄鐵灰口鑄鐵 （總含碳量（總含碳量3.40%C3.40%C；石墨；石墨 3.37%3.37%； 0.82%Mn0.82%Mn；2.54% Si2.54% Si；0.084%S0.084%S； 0.34% P0.34% P；）；） 處理：砂型鑄造；

8、處理：砂型鑄造； 顯微組織：粗大的片狀石墨顯微組織：粗大的片狀石墨 灰口鑄鐵灰口鑄鐵 （3.40%C3.40%C；0.82%Mn0.82%Mn；2.54% Si2.54% Si；0.084%S0.084%S；0.34%P0.34%P；）；） 處理：砂型鑄造；處理：砂型鑄造； 顯微組織顯微組織: :石墨分布在鐵素體基體上石墨分布在鐵素體基體上 灰口鑄鐵灰口鑄鐵（3.34%C; 0.66%Mn3.34%C; 0.66%Mn；2.73%Si2.73%Si；0.055%S0.055%S； 0.137% P0.137% P） 處理：砂型鑄造處理：砂型鑄造 ； 顯微組織顯微組織: :石墨分布在鐵素體石墨分

9、布在鐵素體- -珠光體基體上珠光體基體上 灰口鑄鐵灰口鑄鐵 （3.34%C; 0.66%Mn3.34%C; 0.66%Mn；2.73%Si2.73%Si；0.055%S0.055%S； 0.137% P0.137% P） 處理：砂型鑄造；處理：砂型鑄造； 顯微組織顯微組織: :珠光體上的石墨和磷共晶珠光體上的石墨和磷共晶 灰口鑄鐵灰口鑄鐵 （2.82%C2.82%C；1.32%Mn1.32%Mn；1.65%Si1.65%Si；0.089%S0.089%S；0.145% P0.145% P） 處理：砂型變質(zhì)鑄造處理：砂型變質(zhì)鑄造 ； 顯微組織顯微組織: :石墨分布在珠光體基體上石墨分布在珠光體基

10、體上 變質(zhì)鑄鐵變質(zhì)鑄鐵 （2.82%C; 1.32%Mn2.82%C; 1.32%Mn；1.65%Si1.65%Si；0.089%S0.089%S；0.145% P0.145% P） 處理：砂型變質(zhì)鑄造；處理：砂型變質(zhì)鑄造； 顯微組織顯微組織: :石墨分布在珠光體基體上石墨分布在珠光體基體上 可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵 v可鍛鑄鐵是由一定成分的白口鑄鐵經(jīng)可鍛鑄鐵是由一定成分的白口鑄鐵經(jīng)石墨化退火石墨化退火而成，比灰而成，比灰 鑄鐵具有較高的韌性，又稱韌性鑄鐵。它并不可以鍛造，常鑄鐵具有較高的韌性，又稱韌性鑄鐵。它并不可以鍛造，常 用來(lái)制造承受沖擊載荷的鑄件。用來(lái)制造承受沖擊載荷的鑄件。 vC C的存在形

11、式：的存在形式：C C全部或大部以游離全部或大部以游離團(tuán)絮狀團(tuán)絮狀石墨形式存在，好石墨形式存在，好 的韌性，塑性。的韌性，塑性。 v基體組織：基體組織：分為鐵素體基體和珠光體基體兩種。分為鐵素體基體和珠光體基體兩種。 v特點(diǎn)：特點(diǎn)：因具有高的強(qiáng)度、硬度，用于載荷較高、耐磨損并有因具有高的強(qiáng)度、硬度，用于載荷較高、耐磨損并有 一定韌性要求的重要零件。一定韌性要求的重要零件。 v應(yīng)用：應(yīng)用：如石油管道、煉油廠管道和商用及民用建筑的供氣和如石油管道、煉油廠管道和商用及民用建筑的供氣和 供水系統(tǒng)的管件。供水系統(tǒng)的管件。 可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵 （總含碳量（總含碳量2.52%C2.52%C；石墨；石墨 1.8

12、5%1.85%； 0.65%Mn0.65%Mn； 0.46% Si 0.46% Si ；0.13% S0.13% S； 0.13% P0.13% P；）；） 處理：金屬模鑄造，處理：金屬模鑄造，950950退火退火; ;顯微組織顯微組織: :小島狀石墨分布在珠光體基體上小島狀石墨分布在珠光體基體上 可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵 （2.52%C2.52%C；0.65%Mn0.65%Mn；0.46%Si0.46%Si；0.13%S0.13%S； 0.13% P0.13% P） 處理：金屬模鑄造，處理：金屬模鑄造，950950退火退火; ;顯微組織顯微組織: :小島狀石墨分布在珠光體基體上小島狀石墨分布在珠光體

13、基體上 可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵 （1.73%C1.73%C；0.44%Mn0.44%Mn；1.2% Si1.2% Si；0.04% S0.04% S； 0.1% P0.1% P） 處理處理: :金屬模鑄造金屬模鑄造, 950, 950退火；顯微組織退火；顯微組織: :棉絮狀石墨分布在鐵素體基體上棉絮狀石墨分布在鐵素體基體上 可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵 （1.73%C1.73%C；0.44%Mn0.44%Mn；1.2% Si 1.2% Si ；0.04% S0.04% S； 0.1% P0.1% P） 處理處理: :金屬模鑄造金屬模鑄造, 950, 950退火；顯微組織退火；顯微組織: :棉絮狀石墨分布在鐵素體

14、基體上棉絮狀石墨分布在鐵素體基體上 球墨鑄鐵球墨鑄鐵 v簡(jiǎn)稱球鐵。它是通過(guò)在澆鑄前往鐵液中加入一定量的球化劑和墨化劑，以促進(jìn)呈簡(jiǎn)稱球鐵。它是通過(guò)在澆鑄前往鐵液中加入一定量的球化劑和墨化劑，以促進(jìn)呈 球狀石墨球狀石墨結(jié)晶而獲得的。它和鋼相比，除塑性、韌性稍低外，其他性能均接近，結(jié)晶而獲得的。它和鋼相比，除塑性、韌性稍低外，其他性能均接近， 是兼有鋼和鑄鐵優(yōu)點(diǎn)的優(yōu)良材料。是兼有鋼和鑄鐵優(yōu)點(diǎn)的優(yōu)良材料。 vC C的存在形式：的存在形式：C C全部或大部分游離全部或大部分游離球形球形石墨形式存在。石墨形式存在。 v基體組織：基體組織：分為鐵素體基體、鐵素體分為鐵素體基體、鐵素體+ +珠光體基體和珠光體

15、基珠光體基體和珠光體基 體三種。體三種。 v特點(diǎn)：特點(diǎn)：可以經(jīng)過(guò)可以經(jīng)過(guò)熱處理熱處理來(lái)進(jìn)行強(qiáng)化。來(lái)進(jìn)行強(qiáng)化。 v應(yīng)用：應(yīng)用：比如比如內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)曲軸曲軸、連桿連桿等之類的零件。等之類的零件。 vGB/T9441-2009GB/T9441-2009球墨鑄鐵金相檢驗(yàn)球墨鑄鐵金相檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了在光學(xué)顯微鏡下球墨鑄鐵顯微標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了在光學(xué)顯微鏡下球墨鑄鐵顯微 組織的評(píng)定方法組織的評(píng)定方法, ,對(duì)球化分級(jí)、石墨大小、石墨球數(shù)、珠光體數(shù)量、分散分布的鐵對(duì)球化分級(jí)、石墨大小、石墨球數(shù)、珠光體數(shù)量、分散分布的鐵 素體數(shù)量、磷共晶數(shù)量和碳化物數(shù)量的評(píng)定方法作了規(guī)定素體數(shù)量、磷共晶數(shù)量和碳化物數(shù)量的評(píng)定方法作了規(guī)定

16、, ,列出了相應(yīng)評(píng)級(jí)圖。列出了相應(yīng)評(píng)級(jí)圖。 球墨鑄鐵球墨鑄鐵 （3.224%C3.224%C；9.85%Mn9.85%Mn；2.75%Si2.75%Si；0.016%S0.016%S；0.097% P)0.097% P) 處理：砂型變形鑄造處理：砂型變形鑄造; ;顯微組織顯微組織: :球狀石墨分布在鐵素體球狀石墨分布在鐵素體- -珠光體基體上珠光體基體上 球墨鑄鐵球墨鑄鐵 （3.224%C3.224%C；9.85%Mn9.85%Mn；2.75%Si2.75%Si；0.016%S0.016%S；0.097% P0.097% P） 處理：砂型變形鑄造處理：砂型變形鑄造; ;顯微組織顯微組織: :球

17、狀石墨分布在鐵素體球狀石墨分布在鐵素體- -珠光體基體上珠光體基體上 蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵 oC C的存在形式：的存在形式：C C全部或大部以游離全部或大部以游離蠕蟲狀蠕蟲狀石墨形式存在石墨形式存在, ,典典 型的蠕蟲狀石墨表現(xiàn)為一條孤立的、不平整的厚片狀，但不型的蠕蟲狀石墨表現(xiàn)為一條孤立的、不平整的厚片狀，但不 同于灰鑄鐵片狀石墨，它短而厚、頭部較圓，形似蠕蟲。同于灰鑄鐵片狀石墨，它短而厚、頭部較圓，形似蠕蟲。 o基體組織：基體組織：分為鐵素體基體、鐵素體分為鐵素體基體、鐵素體+ +珠光體基體和珠光體珠光體基體和珠光體 基體三種。基體三種。 o應(yīng)用：應(yīng)用：它具有獨(dú)特的用途，在鋼錠模、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、

18、排氣管、它具有獨(dú)特的用途，在鋼錠模、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、排氣管、 玻璃模具、柴油機(jī)缸蓋、制動(dòng)零件等方面的應(yīng)用均取得了良玻璃模具、柴油機(jī)缸蓋、制動(dòng)零件等方面的應(yīng)用均取得了良 好的效果。好的效果。 蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵：3.53.5 3.9%C; 2.23.9%C; 2.2 2.8%Si; 0.42.8%Si; 0.4 0.8%Mn0.8%Mn 白口鑄鐵白口鑄鐵 v白口鑄鐵是組織中完全沒有或幾乎完全沒有石墨的一種鐵碳白口鑄鐵是組織中完全沒有或幾乎完全沒有石墨的一種鐵碳 合金，其斷口呈白亮色，硬而脆，不能進(jìn)行切削加工，很少合金，其斷口呈白亮色，硬而脆，不能進(jìn)行切削加工，很少 在工業(yè)上直接用來(lái)制作機(jī)械零件。由于其

19、具有很高的表面硬在工業(yè)上直接用來(lái)制作機(jī)械零件。由于其具有很高的表面硬 度和度和耐磨性耐磨性，又稱激冷鑄鐵或，又稱激冷鑄鐵或冷硬鑄鐵冷硬鑄鐵。 vC C的存在形式：的存在形式：C C全部或大部分化合態(tài)全部或大部分化合態(tài)Fe3CFe3C形式存在，呈白亮形式存在，呈白亮 色。色。 v分類：分類：亞共晶白口鑄鐵、共晶白口鑄鐵、過(guò)共晶白口鐵亞共晶白口鑄鐵、共晶白口鑄鐵、過(guò)共晶白口鐵 。 v特點(diǎn)：特點(diǎn)：這種鑄鐵具有高碳低硅的特點(diǎn)，有較高的硬度，但很這種鑄鐵具有高碳低硅的特點(diǎn)，有較高的硬度，但很 脆。脆。 v應(yīng)用：應(yīng)用：適用于制造沖擊載荷小的零件，一般用在犁鏵、磨片、適用于制造沖擊載荷小的零件，一般用在犁鏵、磨片、 導(dǎo)板等方面。導(dǎo)板等方面。 亞共晶白口鑄鐵亞共晶白口鑄鐵 （3.55%C3.55%C； 1.02%Mn1.02%Mn； 0.91% Si 0.91% Si ； 0.25% S0.25% S； 0.01% P0.01% P） 處理：金屬模鑄造；處理：金屬模鑄造； 顯微組織：樹枝狀珠光體顯微組織：樹枝狀珠光體+ +二次滲碳體二次滲碳體+ +共晶萊共晶萊 氏體氏體 共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵 （4.33%C4.33%C；0.54%0.54%石墨；石墨；0.73%Mn0.73%Mn； 0.06%Si0.06%Si； 0.03% S0.03% S