實(shí)驗(yàn)四

鑄鐵金相組織

觀察、分析一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、觀察灰鑄鐵顯微組織特征和分析灰鑄鐵組織的特點(diǎn)。2.分析各種鑄鐵的基體與石墨的形狀、大小、數(shù)量及分布對(duì)鑄鐵性能的影響。

3.了解不同熱處理對(duì)鑄鐵組織和性能的影響。白口鑄鐵：碳主要以碳化物的形式存在，斷口呈白色麻口鑄鐵：斷口中心部位呈灰色，外沿為白色

灰口鑄鐵（斷口為灰色）灰鑄鐵：石墨呈片狀可鍛鑄鐵：石墨呈團(tuán)絮狀球墨鑄鐵：石墨呈球狀蠕墨鑄鐵：石墨呈蠕蟲狀按鑄鐵中碳元素存在形式和石墨形態(tài)可分：鑄鐵是含碳量大于2.11%并含有較多硅、錳、硫、磷等元素的多元鐵基合金。二、實(shí)驗(yàn)原理

1、灰鑄鐵灰鑄鐵是指石墨呈片狀分布的灰口鑄鐵。其產(chǎn)量約占鑄鐵總產(chǎn)量的80%以上。（1）化學(xué)成分和組織灰鑄鐵的成分范圍為：

2.5～3.6%C，1.0～2.5%Si，

0.6～1.2%Mn，≤

0.15%S，≤

0.15%P。（2）鑄鐵的組織

鋼的基體+G（石墨）基體組織有鐵素體、珠光體和鐵素體加珠光體三種。灰鑄鐵齒輪箱灰鑄鐵的顯微組織

鐵素體灰鑄鐵珠光體灰鑄鐵鐵素體加珠光體灰鑄鐵石墨片的三維形貌（3）灰鑄鐵的孕育處理常對(duì)灰鑄鐵進(jìn)行孕育處理，以細(xì)化片狀石墨。常用的孕育劑有硅鐵和硅鈣合金。經(jīng)孕育處理的灰鑄鐵稱為孕育鑄鐵。

孕育處理前孕育處理后硅鐵硅鈣（4）熱處理熱處理只改變基體組織，不改變石墨形態(tài)。灰鑄鐵強(qiáng)度只有碳鋼的30~50%，熱處理強(qiáng)化效果不大。灰鑄鐵常用的熱處理有：①消除內(nèi)應(yīng)力退火(又稱人工時(shí)效)②消除白口組織退火③表面淬火

灰鑄鐵件汽缸套活塞環(huán)ACDBEF片狀石墨的六種不同分布方式2、球墨鑄鐵石墨呈球形的灰口鑄鐵。由液態(tài)鐵水經(jīng)石墨化得到。球狀石墨是液態(tài)鐵水經(jīng)球化處理得到的。球化劑為鎂、稀土和稀土鎂。為避免白口，并使石墨細(xì)小均勻，在球化處理同時(shí)還進(jìn)行孕育處理。常用孕育劑為硅鐵和硅鈣合金。（1）化學(xué)成分和組織化學(xué)成分范圍是：3.6～3.9%C，2.0～2.8%Si，

0.6～0.8%Mn，≤0.1%P，≤0.04%S，

0.03～0.05%Mg殘。硅鐵硅鈣稀土鎂球狀石墨1000X（球化良好）

偏振光（2）組織：基體（F、F+P、P）+球狀G球墨鑄鐵的顯微組織

鐵素體加珠光體球墨鑄鐵

鐵素體球墨鑄鐵

珠光體球墨鑄鐵

球墨鑄鐵中的石墨球

（3）球墨鑄鐵的熱處理球墨鑄鐵可進(jìn)行各種熱處理,如退火、正火、淬火加回火、等溫淬火等。

正火珠光體+牛眼狀鐵素體

等溫淬火下貝氏體淬火淬火馬氏體+殘余奧氏體

淬火+回火回火馬氏體可鍛鑄鐵石墨化退火工藝曲線

3、可鍛鑄鐵石墨呈團(tuán)絮狀的灰口鑄鐵，是由白口鑄鐵經(jīng)石墨化退火獲得的。（1）化學(xué)成分和組織灰鑄鐵的成分范圍為：2.4~2.8%C，1.2~2.0%Si，0.4~1.2%Mn，

≤0.1%P，≤0.2%S。（2）組織：基體(F、P)＋團(tuán)絮狀G鐵素體基體可鍛鑄鐵又稱黑心可鍛鑄鐵。

可鍛鑄鐵的顯微組織

黑心可鍛鑄鐵

珠光體可鍛鑄鐵

可鍛鑄鐵的石墨化退火4、蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵是液態(tài)鐵水經(jīng)蠕化處理和孕育處理得到的。蠕化劑為稀土硅鐵鎂合金、稀土硅鐵合金、稀土硅鐵鈣合金等。（1）化學(xué)成分和組織

化學(xué)成分：3.5～3.9%C，

2.1～2.8%Si，0.4～0.8%Mn，≤0.1%P≤0.1%S。（2）組織：基體（F、F+P、P）+蠕蟲狀G

蠕墨鑄鐵中的石墨蠕墨鑄鐵的顯微組織鐵素體基體蠕墨鑄鐵中的石墨珠光體基體鐵素體基體+珠光體蠕蟲狀石墨400X（蠕化良好）蠕蟲狀石墨400X（蠕化不良）三、實(shí)驗(yàn)步驟1、領(lǐng)取鑄鐵金相試樣，在顯微鏡下仔細(xì)觀察，分析各鑄鐵試樣中石墨的形狀，比較異同點(diǎn)。2、將各試樣顯微組織描繪下來。鑄鐵試樣顯微組織

試樣名稱處理狀態(tài)顯微組織1普通灰口鐵鑄態(tài)P基+G片2普通灰口鐵鑄態(tài)F基+G片3普通灰口鐵鑄態(tài)(P+F)基+G片4可鍛鑄鐵退火F基+G團(tuán)絮5可鍛鑄鐵正火P基+G團(tuán)絮6球墨鑄鐵鑄態(tài)(P+F少)基+G球7球墨鑄鐵退火F基+G球8球墨鑄鐵正火P基+G球9球墨鑄鐵等溫淬火B(yǎng)下+G球

10蠕墨鑄鐵鑄態(tài)F基+G蠕蟲狀

11蠕墨鑄鐵鑄態(tài)P基+G蠕蟲狀12蠕墨鑄鐵鑄態(tài)(P+F)基+G蠕蟲狀浸蝕劑：4%硝酸酒精溶液

四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，每個(gè)學(xué)生都要認(rèn)真地研究分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，按要求寫好實(shí)驗(yàn)報(bào)告，交實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師審閱，實(shí)驗(yàn)報(bào)告要包括下述內(nèi)容：1、簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、整理好實(shí)驗(yàn)結(jié)果3、簡(jiǎn)要說明鑄鐵的組織特點(diǎn)，并比較白口鑄鐵、麻口鑄鐵、灰口鑄鐵中碳的形狀。4、比較各類型灰鑄鐵中石墨的組織形態(tài)。5、根據(jù)觀察，綜合《材料科學(xué)基礎(chǔ)》、《力學(xué)性能》、