铸铁金相图谱赏析.docx
《铸铁金相图谱赏析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《铸铁金相图谱赏析.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
铸铁金相图谱赏析
时间:
2010-01-2308:
05:
02来源:
作者:
点击:
1次
铸铁金相图谱赏析
（二）
时间:
2010-01-2310:
59:
27来源:
作者:
点击:
1次
铸铁金相图谱赏析（三）
时间:
2010-01-2311:
01:
59来源:
中国金相网作者:
点击:
1次
金相组织解析
时间:
2009-12-0119:
36:
11来源:
作者:
点击:
247次
金相组织,用金相方法观察到的金属及合金的内部组织.可以分为:
1.宏观组织.2.显微组织.
金相即金相学，就是研究金属或合金内部结构的科学。
不仅如此，它还研究当外界条件或内在因素改变时，对金属或合金内部结构的影响。
所谓外部条件就是指温度、加工变形、浇注情况等。
所谓内在因素主要指金属或合金的化学成分。
金相组织是反映金属金相的具体形态，如马氏体，奥氏体，铁素体，珠光体等等。
1.奥氏体－碳与合金元素溶解在γ-fe中的固溶体，仍保持γ-fe的面心立方晶格。
晶界比较直，呈规则多边形；淬火钢中残余奥氏体分布在马氏体间的空隙处
2.铁素体－碳与合金元素溶解在α-fe中的固溶体。
亚共析钢中的慢冷铁素体呈块状，晶界比较圆滑，当碳含量接近共析成分时，铁素体沿晶粒边界析出。
3.渗碳体－碳与铁形成的一种化合物。
在液态铁碳合金中，首先单独结晶的渗碳体（一次渗碳体）为块状，角不尖锐，共晶渗碳体呈骨骼状。
过共析钢冷却时沿acm线析出的碳化物（二次渗碳体）呈网结状，共析渗碳体呈片状。
铁碳合金冷却到ar1以下时，由铁素体中析出渗碳体（三次渗碳体），在二次渗碳体上或晶界处呈不连续薄片状。
4.珠光体－铁碳合金中共析反应所形成的铁素体与渗碳体的机械混合物。
珠光体的片间距离取决于奥氏体分解时的过冷度。
过冷度越大，所形成的珠光体片间距离越小。
在a1~650℃形成的珠光体片层较厚，在金相显微镜下放大400倍以上可分辨出平行的宽条铁素体和细条渗碳体，称为粗珠光体、片状珠光体，简称珠光体。
在650~600℃形成的珠光体用金相显微镜放大500倍，从珠光体的渗碳体上仅看到一条黑线，只有放大1000倍才能分辨的片层，称为索氏体。
在600~550℃形成的珠光体用金相显微镜放大500倍，不能分辨珠光体片层，仅看到黑色的球团状组织，只有用电子显微镜放大10000倍才能分辨的片层称为屈氏体。
5.上贝氏体－过饱和针状铁素体和渗碳体的混合物，渗碳体在铁素体针间。
过冷奥氏体在中温（约350~550℃）的相变产物，其典型形态是一束大致平行位向差为6~8od铁素体板条，并在各板条间分布着沿板条长轴方向排列的碳化物短棒或小片；典型上贝氏体呈羽毛状，晶界为对称轴，由于方位不同，羽毛可对称或不对称，铁素体羽毛可呈针状、点状、块状。
若是高碳高合金钢，看不清针状羽毛；中碳中合金钢，针状羽毛较清楚；低碳低合金钢，羽毛很清楚，针粗。
转变时先在晶界处形成上贝氏体，往晶内长大，不穿晶。
6.下贝氏体－同上，但渗碳体在铁素体针内。
过冷奥氏体在350℃~ms的转变产物。
其典型形态是双凸透镜状含过饱和碳的铁素体，并在其内分布着单方向排列的碳化物小薄片；在晶内呈针状，针叶不交叉，但可交接。
与回火马氏体不同，马氏体有层次之分，下贝氏体则颜色一致，下贝氏体的碳化物质点比回火马氏体粗，易受侵蚀变黑，回火马氏体颜色较浅，不易受侵蚀。
高碳高合金钢的碳化物分散度比低碳低合金钢高，针叶比低碳低合金钢细。
7.粒状贝氏体－大块状或条状的铁素体内分布着众多小岛的复相组织。
过冷奥氏体在贝氏体转变温度区的最上部的转变产物。
刚形成时是由条状铁素体合并而成的块状铁素体和小岛状富碳奥氏体组成，富碳奥氏体在随后的冷却过程中，可能全部保留成为残余奥氏体；也可能部分或全部分解为铁素体和渗碳体的混合物（珠光体或贝氏体）；最可能部分转变为马氏体，部分保留下来而形成两相混合物，称为m-a组织。
8.无碳化物贝氏体－板条状铁素体单相组成的组织，也称为铁素体贝氏体。
形成温度在贝氏体转变温度区的最上部。
板条铁素体之间为富碳奥氏体，富碳奥氏体在随后的冷却过程中也有类似上面的转变。
无碳化物贝氏体一般出现在低碳钢中，在硅、铝含量高的钢中也容易形成。
9.马氏体－碳在α-fe中的过饱和固溶体。
板条马氏体：
在低、中碳钢及不锈钢中形成，由许多相互平行的板条组成一个板条束，一个奥氏体晶粒可转变成几个板条束（通常3到5个）。
片状马氏体（针状马氏体）：
常见于高、中碳钢及高ni的fe-ni合金中，针叶中有一条缝线将马氏体分为两半，由于方位不同可呈针状或块状，针与针呈120o角排列，高碳马氏体的针叶晶界清楚，细针状马氏体呈布纹状，称为隐晶马氏体。
10.回火马氏体－马氏体分解得到极细的过渡型碳化物与过饱和（含碳较低）的α-相混合组织它由马氏体在150~250℃时回火形成。
这种组织极易受腐蚀，光学显微镜下呈暗黑色针状组织（保持淬火马氏体位向），与下贝氏体很相似，只有在高倍电子显微镜下才能看到极细小的碳化物质点。
11.回火屈氏体－碳化物和α-相的混合物。
它由马氏体在350~500℃时中温回火形成。
其组织特征是铁素体基体内分布着极细小的粒状碳化物，针状形态已逐渐消失，但仍隐约可见，碳化物在光学显微镜下不能分辨，仅观察到暗黑的组织，在电镜下才能清晰分辨两相，可看出碳化物颗粒已明显长大。
12.回火索氏体－以铁素体为基体，基体上分布着均匀碳化物颗粒。
它由马氏体在500~650℃时高温回火形成。
其组织特征是由等轴状铁素体和细粒状碳化物构成的复相组织，马氏体片的痕迹已消失，渗碳体的外形已较清晰，但在光镜下也难分辨，在电镜下可看到的渗碳体颗粒较大。
13.莱氏体－奥氏体与渗碳体的共晶混合物。
呈树枝状的奥氏体分布在渗碳体的基体上。
14.粒状珠光体－由铁素体和粒状碳化物组成。
它是经球化退火或马氏体在650℃~a1温度范围内回火形成。
其特征是碳化物成颗粒状分布在铁素体上。
15.魏氏组织－如果奥氏体晶粒比较粗大，冷却速度又比较适宜，先共析相有可能呈针状（片状）形态与片状珠光体混合存在，称为魏氏组织。
亚共析钢中魏氏组织的铁素体的形态有片状、羽毛状或三角形，粗大铁素体呈平行或三角形分布。
它出现在奥氏体晶界，同时向晶内生长。
过共析钢中魏氏组织渗碳体的形态有针状，杆状，它出现在奥氏体晶粒的内部。
金相组织分析中铁碳合金的组元和相
时间:
2010-01-3014:
41:
55来源:
中国金相网作者:
点击:
1次
一、基本概念
1、铁碳合金：
碳钢和铸铁的统称，都是以铁和碳为基本组元的合金
2、碳钢：
含碳量为%～%的铁碳合金
3、铸铁：
含碳量大于%的铁碳合金
4、铁碳合金相图：
研究铁碳合金的工具，是研究碳钢和铸铁成分、温度、组织和性能之间关系的理论基础，也是制定各种热加工工艺的依据。
注：
由于含碳量大于Fe3C的含碳量（%）时，合金太脆，无实用价值，因此所讨论的铁碳合金相图实际上是Fe-Fe3C
二、组元
1、纯铁：
纯铁指的是室温下的α-Fe，强度、硬度低，塑性、韧性好。
2、碳：
碳是非金属元素，自然界存在的游离的碳有金刚石和石墨，它们是同素异构体。
3、碳在铁碳合金中的存在形式有三种：
●C与Fe形成金属化合物，即渗碳体；
●C以游离态的石墨存在于合金中。
●C溶于Fe的不同晶格中形成固溶体；
A.铁素体：
C溶于α-Fe中所形成的间隙固溶体，体心立方晶格，用符号“F”或“α”表示，铁素体是一种强度和硬度低，而塑性和韧性好的相，铁素体在室温下可稳定存在。
B.奥氏体：
C溶于γ-Fe中所形成的间隙固溶体，面心立方晶格，用符号“A”或“γ”表示，奥氏体强度低、塑性好，钢材的热加工都在奥氏体相区进行，奥氏体在高温下可稳定存在。
C.C与Fe形成金属化合物：
即渗碳体Fe3C，Fe与C组成的金属化合物，Fe与C组成的金属化合物，含碳量为％。
以“Fe3C”或“Cm”符号表示，渗碳体的熔点为1227℃，硬度很高（HB＝800）而脆，塑性几乎等于零。
渗碳体在钢和铸铁中，一般呈片状、网状或球状存在。
它的形状和分布对钢的性能影响很大，是铁碳合金的重要强化相。
碳在α-Fe中溶解度很低，所以常温下碳以渗碳体或石墨的形式存在。
铁碳合金平衡组织的金相分析
时间:
2010-02-2015:
53:
15来源:
作者:
点击:
1次
一、概述
1．碳钢和白口铸铁的平衡组织
合金在极缓慢冷却条件（如退火状态）下得到的组织为平衡组织。
铁碳合金的平衡组织可以根据Fe-C状态图来分析。
从状态图可知，所有碳钢和白口铸铁在室温时的组织均由铁素体相和渗碳体相组成。
但由于含碳量的不同，结晶条件的差异，铁素体和渗碳体的相对数量、形态、分布和混合情况不一样，因而将组成各种不同特征的组织。
碳钢和白口铸铁的显微组织见表2所示。
2．各种基本组织特征
1）铁素体（F）：
是碳溶入α-Fe中的间隙固溶体，有良好的塑性，硬度低（HB80～120），经3%～5%硝酸酒精溶液侵蚀后，在显微镜呈白色大颗粒状或块状（如图1）。
随着钢中含碳量的增加，铁素体量减少。
铁素体量较多时呈块状分布（如图2、图3）；当含碳量接近共析成分时，往往呈断续网状，分布在珠光体的周围（如图4）。
2）渗碳体（Fe3C或Cm）：
是铁与碳的化合物，含碳量为%，抗侵蚀能力较强。
经3%～5%硝酸酒精溶液侵蚀后呈白亮色（如图5、图6所示）；若用苦味酸钠溶液热侵蚀，则被染成黑褐色，而铁素体仍为白色（如图7所示），由此可区别开铁素体和渗碳体。
渗碳体的硬度很高，达到HB800以上，脆性很大，强度和塑性很差。
经过不同的热处理，渗碳体可以成片状、粒状或断续网状。
图1 工业纯铁的显微组织 ×200
组织：
全部为F
图2 20钢的显微组织 ×400
组织：
F（白块）+P（黑块）
图3 40钢的显微组织 ×400
组织：
F+P
图4 60钢的显微组织 ×400
组织：
P（黑色）+F（白色网状）
图5 T8钢的显微组织×400
组织：
P（片状）
图6 T12钢的显微组织 ×400（3%硝酸酒精溶液腐蚀）
组织：
P（层片状）+Fe3CⅡ（白色网状）
图7 T12钢的显微组织 ×400（热苦味酸钠溶液腐蚀）
组织：
P（白色块状）+Fe3CⅡ（黑色网状）
3）珠光体（P）是铁素体和渗碳体的机械混合物。
珠光体一般经退火得到，是铁素体和渗碳体交替分布的层片状组织，疏密程度不同。
经3%～5%硝酸酒精溶液侵蚀后，铁素体和渗碳体皆成白亮色。
在不同放大倍数下观察时，珠光体组织具有不太一样的特性。
在高倍（600倍以上）下观察时，珠光体中平行相间的宽条为铁素体、突起细条为渗碳体，它们皆为白亮色，而边界为黑色阴影。
在中倍（400倍左右）观察时，白亮色的渗碳体细条被两边黑条阴影所掩盖。
而成为黑色细条。
这时看到的珠光体是宽白条的铁素体和细黑条的渗碳体相间的混合物。
在低倍（200倍以下）观察时，由于显微镜的放大倍率低，连宽白条的铁素体和细黑条的渗碳体也分辨不清，这时的珠光体是一片模糊的暗色块状组织。
图8 亚共晶白口铁显微组织 ×150
组织：
P（黑色团状）+Fe3C+Ld`
图9 共晶白口铸铁显微组织 ×400
组织：
Ld`（黑色块、点为P+白色为FeII3C基体）
4）莱氏体（Ld`）在室温时是珠光体和渗碳体的混合物。
此时渗碳体中包括共晶渗碳体和二次渗碳体两种，但它们相连在一起而分辨不开。
经3%～5%硝酸酒精溶液侵蚀后，莱氏体的组织特征是，在白亮色铁素体基体上均匀分布着许多黑点（块）状或条状珠光体（如图9）。
莱氏体组织硬度很高，达到HB700，性脆。
一般存在于含碳量大于%的白口铸铁中，在某些高碳合金钢的铸造组织中也常可见到。
亚共晶白口铸铁的组织是莱氏体、呈黑色大块树状的珠光体及珠光体周围白亮圈的二次渗碳体（如图8）。
二次渗碳体与莱氏体中的渗碳体相连、无界线，无法区分。
过共晶白口铁的组织：
莱氏体和长白条一次渗碳体（如图10所示）。
图10过共晶白口铸铁显微组织×150
组织---FeC3Ⅰ（白色宽长条）+Ld`（小黑色条、点和白色基体）
灰铸铁金相检验
时间:
2010-01-2315:
00:
08来源:
作者:
点击:
1次
灰铸铁中的石墨是以两种不同形式形成，一是由渗碳体的分解而形成，Fe3C→3Fe2+C石墨。
二是从液体或奥氏体中直接析出，当液体或奥氏体在比较接近于平衡的冷却条件下，则液体（或固溶体）就可比通常结晶温度（或相变点）略高的情况下（如在1130～1135℃和723～738℃）直接形成石墨。
一、金相试样的选取及制备
1. 试样的选取
一般是取自试块或挠曲棒上或取自铸件的本身或在铸件毛胚加工面上端30mm处切取或筒浇制活塞环可在每筒下端不大于铸件壁厚二倍的位置上切取。
2. 试样的制备
将试样观察面在细砂轮上磨平，然后分几道砂纸磨制至抛光，消除试样磨面的划痕。
铸铁石墨不使其污染或拖曳。
3. 试样的抛光
选用短毛纤维柔软的平绒、呢或丝绸。
抛光粉最好是具有细致尖利性。
经过细化加工处理的氧化铝，或常用的氧化铬、氧化铁。
在开始抛光时对抛光粉的浓度可以高些，这对防止石墨拖曳有好处。
抛光时用力要适中均衡，随时转动变换试样方向，将至完成时把抛光粉减薄，并用力减轻。
最后清水冲洗试样，再轻微抛光用干净丝绒擦干就可观察石墨，以观察试样无划痕，石墨呈灰暗为标准。
每个试样一般抛光5～6分钟即可。
4. 试样的侵蚀
一般采用2～5％硝酸酒精溶液或4％苦味酸酒精溶液。
二、灰铸铁金相检验及评定方法
石墨的类型，石墨的长度和数量、共晶石墨的控制，基体组织中的珠光体的分散度，铁素体含量，磷共晶的类型及分布特征和面积大小程度，渗碳体数量等。
可按GB/T7216-1987，ASTMA247-06，ISO945-75等标准检验。
三、灰铸铁的组织和性能
1. 石墨的形态及识别
以两种不同形式形成：
由渗碳体的分解而形成，Fe3C→3Fe2+C石墨；由从液体或奥氏体中直接析出。
A型片状石墨无方向性均匀散布；B菊花状石墨中心以小片状与点状石墨向外伸展形呈菊花形分布；D型石墨（共晶石墨）又称树枝状石墨或称过冷石墨以点状与小片状石墨呈方向性枝晶分布；E型石墨以小片状石墨呈方向性枝晶分布；F型石墨呈星射状。
2. 珠光体分散度的评定
珠光体分散度与奥氏体过冷度有关，过冷度越大珠光体愈为细密。
基体珠光体的硬度大约为HB180~265，在金相检验评定中主要观察珠光体分散度，即片间距离，分散度情况与硬度的关系大致如下：
索氏体型珠光体片间距在500×下难以区分，它的硬度在HB245左右。
细片状珠光体片间距在μ~μ时HB215左右。
中等片状珠光体片间距在μ~μ时HB200左右。
粗片状珠光体片间距在μ以上时HB<180。
3. 铸铁中的铁素体
由于铸铁中含有较多的碳、硅或其它促进石墨化的元素，促使了Fe3C分解。
过冷度大和缓慢冷却也可以导致铁素体的产生，它大多附着于石墨的周围或处于共晶型巢状石墨中间。
4. 磷共晶的形态分类及识别
形成过程二种：
1）以Fe-Fe3C平衡图为基础，由液体结晶的都是三元磷共晶，在冷却过程中的一定条件下三元磷共晶分解为二元磷共晶。
2）以Fe-Fe3C-Fe3P平衡图为基础，二元和三元磷共晶都是由液体直接结晶的，不过其结晶的方式不相同。
金相检验对几种磷共晶形态的鉴别,也是很重要的。
二元磷共晶：
向内凹陷弯曲，明亮的Fe3P基体上均匀分布着暗色的α质点，共晶体边界内外较深截然分明。
另一种二元磷共晶呈鱼骨状，它的外形象莱氏体组织，从显微观察其亮度要比莱氏体差，共晶体中有时为珠光体呈小团分布。
三元磷共晶：
特征是在Fe3P基底上散布着大小和不匀称的α颗粒，有的串连成条分布，在高倍观察下整个共晶体中隐约可见的微微凸起亮白色杆状或粒状碳化物，这种三元磷共晶不仔细观察，有时会与二元磷共晶混淆。
复合物磷共晶：
白亮的Fe3C条带贯穿或附着二元磷共晶体上，形成鲜明直线界限在Fe3C上光亮无点粒物。
碳化物为基磷共晶：
特征是共晶体外形各异而不规则，其边缘常布有一些须状碳化物，整个共晶体的碳化物为主导地位，Fe3P和α质点很少在。
侵蚀剂
1）硝酸20~25ml，乙醇75~80ml。
能显示磷共晶的分布，时间1~3分钟，直到基体组织呈深暗色为止。
2）氢氧化钠25g，苦味酸2g，水75ml
i）溶液煮沸，放入试样时间约2~10s，渗碳体呈棕色，磷化铁呈黑色，铁素体不变色。
ii）65~75℃，侵蚀2s，渗碳体呈棕黑色或铜红色，磷化铁轻微染色。
3）氢氧化钠10g，赤血盐4g，水100ml
50~60℃侵蚀，侵蚀1~3s，渗碳体不染色或轻微染色，磷化铁呈浅黄色或黄褐色
4）高锰酸钾5g，氢氧化钠5g，水100ml
试样置于溶液中加热至40℃，侵蚀2s，渗碳体不变化，磷化物呈棕色。
5. 渗碳体（或碳化物）
一种非常硬而脆的相，主要由于冷却速度大和合金含有较多的形成碳化物元素阻碍了石墨化所致。
四、灰铸铁热处理概况
1.退火处理消除应力，温度在500~600℃之间，温度过高和保温时间过长会引起共
析渗碳体的石墨化，是强度降低。
2.淬火与正火淬火处理目的是提高硬度和耐磨性，温度一般不超过900℃，组织由
原来的珠光体和铁素体转变为马氏体。
正火后残余应力较小，避免铁素体的存
在，促使珠光体量增加，提高硬度和强度。
■ 共晶团的大小与铸铁的力学性能密切相关。
在常规检验中已此作为评定铸铁性
能、检验铸铁的孕育效果，以及通过它来对工艺条件进行调整。
共晶团的晶界上存在着碳化物和夹杂物偏析，通过侵蚀剂显示共晶团的晶界
■ 侵蚀剂
①氯化铜3g、三氯化铁、盐酸2ml、碳酸2ml、乙醇100ml
②氯化铜1g、氯化镁4g、盐酸4ml、乙醇250ml、水15～20ml
③氯化铜1g、氯化镁4g、盐酸2ml、乙醇100ml
④硫酸铜4g、盐酸20ml、水20ml
⑤氯化铜10g、盐酸100ml、水50ml
⑥苦味酸5g、乙醇95ml
球墨铸铁：
1）①试剂侵蚀,④试剂冲洗,共晶团晶界的清晰显现。
2）③试剂侵蚀，待表层铜沉淀后，④试剂冲洗，轻抛，再用①侵蚀的铜沉淀，轻抛，低倍观察。
灰铸铁：
1）③试剂侵蚀石墨形状以枝晶、菊花状为主的试样，共晶团晶界呈白色细而清晰
2）④试剂适用片状石墨。
试样先用③试剂侵蚀，后再用⑥试剂侵蚀，共晶团晶界
呈黑色。
试样先用③试剂侵蚀，后用④试剂洗掉表层的铜沉淀，共晶团晶界一
般较宽。
3）⑥试剂适用石墨形状呈片状，枝晶状，以铁素体为基的试样，共晶团晶界呈黑
色。
蠕虫状石墨铸铁：
②试剂。
以F-P混合基体：
先用②试剂侵蚀1小时，洗掉铜层，轻抛后，再放入④试剂中侵蚀，再轻抛，反复几次，直到共晶团清晰显现为止。
以P为基体：
先在③试剂中侵蚀，待表层铜沉淀后用④试剂洗掉，再轻抛，如共晶团晶界不明显，再在②试剂中侵蚀至清晰显示。
升级会员 