实验常用金属材料组织观察及分析.docx

试验五、常用金属材料组织观看及分析一、试验目的：1、 观看及争论常用的几种合金材料的显微组织的特征2、 了解及把握它们铸造、加工、热处理状态下组织及性能之间的关系二、试验说明：这里主要介绍铸铁、合金钢、铜合金、铝合金及轴承合金，它们的应用也较广泛有必要进展深度的了解三、试验内容：〔一〕铸铁1、 白口铸铁：白口铸铁的碳以结合态〔渗碳体的形式〕存在，断口呈银白色其组织特征是没有石墨而有莱氏体组织依据含碳量可将白口铸铁分为亚共晶、共晶、过共晶白口铸铁1） 亚共晶白口铸铁：含碳量大于 2.06，小于 4.30%的白口铸铁称为亚共晶白口铸铁，其显微组织含有由初生树枝状的奥氏体转变成的珠光体、共晶莱氏体及二次渗碳体再显微镜下看到的暗黑色树枝状的为珠光体，白底上分布细小暗黑色的散粒状的为莱氏体，而二次渗碳体则与莱氏体中的渗碳体相互混杂，而难于区分2） 、共晶白口铸铁：含碳量等于 4.30%的白口铸铁称为共晶白口铸铁，其显微组织为 100%的莱氏体，它是渗碳体与珠光体的机械混合物，其中黑色细点状或短条状是珠光体，而白色的基体为渗碳体3） 、过晶白口铸铁：含碳量大于 4.30%的白口铸铁称为过共晶白口铸铁，其显微组织由一次渗碳体和莱氏体组成。

其中粗大的白亮条状为一次渗碳体，白底上分布细小暗黑色的散粒状的为莱氏体2、 灰口铸铁：灰口铸铁中的碳以游离状态〔石墨〕存在，断口呈灰色其组织由金属基体和无方向 分布的片状石墨组成金属基体可以是铁素体、珠光体及珠光体加铁素体的混合基体三种石墨在未经浸蚀的试样即可观看到，而基体则需用2—4%的硝酸酒精浸蚀才能识别3、 麻口铸铁：铸铁在结晶过程，由于受到冷却条件的影响，使其具有灰口铸铁和白口铸铁的组织特征，其组织中具有石墨又有莱氏体球墨铸铁中的碳同样以游离状态存在，但石墨呈球状分布，组织是由金属基体和球状石墨组成金属基体同样是铁素体、珠光体及铁素体加珠光体的混合基体三种4、 球墨铸铁：可锻铸铁也称马铁或展性铸铁，它是由白口铸铁经可锻化退火而得到，石墨呈团絮 状 金属基体同样是铁素体、 珠光体及铁素体加珠光体的混合基体三种5、可锻铸铁：此外，随着工农业生产的各种不同需求，结合各地资源特点，还有各种合金铸铁例如：耐磨铸铁、耐热铸铁和耐腐蚀铸铁等铸铁中，假设含磷较高，磷常以Fe3P 的形态与铁素体和渗碳体形成硬而脆的磷共晶， 磷共晶熔点低，常沿晶界呈连续网状或断续网状分布磷共晶主要有三种类型：a、二元磷共晶：其特征是在Fe3P 的基体上分布着粒状的奥氏体产物。

b、三元磷共晶：其特征是在Fe3P 的基体上分布着成规章排列的奥氏体分解产物，颗粒状、细条状的渗碳体C、复合磷共晶：其特征是在二元及三元磷共晶的基体上镶有条状渗碳体铸铁的金相评级标准可参考部标通常 石墨按外形、大小、分布进展评级，放大倍数为 100 倍；金属基体评级，放大 400—500 倍；磷共晶评级，放大 100 或 500 倍〔二〕、合金钢高速钢1、 铸造组织：高速钢为莱氏体钢，亦是自行淬火钢，加热后空冷即可得到马氏体在铸造状态下的组织为鱼骨状的莱氏体、中心黑色为δ共析体及白亮的马氏体及剩余奥氏体2、 退火之后的组织：高速钢要通过锻造打碎粗大的碳化物，为改善碳化物的不均匀性，锻造比要很大，锻造比越大碳化物分布越均匀锻造之后要进展锻后退火，退火温度为 860—880℃保温之后以15—20／h 冷至 500—550℃出炉，为了缩短退火时间可承受等温退火工艺后的组织为退火退火索氏体及碳化物高速钢铸态 高速钢锻后退火淬火组织；W18Cr4V 钢淬火温度为 1260—1280℃，淬火前必需先经过800—860℃一次预热或 600—660℃预热后再经800—860℃预热后的二次预热淬火加热时间按有效厚度8—12 秒／mm 计算〔盐炉〕，预热时间按加热时间的二倍计算。

高速钢的冷却可以承受预冷后直接淬火〔油冷〕，或承受 580—620℃分级淬火，对型状简单及瘦长易变形的工件可承受240—280℃等温淬火直接淬火和分级淬火组织：马氏体+剩余奥氏体〔20—25％〕+碳化物等温淬火组织； 贝氏体+马氏体+剩余奥氏体+碳化物3、 回火组织：为了消退淬火应力，稳定组织，削减剩余奥氏体含量增加硬度到达所须性能，高速钢一般进展560℃保温1 小时的三次回火处理回火组织：回火马氏体+碳化物+少量剩余奥氏体高速钢 1280℃淬火未回火 高速钢 1280℃淬火 560℃三次回火特别性能钢按钢的性能分为；不锈耐酸钢、耐热钢、硅钢及磁钢，耐磨钢〔这里介绍不锈耐酸钢〕〔1〕奥氏体不锈钢是目前工业应用最广泛的不锈耐酸钢、它以铬镍为主要元素，铬在钢中主要产生钝化作用，提高材料的电极电位使钢的抗蚀性加强，镍的参加用于扩大 γ 相区及降低 Ms 点，以保证室温下得到单一的奥氏体组织典型钢号1Cr18Ni9 和 1Cr18Ni9Ti热处理工艺：1Cr18Ni9 钢承受固溶处理、即加热到 1050—1100℃、使 Cr23C6 完全溶入奥氏体、然后水冷，防止 Cr23C6 在晶界析出1Cr18Ni9Ti 承受 850—870℃保温 6 小时的稳定化处理。

金相组织：1Cr18Ni9 固溶处理组织为单相奥氏体，1Cr18Ni9Ti 稳定化处理组织为奥氏体+碳化物1Cr18Ni9Ti 固溶处理〔三〕、有色合金1、 铝合金介绍：铝合金分为铸造铝合金及变形铝合金两大类，而铝合金又可分为可热处理强化的铝合金和不能热处理强化的铝合金〔1〕、铸造铝合金有 Ai—Si、Ai—Cu、Ai—Mg、Ai—Zn、Ai—Re 等，铸造铝合金主要以铝硅合金为主最常用的是铝—硅系合金〔含10—13%Si〕常称“硅铝明 ”由Ai—Si 合金相图可知该合金成分在共晶点四周，所以组织由共晶体〔α+Si 针状〕及少量的呈多面体的初生硅晶体所组成共晶中粗大的针状使合金的塑性下降，通常承受“变质处理”来改善合金的性能经变质处理后的合金，不仅组织细化，还可以得到树枝状的α 固溶体和细密共晶体组成的亚共晶组织这样的组织提高了合金的强度和塑性未经变质处理： Si 粗 +〔α+Si 针状〕共晶 经变质处理 ：α+〔α+Si 点状〕共晶2、铜合金： 铜合金简介；最常用的铜合金有黄铜及青铜〔锡青铜、铍青铜、铝青铜等〕 黄铜〔Cu—Zn 合金〕：由相图可知Zn＜39%的黄铜组织为单相的α固溶体，称为单相黄铜或α黄铜，单相黄铜H70经变形退火后，其α晶粒呈多边形的块状组织，并存在大量的退火孪晶。

单相黄铜具有良好 的塑性，可进展各种冷变形含量在39—45%的 Zn 的黄铜，具有α+β′两相组织，被称为双相黄铜从图〔5—2〕可知双相黄铜H62 的显微组织中α呈白亮色，βˊ为黑色βˊ相是以 CuZn 电子化合物为根底的有序固溶体再较低温度下较硬较脆，但在高温下有较好的塑性，所以双相黄铜只能进展热加工H70 经变形退火后的组织：单相α H60 铸态组织：α+βH60 变形退火后的组织：α+β 锡基轴承合金：α+β+Cu3Sn 及 Cu6Sn53、轴承合金： 轴承合金简介；锡基巴氏合金和铅基巴氏合金是最早使用的轴承合金，现在仍广泛使用从组织上看它们都有一个共同的特点，再软基体上分布着硬质点硬质点主要支撑负荷，软基体主要保证镶藏性和顺应性的要求锡基巴氏合金是轴承合金中应用最多的一种巴氏合金它含锡83%，含锑 11%，含铜 6%依据 Sn—Sb 相图〔5—4〕合金组织中主要有以Sb 溶于Sn 中的α固溶体为软基体和以Sn—Sb 为基的有系固溶体β′相为硬质点为了消退由于β′相比重小易上浮所造成的比重偏析， 再合金中参加 6%的 Cu 形成Cu3Sn 或 Cu6Sn5 的化合物，这些化合物再合金冷却时最先结晶成树枝状晶体，能阻挡βˊ的上浮而获得较均匀的组织。

例如 ZChSnSb11—6 合金的显微组织， 暗黑色基体为软的α相，白色方块为硬的βˊ相，而白色枝状及点状则为Cu3Sn 及 Cu6Sn5， 它们其到硬质点的作用这种软基体硬质点的混合组织能保证轴承合金具有必要的强度、塑性、韧性、镶藏性和顺应性，以及良好的抗震性及减磨性等锡基轴承合金：α+β+Cu3Sn 及 Cu6Sn5四、试验报告要求：1、认真观看全套金相显微试样的组织2、绘出各类铸铁〔灰口铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁〕的组织图3、绘出高速钢 1280℃淬火、560℃三次回火，的显微组织，4、绘出ZChSnSb11—6 轴承合金的显微组织在图中用箭头标出各组织，并在图的下方注明：材料、状态、组织、放大倍数、浸蚀剂等条件。