实验5 常用工程材料的显微组织观察

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1、实验5常用工程材料的显微组织观察1.实验目的（1）观察几种常用合金钢、有色金属、铸铁和金属陶瓷（硬质合金）及纤维增强树脂的显微组织。（2）分析这些材料的组织和性能的关系及其应用。2.实验内容样品序号材料名称处理工艺浸蚀1W18Cr4V1280℃油淬560℃三次回火4%硝酸酒精（体积分数）21Cr18Ni9固溶处理王水溶液3灰铸铁铸造4%硝酸酒精（体积分数）4球墨铸铁铸造4%硝酸酒精（体积分数）5可锻铸铁铸造+可锻化退火4%硝酸酒精（体积分数）6Al-Si合金铸造（未变质处理）0.5%HF水溶液（体积分数）7Al-Si合金铸造（变质处理）0.5%HF水溶液

2、（体积分数）8α黄铜退火3%FeCl3+10%HCl的水溶液9α+β黄铜退火3%FeCl3+10%HCl的水溶液10轴承合金铸态4%硝酸酒精（体积分数）11YG3粉末冶金烧结三氯化铁盐酸溶液腐蚀1min，水洗后于20%氢氧化钾+20%铁氰化钾水溶液中腐蚀3min（质量分数）12玻璃纤维增强树脂复合材料纤维编织后树脂固化(1)W18Cr4V是一种高速钢。室温平衡组织由珠光体、碳化物和莱氏体组成。莱氏体沿晶界呈宽网状分布，莱氏体中的碳化物粗大，呈骨架状，不能靠热处理消除，必须进行锻造打碎。锻造退火后的显微组织由索氏体和碳化物组成。高速钢具有优良的耐热性和高的

3、耐磨性。淬火温度较高，使奥氏体充分合金化，保证最终有高的热硬性。(2)1Cr18Ni9是不锈钢。在大气、海水及其他浸蚀性介质条件下能稳定工作，属于高合金钢。室温平衡组织为奥氏体+铁素体+(Cr,Fe)23C6。(3)灰铸铁中的石墨呈粗大片状，灰铸铁的基体有珠光体、铁素体和珠光体+铁素体三种。铁素体基体的铸铁韧性最好，珠光体基体的铸铁抗拉强度最高。(4)球墨铸铁的组织主要有铁素体基体和珠光体基体两种。浇铸后石墨呈球形析出，大大削弱了对基体的割裂作用，使球墨铸铁的性能显著提高。(1)可锻铸铁由白口铸铁经石墨化退火处理得到。其中的石墨呈团絮状，也显著的削弱了对

4、基体的割裂作用，使得可锻铸铁的机械性能比灰铸铁有明显的提高。(2)未经变质处理的铝硅合金铸造后得到的组织是粗大的硅晶体和α固溶体所组成的共晶体。粗大的硅晶体很脆，严重的降低了合金的塑性和韧性。(3)变质处理后的铝硅合金中添加的Na能促进Si的生核，并能吸附在Si表面阻止Si继续长大，使合金组织大大细化。变质处理后的组织为细小均匀的共晶体+初生α固溶体+二次析出的Si。共晶体中的Si细小，使合金的强度和塑性显著改善。(4)单相黄铜中的组织为单相α固溶体，其晶粒呈多边形，并伴有大量退火孪晶。单相黄铜具有良好的塑性，可以进行各种冷变形。(5)双相黄铜由α相和β

5、相组成。α相呈亮白色，β相呈黑色，是以CuZn电子化合物为基的有序固溶体，在低温下较脆、硬，但在高温下有良好的塑性，所以双相黄铜可以进行热压力加工。(6)轴承合金是一种软基体硬质点类型的轴承合金。显微组织为α+β+Cu6Sn5。软基体硬质点混合组织能保证轴承合金具有必要的强度、塑性和韧性，以及良好的耐磨性。(7)YG3显微组织由WC+Co相组成。硬质合金熔点高，硬度高，具有良好的耐磨性和热硬性，可用作道具、耐磨零件或磨具。硬质合金属于颗粒复合材料。(8)纤维增强树脂是一种纤维复合材料。韧性好的树脂作为基体，可阻碍材料中裂纹的扩展。纤维的抗拉强度高，主要承

6、受外加载荷的作用。玻璃纤维增强树脂的显微组织为玻璃纤维+树脂。1.思考题(1)合金钢与碳钢比较组织上有什么不同，性能上有什么差别，使用上有什么优越性？答：合金钢是在碳钢合金中特意加入一些合金元素所获得的钢。按合金元素质量分数不同可分为低合金钢(合金元素低于5％)、中合金钢(合金元素5％～1O％)、高合金钢(合金元素大于10％)，还有其他的分类方法。对于低合金钢由于加入合金元素较少，铁碳相图虽发生了一些变动，但其平衡状态的显微组织与碳钢的显微组织并没有太大区别，低合金钢热处理后的显微组织与碳钢的显微组织也没有根本的不同。但因加入了合金元素使C曲线右移(Co

7、除外)，所以在相同的冷却速度下，会出现不同的金相组织，合金钢更容易获得马氏体。合金钢与碳钢比较，在淬透性、力学性能、回火稳定性等方面得到改善，还可提高钢的抗氧化性、耐蚀、耐热、耐低温、耐磨损等方面的性能。由于合金钢的强度提高了，在使用时可降低材料的使用量，减轻重量，降低成本。不同的合金钢可以应用于高温、腐蚀、磨损等场合使用。(2)为什么大型发电机组中汽轮机转子和小板牙都必须采用合金钢制造?答：大型发电机组中的汽轮机转子工作环境恶劣，要承受扭转应力、弯曲应力、热应力，还要承受振动产生的附加应力和冲击载荷等，而且在高温工作，还要考虑材料的抗蠕变性能、抗腐蚀性

8、能，等等。因此对转子材料要具有良好的综合机械性能、强度高，韧性好。在钢中加入一些