实验九 金属及合金凝固组织的观察和分析上传

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1、实验九金属及合金凝固组织的观察和分析班级     _____________姓名        __学号     _____________指导教师        __________________时间___________2010-11-24_______________一、实验目的1.了解纯金属铸锭粗型组织的一般特点。2.结合相图了解几种类型二元合金，三元合金的结晶过程及结晶后的组织。3.通过实验加深对课程中“凝固”“相图”两章的认识，了解实际组织与组织示意图的关系；达到对本章一个总结的目的；掌握金相组织分析方法。二、实验原理1.金属结晶

2、的一般规律。2.铸锭三晶区的形貌特征及形成条件。三、实验设备及样品1.光学显微镜；2.标准样品：铝锭；显微组织分析样品；(1)铝锭(2)显微组织分析样品1)二元合金匀晶类型样品：a)25%Ni+75%Cu，铸造/退火。共晶类型样品：a)70%Pb+30%Sn；b)38.1%Pb+61.9%Sn；c)20%Pb+80%Sn；铸造。包晶类型样品：a)80%Sn+20%Sb；b)35%Sn+65%Sb。2)三元合金样品：a)51%Bi+32%Pb+17%Sn；b)58%Bi+16%Pb+26%Sn；c)65%Bi+10%Pb+25%Sn。四、实验内容

3、1.纯铝铸锭粗型组织观察外界条件的影响----铸模材料(金属模/砂模)、模壁厚度、模子温度、浇铸温度；2.二元合金的显微组织观察(匀晶共晶包晶)；3.三元合金的显微组织观察五、实验结果1．纯金属（铝）铸锭粗型组织的观察观察结果：一号样品组织图大部分是中心等轴晶区；二号样品组织图大部分是中心等轴晶区；三号样品组织图大部分是柱状晶区；四号样品是标准样品，它的组织图大部分是中心等轴晶区及柱状晶区；五号样品组织图大部分是中心等轴晶区；由以上结果得出的结论：（1）一号铝锭和二号铝锭比较：一号铝锭采用砂模，散热比较慢，温度梯度不明显，整个钢液在凝固点以下同

4、时凝固，结果基本上只能看到中心等轴晶区。由此看出，在其他铸造条件相同的情况下，采用散热较慢的铸模材料有利于形成等轴晶区。（2）二铝锭和四号铝锭比较：二号铝锭的铸模温度比较高，形成的铸锭中基本全是等轴晶区。由此可得出，在其他铸造条件都相同的情况下，高的铸模温度有利于形成等轴晶区。（3）三号铝锭和四号铝锭比较：三号铝锭的浇铸温度比较高，温度梯度越大，柱状晶越发达，因此基本上只能看到柱状晶区。由此看出，在其他铸造条件相同的情况下，采用高的浇铸温度容易形成柱状晶区。（4）五号铝锭和四号铝锭比较：五号铝锭的模壁厚度比较薄，薄的模壁钢液冷却速度快，因此钢液

5、整体温度低，温度梯度不明显，形成的柱状晶细、短。由此看出，在其他铸造条件相同的情况下，采用比较薄的铸模，有利于细、短等轴晶区的形成。2.二元合金的显微组织观察A、20%Ni+80%Cu，铸造/退火。相图如下：试验观察结果如附图：（1）铸造时，形成树枝晶，树枝晶延伸得到整个凝固体（2）退火时，形成等轴晶B、共晶合金Pb-Sn相图如下：试验观察结果如附图：（1）对于70%Pb+30%Sn亚共晶，随着温度的降低，先析出黑色的a（Pb）相，后析出共晶组织。（2）对于38.1%Pb+61.9%Sn共晶，随着温度的降低，直接析出共晶组织。（3）对于20%P

6、b+80%Sn过共晶，随着温度的降低，先析出白色的b（Sn）相，后析出黑色的共晶组织。C、包晶合金Sn-Sb相图如下：试验结果如附图：（1）对于80%Sn+20%Sb包晶反应，白色块是先结晶b相，黑色是包晶反应生成的b（Sn）。（2）对于35%Sn+65%Sb的包晶反应，随着温度的降低会先析出Sb相，随后L相和先析出的Sb相在固相的表面发生包晶反应形成b相。D、三元共晶合金Bi-Sn-Pb三元相图的投影图如下：试验结果如附图：（1）对于51%Bi+32%Pb+17%Sn三相共晶反应，随着温度的降低三相同时析出，（2）对于58%Bi+16%Pb+

7、26%Sn，随着温度的降低，先生成二元共晶组织，后生成三元共晶组织。（3）对于65%Bi+10%Pb+25%Sn，随着温度的降低，先析出Bi相，后生成二元共晶组织，后生成三元共晶组织。六、思考题1．纯金属铸锭三晶区的形成条件是什么?如何根据需要使之改变？答：金属及合金的晶粒大小、形状和分布与冷却条件、合金成份及其加工过程有关，实际生产中，铸锭不可能在整个截面上均匀冷却，并同时开始凝固。因此，铸锭凝固后的组织一般是不均匀的，这种不均匀性将引起金属材料性能的差异。铸锭组织金属铸锭横断面的宏观组织，一般是由三个晶区组成。由外向内依次分布为细晶粒区（外

8、壳层）、柱状晶粒区和中心等轴晶粒区。第一晶区是铸锭的外壳层，由细小等轴晶粒（枝晶）组成。把液体金属浇铸入铸型，结晶刚开始时，由于铸型温度较低，形成较大