铸铁和有色金属的显微组织观察

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1、实验五铸铁和有色金属的显微组织观察一、实验目的1、观察和分析各种铸铁的显微组织特征；2、熟悉常用铝合金、铜合金及轴承合金的显微组织。二、铸铁及有色金属概述铸铁的组织（除白口铸铁外）可以认为是在钢的基体上分布着不同形态，尺寸和数量的石墨，其中石墨的形状及数量变化对性能起着重要的作用，所以正确认识和鉴别各类铸铁的金相组织对估计和评定的质量和性能有着重要意义。冇色金属和合金具冇某些独特的优良性能，例如铝合金比重小而强度高；铜及铜合金导电性好，耐腐性强；轴承合金具有良好的减摩性等，而这些性能特点也无不与其内部组织密切相关。下面着重介绍

2、和分析各种类型合金材料的组织特点。（一）铸铁：根据石墨的形态、大小和发布情况不同，铸铁分为：灰口铸铁（石墨呈片条状），可锻铸铁（石墨呈团絮状）和球墨铸铁（石墨呈圆球状）。1、灰口铸铁灰口铸铁的组织特征是在钢的基体上分布着片状石墨。根据石墨化程度及基体组织的不同，灰口铸铁分为：铁素体灰口铸铁，铁素体•珠光体灰口铸铁和珠光体灰口铸铁。图1（a）为铁素体灰口铸铁的显微组织，其中石墨呈黑灰色片状分布在亮白色的铁素体基体上。图1（b）为铁素体•珠光体灰口铸铁的显微组织，其中除黑灰色片状石墨外,暗黑色基体为珠光体，亮白色的为铁素体基体。图

3、a铁素体灰口铸铁的显微组织图b铁素体•珠光体灰口铸铁的显微组织图1灰口铸铁的组织观察2、可锻铸铁可锻铸铁（乂称为韧性铸铁）是由口口铸铁经石墨化退火处理而得，其中渗碳体发生分解而形成团絮状石墨。按照基体组织的不同，可锻铸铁分为铁素体可锻铸铁和珠光体口J锻铸铁两类。图2（a）为铁素体可锻铸铁的显微组织，其中石墨呈喑黑色团絮状，亮口色品粒为基体铁素体。图2（b）为珠光体可锻铸铁的显微组织，在珠光体基体上分布着黑灰色絮状石墨。图a铁素体可锻铸铁的显微组织图b珠光体可锻铸铁的显微组织图2可锻铸铁的显微组织3、球墨铸铁nrj在球墨铸铁的组

4、织中石墨呈圆球状。球状石墨的存在可使铸铁内部的应力集中现象得到改善，同时减轻了对基体的割裂作用，从而充分发挥了基体性能的潜力，使球墨铸铁获得很高的强度和一定的韧性。图a铁素体球墨铸铁的显微组织图b珠光体球磨铸铁的显微组织图3球墨铸铁的显微组织图3中（a）为铁素体基体球墨铸铁的显微组织，其中亮口色晶粒为铁素体基体，黑灰色圆球状为石墨。图3中（b）为铁索体■珠光体基体球墨铸铁的显微组织，其中呈暗黑色基底为珠光体，分布在黑灰色石墨周围的亮口色基体为铁素体。（-）有色金属1、铝合金在铸造铝合金屮应用最广的是铝■硅系列（含10%・13%

5、Si）,常称为"铝硅明”。由Al・Si合金的相图可知该成分在共晶点附近，所以组织中均冇由Q固溶体和针状硅品体组成的共晶体及少量呈多面体状的初生硅晶体，其显微组织如图4（a）所示。这种粗大的针状硅晶体显然会使合金的塑性降低，为了改善合金的性能，通常采用“变质处理”。经变质处理后，不仅组织细化，还可得到由枝晶状的Q固溶体和细密共晶体组成的亚共晶组织，如图4（b）所示，这样的组织相应的捉高了铝合金的强度和塑性。a）铝合金（ZL102）未经变质处理b）铝合金（ZL102）经变质处理图4铸造铝合金（ZL102）的显微组织2、铜合金工业上

6、广泛使用的铜合金有铜锌合金（黄铜）、铜锡合金（锡青铜）、铜铝合金（铝青铜）以及铜皱合金（彼青铜）、通镰合金（白铜）等。这里以黄铜为例加以分析研究。常用的黄铜中含锌量均在45%以下。由Cu-Zn相图可知，含锌量少于39%的黄铜均为Q固溶体单相组织，称为Q黄铜（或单相黄铜）。图5为单和黄铜（H70）经变形及退火后的显微组织。其中a晶粒呈多边形，并具有明显的李晶。含锌量少于39-45%的黄铜呈a+B两相组织，称为（a+B）黄铜（或两相黄铜）。图6为两相黄铜（H62）在铸造状态的显微组织。其屮a相呈亮白色，（3相为暗黑色。B相是以Cu

7、Zn电子化合物为基的固溶体，在低温时性脆而破，而在高温时则具有较好的須性，故适于进行热加工。图5a单相黄铜（H70）的显微组织图6a+

8、3两相黄铜（H62）的显微组织3、轴承合金轴承合金又称巴氏合金，通常用来制造滑动轴承的轴瓦及内衬。轴瓦材料应同时兼有硕和软两种性质，因此轴承合金理想的组织应该是由软硬不同的相组织的混合物，例如在软而有蜩性的基体上分布着硬的质点。替铅或锡为基的轴承合金具有满足上述要求的组织特征。最常用的轴承合金为ZChSnSbll-6o该合金的成分中除基木元素Sn外，还含有ll%Sb及6%Cuo图7所示为ZCh

9、SnSbll-6合金的显微组织，其屮暗黑色的为软基体a相，白色块状为硕质点旷相，而口色针状及星形析出物Cu6Sn5化合物H相。这种既硬又软的混合物组织，保证了轴承合金具有足够的强度与炊性的配合以及良好的减摩性。图7ZChPbSbl6-16-2轴承合金的显微组织三、实验材料、药