实验三 合金钢及铸铁的显微组织观察.doc

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1、实验三合金钢及铸铁的显微组织观察一、实验目的1、分析几种合金钢的显微组织及性质。2、观察和分析各种灰口铸铁的显微组织。二、实验仪器与设备XJP-6A双目金相显微镜（配数字图像采集系统）、XJP-3C双目金相显微镜。二、概述（一）几种合金钢组织1、高速钢W18Cr4VW18Cr4V钢具有良好的红硬性.既使工作温度达到600°C时，仍保持高的硬度和切削性能。经常用它來制造备种刀具。高速钢W18Cr4V屈于莱氏体类钢，因此铸造钢屮出现莱氏体纟R织。在显微镜下观察到鱼骨状共晶莱氏体、马氏体、残余奥氏体以及5共析体。显然高速钢在铸态下的组织存在严重的成分和

2、组织不均匀性，从而影响其性能。为此随示必须经过轧制和锻造。破碎莱氏体网络，促使其碳化均匀分布。锻造示高速钢组织通常为马氏体+屈氏体的基体上分布比较均匀的碳化物。此时硬度较高，不利于切削加工，因此随后必须进行退火。高速钢退火后的组织为索氏体+碳化物。其屮粗大的亮色晶粒为初生共晶碳化物，较小的为次生碳化物.以及索氏体基体内的极细共析碳化物，退火示的硬度为207〜255HBO对于高速钢来说，淬火加热不仅是为了形成奥氏体，更重要的是为了使更多的碳化物溶解于奥氏体，使淬火后，马氏体屮合金元素含最越高，从而得到更高的红硬性和耐磨性，这样就需要加热至较高的温度

3、，所以W18Cr4V钢的淬火加热温度一般为1260°C〜1280°C。油冷或空冷。淬火组织为马氏体+未溶的碳化物+残余奥氏体（尚有20〜30%）。马氏体呈隐针状,很难显出，但可看到明显的奥氏体及分布的未溶解碳化物，淬火温度愈低则晶粒愈细，而未溶解的碳化物的量愈多。淬火后的硬度约为61〜62HRC。W18Cr4V钢淬火后需经560°C三次I叫火，其组织为冋火马氏体，碳化物和少量残余奥氏体（约2〜3%）。冋火示硬度为63〜65HBCo2、lCrl8Ni9Ti倂磔不锈钢屮应用最广的为含18%Cr.8%Ni、＜0.14%C的奥氏体不锈钢，这种钢缓冷到室温

4、时，在奥氏体晶界处常会出现碳化物和铁素体，产生晶间腐蚀现彖，所以必须加热到noo°c左右迅速水冷（I古I溶处理），使其纟R织上得到全奥氏体组织（内有挛晶），才具有良好的耐腐蚀性能。但若使用温度较高（450〜850°C）时，从奥氏体晶界处又会有碳化珞（Cr23C6）析出，产生晶间腐蚀。为防止晶间腐蚀的产生，钢屮的含碳量应降低至0.06%以下，或是加入少量的钛或锐，经加热到1100〜1150C水冷，获得全奥氏体组织，才具有良好的抗腐蚀性能产生。（二）灰口铸铁的组织分析1、灰口铸铁灰I」铸铁显微组织与白II铸铁的显微组织不同，白口铸铁屮碳全部以化合物渗

5、碳体的形式存在，在组织中有共晶莱氏体，其断口白亮。性质硬而脆。故工业上很少应用，主要作炼钢原料，普通灰口铸铁中碳全部或部分以自由碳——片状石墨形式存在，断口呈现灰色。其显微组织根据石墨化程度不同为铁素体或珠光体或铁素体+珠光体基体上分布片状石墨，由于片状石墨无反应能力，故试样未经腐蚀即可看出呈灰黑色。石墨性脆，在磨削时容易脱落,此时在显微镜下只能见到空洞。为了研究石墨的形状和分布，一般均先观察未经腐蚀的试片。灰II铸铁的基体上未经腐蚀的试片上呈白亮色，经过硝酸酒精腐蚀后和碳钢一样。在铁素体基体的灰口铸件中看到晶界清晰的等轴铁素体晶粒，在珠光体基体

6、的灰口铸铁屮，珠光体片的大小随冷却速度而异。由于石墨的强度、数性几乎等于零，这样可以把铸铁看成是布满裂纹和空洞的钢，因此铸铁的抗拉强度与槊性远比钢低，且石墨数量越多，尺寸越大，石墨对基体的削弱作用也愈大。在铸铁中由于含磷较高，在实际铸造条件下磷常以Fe3P的形式与铁素体和Fe3C形成硬而脆的磷共晶，因此在灰铸铁的显微组织中，除基体和石墨外，还可以见具有菱角状沿奥氏体晶界连续或不连续分布的磷共晶（又叫斯氏体）。磷共晶主要有三种类型，即二元磷共晶（在Fe3P的基体上分布着粒状的奥氏体分解产物——铁素体或珠光体）、三元磷共晶（在Fe2P的基体上分布肴呈

7、规则排列的奥氏体分解产物的颗粒及细针状的渗碳体/和复合磷共晶（二元或三元磷共晶基体上嵌有条块状渗碳体）。用硝酸酒精或苦味酸腐蚀时Fe3P不受腐蚀，呈白亮色，铁素体光泽较暗，在磷共晶周围通常总是珠光体。由于磷共晶硬度很高，故当二元或三元磷共晶以少量均匀孤立分布时，有利于提高耐磨性，而并不影响强度。磷共品如形成连续网状，则会使铸铁强度和训性显著降低。2、可锻铸铁可锻铸铁又叫马铁或展性铸铁，它是白口铸铁退火处理而得到的一种铸铁，其中石墨呈团絮体，因而大大减弱了对基体的割裂作用，与普通灰铸铁相比，具有较高的机械性能，尤其是较高的數性和韧性。根据基体不同，

8、可锻铸件可分铁素体基体可锻铸铁及珠光体基体可锻铸铁。3、球墨铸铁它是用镁、钙及稀土元素（钟族元素）球化剂进行球化处理，使石墨变为球状。由