实验十四 有色金属的组织观察与检验.doc

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1、实验十四有色金属的组织观察与检验(验证性)一、实验目的1.观察铝合金、铜合金及轴承合金的显微组织。2.了解这些合金材料的成分、组织及性能的特点以及它们的应用。二、实验原理(%1)铝合金：在工业上常用的铝合金为Al・Si系、Al・Cu系、Al-Mg系和Al・Zn系四大类。(1)ZL102属二元铝■硅合金，乂名硅铝明，含Si%==10〜13%。ZL102的铸造组织为粗大针状硅品体和固溶体组成的共品体，以及少量呈多体形的初化硅品体，。粗大的硅品体极脆，严重降低铝合金的塑韧性。为了改善合金的性能，通常进行变质处理，即浇注Z前在合金液体屮加入占•合金重量2〜3%的变质剂。由于这些

2、变质剂能促进硅的生核，并能吸附在硅的表面阻碍硅的生长，而使合金组织大大细化，同时使合金共晶右移，使合金变为亚共晶成分。经变质处理后的组织由a固溶体和细密的共晶体(a+Si)组成。由于硅的细化，使合金的强度頼性明显改善。(2)ZL109属共晶型铝合金。成分为Si%=ll〜13%,Cu%=0.5〜1.5%,Mg%=0.&4.3%,Ni%=0.8〜1.5%,Fe%=0.7%,余量为铝。其金相显微组织为a(Al)+Si+Mg2Si+Al3Ni相组成。其屮a(Al)为白色基体，灰色板片为Si,黑色板块状为ALNi,黑色骨骼状为Mg2Si。该合金加入NI的目的主要是形成耐热相。(3

3、)ZL203属AI・Cu系合金，该合金的成分为Wcu=4.0-5.0%,余量为铝。在铸态下它是由a(Al)和晶间分布的a(Al)+A12Cu+N(A12Cu2Fe)相组成，经淬火处理示，AbCu全部溶入a(Al),其强度和塑性都比铸态高。(%1)铜合金：工业上常用的铜合金有纯铜(紫铜)、黄铜、(铝锌合金)和青铜三大类。(1)纯铜：纯铜又称紫铜，具有良好的导电、导热性和耐蚀性。经退火后的组织为具有宇晶的等轴晶粒。(2)黄铜：常用的黄铜屮含锌量<45%,含锌><39%的黄铜具有单相a晶粒呈多边形，并有大量的挛晶产生。单相黄铜由于晶粒位相的善别，使其受侵蚀的程度不同，其晶粒颜

4、色有明显差异，与纯铜相似，单相黄铜具有良好的報性，可进行冷变形。含锌为39—45%的黄铜，具有a+B'两相组织，称为双相黄铜。H62黄铜的显微组织屮a相呈亮H色，相为黑色。B'是以CuZn电了•化合物为基的有序固溶体，在室温下较硬而脆，但在高温下有较好的翔性，所以双相黄铜可以进行热压力加工。(3)U黄铜：为了改善铜合金的性能，在黄铜屮加入猛元素，其目的是提高合金强度和对海水的抗蚀性能，但使韧性有所下降，在其加入猛的同时再加入铁能明显提高黄铜的再结晶温度和细化晶粒，合金元素的加入只改变了组织屮的a相和B'相组成的比例。在显微镜下观察是其组织与铸态黄铜相似，不出现新相。(4

5、)铸造青铜①锡青铜：锡青铜是最常用的青铜材料。由于锡原了在铜屮的扩散速度极慢，因此实际生产条件下的锡青铜按不平衡相图进行结晶。含Sn<6%的锡青铜，其铸态组织为树枝晶外形的单相固溶体。这种合金经变形及退火后的组织为具有李晶的□等轴晶粒。含Sn>6%时,其铸态组织为a+(a+8)共析体。8相是以Cu31Sn8为基体的固溶体,性硬而脆，不能进行变形加工。②钳青铜：鋁青铜是以Cu-Al为基体的合金，WAj

6、a+r2）共析体。铸态纟R织与平衡组织区别比较大，只要Wai>7.5%就可能出现（a+r2）共析体。「2相是以Cu2AI2为基的化合物，质驶而脆。为了得到a+B组织，可以采取急冷的办法避免B相的分解，或在合金中加入Ni・Mn元素扩大a相区，减少B相区。（三）轴承合金（1）锡基轴承合金：锡基轴承合金是以1锡为基础，假如Sb・Cu等元素组成的合金，称巴氏合金，如显微纟H.织为a+p'+Cu6Sn5相组成。软基体a成黑色，是Sb在Sn屮的固溶体，白色方块为驶质点B'相，是以SnSb为基的有序固溶体。白色星状或针状物Cu6Sn5为驶质点,加入铜的bl的是为了防止B'相上浮减少合

7、金的比重偏析，同时提高了合金的耐磨性。（2）铅基轴承合金：铅基轴承合金是以Pb、Sb为基础，加入Sn,Cu等元素组成的合金，其显微组织为（a+B）+3'+Cu2Sb相组成。其组织屮的软基体是a+B共晶体，呈暗黑色,硬质点B'相为化合物SnSb,呈白色方块，化合物Cu2Sb呈白色针状，也是硬质点。（3）铜基轴承合金：铜基轴承合金Cu-Pb二元系合金，其组织特点为硬基体，软质点。A色树枝状为a固溶体，树枝间隙中的灰色相为Pb•铅点分布越均匀，性能越好。三、实验仪器及材料1.仪器4XC型金相显微镜。2・材料供显微观察的金相试样（见表14-1）。