实验十一灰铸铁硼铸铁的组织观察与检验.doc

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1、实验十一灰铸铁、硼铸铁的组织观察与检验(验证性)一、实验目的及要求1．观察灰铸铁、硼铸铁的石墨类型和各种显微组织特点。2．理解并正确使用相关标准对灰铸铁、硼铸铁进行金相检验。二、实验原理铸铁是一种含碳量大于2.11％的铁碳合金。铸铁中的碳可以固溶、化合、游离三种状态存在。铸铁的显微组织主要由石墨和金属基体组成。按照铸铁中碳的存在状态、石墨的形态特征及铸铁的性能特点可以分为5类：白口铸铁、灰口铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和蠕墨铸铁。铸铁的金相检验主要包括：石墨形态、大小和分布情况，以及金属基体中各种组织组成物的形态、分布和数量等并按照相应标准进行各种评定。（一）灰铸铁

2、灰铸铁是指金相组织中石墨呈片状的铸铁。按照灰铸铁的化学成分和性能特点将其分为普通灰铸铁、合金灰铸铁和特殊性能灰铸铁。在生产上，通过孕育处理而获得的高强度铸铁又称为孕育铸铁。灰铸铁的金相检验按照国家标准GB/T7216-1987《灰铸铁金相》的规定方法和内容进行。主要包括：1.灰铸铁石墨的检验（1）石墨分布按照国家标准可分为A型、B型、C型、D型、E型、F型。如图8-13所示。片状（A型）石墨：特征是片状石墨均匀分布。菊花状（B型）石墨：特征是片状与点状石墨聚集成菊花状。块片状（C型）石墨：特征是部分带尖角块状、粗大片状初生石墨及小片状石墨。枝晶点状（D型）石墨：

3、特征是点状和片状枝晶间石墨呈无向分布。枝晶片状（E型）石墨：特征是短小片状枝晶间石墨呈有方向分布。星状（F型）石墨：特征是星状（或蜘蛛状）与短片状石墨混合均匀分布。（2）石墨长度在灰铸铁中石墨长度也是影响铸铁力学性能的重要因素。国家标准中将石墨长度分为八级。2.灰铸铁基体组织的检验灰铸铁的基体组织一般为珠光体或者珠光体＋铁素体，在铸铁结晶后可能会出现碳化物和磷共晶。（1）珠光体粗细和珠光体的数量灰铸铁的珠光体一般呈片状。在500×下按片间距将珠光体分为四级：索氏体型珠光体（铁素体与渗碳体难以分辨）、细片状珠光体（片间距≤1mm）、中片状珠光体（片间距＞1～2mm

4、）、粗片状珠光体（片间距>2mm）。珠光体的数量是指珠光体与铁素体的相对量。国家标准中将珠光体的数量分为八级。（2）碳化物的分布形态和数量根据碳化物的分布形态可分为条状碳化物、块状碳化物、网状碳化物和莱氏体状碳化物。条状碳化物一般为过共晶型碳化物。块状碳化物一般出现在低碳当量低合金铸铁中。网状碳化物一般为亚共晶型碳化物或从奥氏体中析出的二次碳化物。莱氏体状碳化物为共晶型碳化物。国家标准中将碳化物的数量分为1～6级，级别分别是碳1、碳3、碳5、碳10、碳15、碳20。（数字表示碳化物的体积分数％）。（3）磷共晶类型分布形态和数量根据磷共晶的形态特征将磷共晶分为二元

5、磷共晶、三元磷共晶、二元磷共晶－碳化物复合物和三元磷共晶－碳化物复合物四种类型。二元磷共晶是指磷化铁和奥氏体（转变产物为珠光体或铁素体）所组成的共晶体。三元磷共晶是指磷化铁、碳化铁和奥氏体所组成的共晶体。二元、三元磷共晶－碳化物复合物是指碳化物和磷共晶彼此相连，以显著的界面呈较大块状。国家标准中将磷共晶的分布形态列为四种：孤立块状、均匀分布、断续网状和连续网状。磷共晶的数量分为1～6级，级别依次为磷1、磷2、磷4、磷6、磷8、磷10。（4）灰铸铁共晶团的检验灰铸铁的共晶团是指在共晶转变时，共晶成分的铁水形成由石墨呈分枝的立体状石墨簇）和奥氏体组成的共晶团。共晶团

6、也代表铸铁的晶粒度。共晶团的检验一般在10×或40×下观察评级。共晶团侵蚀剂一般用：CuCl1g+MgCl4g+HCl2ml+酒精100ml（二）硼铸铁硼铸铁是在灰铸铁中加入硼元素，其中w（B）通常大于0.02%～0.08%，常用于活塞环、气缸套等。。显微组织中含硼复合磷共晶的存在，使材料具有良好的耐磨性能，硼化物的硬度在1000HV左右,但是应控制含磷量，当P/B比之大于11～13时，复合磷共晶中较大的条块状含硼碳化物消失，仅出现三元磷共晶，使耐磨性下降。检验标准《JBT-5082.1-2008内燃机气缸套第1部分：硼铸铁金相检验》。常见组织如图1-2-84～

7、图1-2-95（三）磷铸铁磷铸铁是在灰铁中增加磷元素的含量，使组织中磷共晶数量增加，提高基体耐磨性能，常用于活塞环、气缸套等。一般w（P）在0.3%～0.5%为中磷铸铁，w（P）在0.5%～0.8%为高磷铸铁，随含磷量的增加磷共晶数量增加。检验时，磷共晶一般呈网状、断续网状分布。网状分布的磷共晶为凸出的硬化相，成为支撑载荷的滑动面，软的基体（P+G）形成凹面，储存润滑油，减少摩擦，从而提高耐磨性。一般不允许出现枝晶状磷共晶，可增加磷共晶断裂的机会，使材料变脆。常见组织如图1-2-61～图1-2-80三、实验仪器及材料1．实验仪器XJG-01型立式金相显微镜，XJ

8、G-02立式型金相显微镜