材料A2實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)2023年

制造科學(xué)與工程學(xué)院制造科學(xué)與工程學(xué)院西南科技大學(xué)試驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)西南科技大學(xué)試驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)1211《工程材料與成型技術(shù)根底》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院202311試驗(yàn)不得無(wú)故缺席，否則取消期未考試資格；事項(xiàng)；試驗(yàn)過(guò)程中必需聽(tīng)從指導(dǎo)教師的指導(dǎo)，嚴(yán)格遵守安全及設(shè)備操作規(guī)章制度；損壞設(shè)備、儀器依據(jù)情節(jié)輕重按學(xué)校規(guī)定進(jìn)展全部或局部賠償；師認(rèn)可并簽字前方能離開(kāi)試驗(yàn)室；，交試驗(yàn)報(bào)告時(shí)同時(shí)還必需附上試驗(yàn)相關(guān)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析結(jié)果；試驗(yàn)完畢后統(tǒng)一交；試驗(yàn)局部成績(jī)占期末總成績(jī)的20%，即20分；目 錄試驗(yàn)一鐵碳合金平衡組織的觀看與分析試驗(yàn)???????????????????????試驗(yàn)二碳鋼熱處理后的顯微組織觀看與分析試驗(yàn)????????????????

(4)(9)試驗(yàn)三有色金屬及鑄鐵金相組織觀看與分析試驗(yàn)????????????????

(12)附錄附錄附錄一??????????????????????????????????????????????????????????????????????附錄二??????????????????????????????????????????????????????????????????????

(17)(19)試驗(yàn)一鐵碳合金平衡組織的觀看與分析試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康牧私饨鹣鄻悠返闹苽浼案g過(guò)程；了解金相顯微鏡的構(gòu)造、成像原理，學(xué)習(xí)金相顯微鏡的使用方法；了解鐵碳合金在平衡狀態(tài)下高溫到室溫的組織轉(zhuǎn)變過(guò)程；分析鐵碳合金平衡狀態(tài)室溫下的組織形貌；加深對(duì)鐵碳合金的成分、組織和性能之間關(guān)系的理解。畫(huà)出常用鐵碳合金的組織形貌。二、試驗(yàn)儀器和設(shè)備光學(xué)顯微鏡 一臺(tái)金相試樣 假設(shè)干三、試驗(yàn)簡(jiǎn)介鐵碳合金現(xiàn)代工業(yè)中使用最廣泛的鋼鐵材料都屬于鐵碳合金的范疇。一般碳鋼和鑄鐵是鐵碳合鐵碳合金的相圖一、相圖的分析1.1Fe—Fe3C相圖。相圖中各點(diǎn)的溫度、含碳量及其含義見(jiàn)表1.1。二、相圖的分析1.1Fe—Fe3C1.1Fe—Fe3C鐵碳合金相圖主要由包晶、共晶、共析三個(gè)根本轉(zhuǎn)變所組成，現(xiàn)分別說(shuō)明如下：包晶轉(zhuǎn)變發(fā)生于1495℃(水平線HJB)，其反響式為：L0.53％C

十

A0.17％C包晶轉(zhuǎn)變是在恒溫下進(jìn)展的，其產(chǎn)物是奧氏體。凡含碳0.09％～0.53％的鐵碳合金結(jié)晶時(shí)均將發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變。共晶轉(zhuǎn)變發(fā)生于1148℃(水平線ECF)，其反響式如下：L A 十FeC4.30％C 2.11％C 3為萊氏體，用字母Ld表示。凡含碳量大于2.11％的鐵碳合金冷卻至1148℃時(shí)，將發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變，從而形成萊氏體。727℃(水平線PSK)發(fā)生共析轉(zhuǎn)變。其轉(zhuǎn)變式如下：A0.77％C

F0.0218％C

FeC十3十用字母P代表。共析溫度以A1

表示。凡含碳量大于0.0218％的鐵碳合金冷卻至727℃時(shí)，其中的奧氏體必將發(fā)生共析轉(zhuǎn)變。此外，在鐵碳合金相圖中還有三條重要的特性線。它們是ESPQ線和GSES線是碳在奧氏體中的固溶線。隨溫度變化，奧氏體的溶碳量將沿ES線變化。含碳量大于0.77％的鐵碳合金，自1148℃冷至727℃的過(guò)程中，必將從奧氏體中析出滲碳體。為3區(qū)分自液相中析出的滲碳體，通常把從奧氏體中析出的滲碳體稱為二次滲碳體(FeC3

)。ESⅡ線稱為AcmPQ7273碳體。這種滲碳體稱為三次滲碳體(FeC3

)。對(duì)于工業(yè)純鐵及低碳鋼，由于三次滲碳體沿晶Ⅲ界析出，使其塑性、韌性下降，因而要重視三次滲碳體的存在與分布。在含碳量較高的鐵碳合金中，三次滲碳體可無(wú)視不計(jì)。GSA3

線。它是冷卻過(guò)程中，由奧氏體中析出鐵素體的開(kāi)頭線?；蛘哒f(shuō)是在加熱時(shí)，鐵素體完全溶入奧氏體的終了線。三、鐵碳合金的平衡結(jié)晶過(guò)程分折0.01％的工業(yè)純鐵該合金在相圖上的位置見(jiàn)圖1.2-(1)。液態(tài)合金在1—2點(diǎn)溫度之間，按勻晶轉(zhuǎn)變結(jié)晶出單相δ固溶體。δ3δ開(kāi)頭向A4為單相奧氏體(A5(F637點(diǎn)時(shí)，碳在鐵素體中的溶解量呈飽和狀態(tài)。因而自7將自鐵素體中析出的FeC31.3純鐵的顯微組織(200×)1.3純鐵的顯微組織(200×)1.2典型鐵碳合金在Fe—Fe3C共析鋼31.2-(21—2之間按勻晶轉(zhuǎn)變形成奧氏體。727℃(3As→P(FpFeC)形成珠光體。珠光體中727PQ轉(zhuǎn)變成分，析3出FeC。FeC

常與共析滲碳體連在—起，不易區(qū)分，且數(shù)量極少，可無(wú)視不計(jì)。圖1.43 Ⅱ 3 Ⅱ是共析鋼的顯微組織(珠光體)。圖1.4共析鋼的顯微組織圖(400×) 圖1.5亞共析鋼的顯微組織圖亞共析鋼0.45％的合金為例來(lái)進(jìn)展分析，見(jiàn)圖1.2(3)。在1為液體。溫度降至1δ固溶體，1—2點(diǎn)間為L(zhǎng)δ。HJB線，故在2點(diǎn)發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變，形成奧氏體(A)，即LB十δH→AJ。包晶轉(zhuǎn)變完畢后，除奧氏體外還有過(guò)剩的液體。溫度連續(xù)下降時(shí)，在2—3點(diǎn)之間從液體中連續(xù)結(jié)晶出奧氏體，奧氏3體的濃度沿JE334奧氏體的單相冷卻過(guò)程，沒(méi)有相和組織變化。連續(xù)冷卻至4—5點(diǎn)時(shí)，由奧氏體結(jié)晶出鐵素體。在此過(guò)程中，奧氏體成分沿GS線變化，鐵素體成分沿GP727℃，同時(shí)奧氏體的成分到達(dá)S(0.77％)則發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，即As→P(FpFeC)，形成珠光體。此卻時(shí)，鐵素體的含碳量沿PQ線下降，同時(shí)析出三次滲碳體。同樣，三次滲碳體的量極少，3一般可無(wú)視不計(jì)。因此，含碳量為0.45％的鐵碳合金，其室溫組織是由鐵素體和珠光體組1.5全部亞共析鋼的室溫組織都是由鐵素體和珠光體組成。其差異僅在于珠光體(P)與鐵素體(F)的相對(duì)量不同。含碳量越高，則珠光體越多，鐵素體越少，相對(duì)量可用杠桿定律計(jì)算。過(guò)共析鋼1.21.2-(41—22—33出Fe33—4之間，隨著溫度的降低，析出的二次滲碳ES727℃(4的成分到達(dá)SAs→P(Fp十FeC)，形成珠光體。4點(diǎn)以下直到室溫，合3織由珠光體和網(wǎng)狀二次滲碳體所組成。如圖1.6所示。圖1.6過(guò)共析鋼的顯微組織圖 可用同樣的方法分析共晶白口鑄鐵、亞共晶白口鑄鐵及過(guò)共晶白口鑄鐵的結(jié)晶過(guò)程。它們的常溫組織分別為變態(tài)萊氏(圖1.7)；珠光體、二次滲碳體和變態(tài)萊氏體(圖1.8)；一次滲碳體和變態(tài)萊氏體(圖1.9)。1.7共晶白口鑄鐵1.8亞共晶白口鑄鐵1.9過(guò)共晶白口鑄鐵顯微組織圖顯微組織圖顯微組織圖四、試驗(yàn)步驟及內(nèi)容1.23 II部少量的片狀P〕1.23 II部少量的片狀P〕序號(hào)1材料工業(yè)純鐵熱處理狀態(tài)退火放大倍數(shù)400×浸蝕劑3%硝酸酒組織及特征單一等軸晶〔少量夾雜，在顯微鏡中精只能見(jiàn)F晶界及夾雜220#退火400×同上F(白色晶粒)+P(黑色塊狀晶粒)345#退火400×同上同上，但P量多465#退火400×同上F(白色網(wǎng)狀晶粒)+P(黑色片狀晶粒)5T8退火400×同上片狀P(Fp十FeC混合物，無(wú)晶界顯示36T12退火400×同上FeCP〔局7T12退火200×堿性苦味酸鈉溶液P+FeC，F(xiàn)eC為黑色網(wǎng)絡(luò)狀，余為P，3 II 3 II片狀P為顯示。8亞共晶白口鑄鐵退火200×同上組織為(P+FeC)+Le，黑色樹(shù)枝狀為P，3 IIFeC 3 II 3FeC〔白色〕和P〔均勻分布黑色小點(diǎn)或39共晶白口鑄退火同上條狀組織〕共晶Le是由P+FeCP組織細(xì)小，3 II鐵3 II鐵成園粒及長(zhǎng)條在FeC基體上為黑色。3FeC3 IIFeC連成一片呈白色，不3可區(qū)分。1 過(guò)共晶白口退火同上FeC+LeFeC呈白亮色粗大的板條狀，3 I3 I0鑄鐵Le仍為黑白相間的斑點(diǎn)狀。把握鐵素體、珠光體、滲碳體、萊氏體組織的相組成、組織特征、性能特點(diǎn)以及成分范圍。五、試驗(yàn)報(bào)告準(zhǔn)時(shí)編寫(xiě)試驗(yàn)報(bào)告書(shū)。了解金相樣品的制備過(guò)程，學(xué)習(xí)金相顯微鏡的使用方法，觀看表1中樣品的顯微組織。六、試驗(yàn)要求：攜帶鉛筆〔2B、1H各一支〕和橡皮擦等在試驗(yàn)室中做試驗(yàn)。1.21～630mm并用箭頭標(biāo)出圖中各相組織〔用符號(hào)表示，在圓的下方標(biāo)注材料名稱，熱處理狀態(tài)，放大倍數(shù)和浸蝕劑等。2045PF〔即估量所觀看視場(chǎng)中PF百分比，并應(yīng)用Fe-Fe3C相圖從理論上計(jì)算這兩種材料的P和F值進(jìn)展比較。七、爭(zhēng)論內(nèi)容杠桿原理的理論和試驗(yàn)意義是什么？Fe-C合金平衡組織中，滲碳體可能有幾種存在方式和組織形態(tài)？試分析它對(duì)性能有什么影響？鐵碳合金的C%與平衡組織中的PF珠光體P組織在低倍觀看和高倍觀看時(shí)有何不同？為什么？〔請(qǐng)將爭(zhēng)論內(nèi)容和金相組織畫(huà)到相應(yīng)試驗(yàn)報(bào)告中〕試驗(yàn)二碳鋼熱處理后的顯微組織觀看與分析試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康挠^看和爭(zhēng)論碳鋼在不同熱處理狀態(tài)下的顯微組織的特點(diǎn)；了解熱處理工藝對(duì)鋼組織和性能的影響；二、試驗(yàn)儀器和設(shè)備光學(xué)顯微鏡 一臺(tái)金相試樣 假設(shè)干三、試驗(yàn)簡(jiǎn)介鋼經(jīng)退火處理后的顯微組織根本上與鐵碳相圖中的各種平衡組織相像件下的顯微組織就不能用鐵碳相圖來(lái)加以分析(C曲線)來(lái)確定。隨著冷卻條件的不同，過(guò)冷奧氏體將發(fā)生不同類型的轉(zhuǎn)變。共析鋼過(guò)冷奧氏體在不同溫度條件下轉(zhuǎn)變的組織特征及性能如表3.13.1共折碳鋼(T8)過(guò)冷奧氏體在不同溫度轉(zhuǎn)變的組織及性能鋼的退火和正火組織分的碳鋼則都承受球化退火，使二次滲碳體及珠光體中的滲碳體呈顆粒狀(見(jiàn)圖3.1)。45鋼經(jīng)正火后的組織通常要比退火組織為細(xì)，珠光體的相對(duì)含量也比退火組織中為多(見(jiàn)圖3.2預(yù)備，很少用作最終熱處理，這是由于網(wǎng)狀滲碳體的存在會(huì)降低鋼的性能。圖3.1T12鋼經(jīng)球化退火后的顯微組織(400×) 圖3.245鋼正火后顯微組織(400×)鋼的淬火組織453.3所示。假設(shè)淬火溫度過(guò)高，則3.4圖3.345鋼經(jīng)830℃正常淬火后的顯微組織(500×) 圖3.445鋼經(jīng)850℃油淬后的的顯微組織(500×)T12鋼經(jīng)正常淬火后的顯微組織，除細(xì)小的馬氏體外，還存在局部顆粒狀的滲碳體(顯亮白色)。當(dāng)淬火溫度過(guò)高時(shí)，消滅粗大的馬氏體組織，并且還存在—定數(shù)量(15％～30％)的剩余奧氏體。淬火后的回火組織的組織通?？煞譃槿N：回火馬氏體淬火鋼經(jīng)低溫回火(150～250℃)后，馬氏體內(nèi)析出與母相保持共格關(guān)系的ε碳化物，組織?；鼗鹎象w淬火鋼經(jīng)中溫回火(350～500℃)后得到在鐵素體基體中彌散分布的微小粒狀滲碳體的則呈細(xì)小的顆粒狀，在光學(xué)顯微鏡下不易區(qū)分?；鼗鹚魇象w淬火鋼經(jīng)高溫回火(500～650聚攏長(zhǎng)大，且均勻分布于鐵素體基體上。四、試驗(yàn)步驟及內(nèi)容1.觀看碳鋼熱處理〔正火、油淬、水淬、回火、固溶處理〕后的典型組織形態(tài)，并繪出所觀看樣品的顯微組織示意圖,并說(shuō)明其各自的組織特點(diǎn)，注明組織名稱、熱處理?xiàng)l件及放大倍數(shù)等；序材料熱處理放大倍浸蝕劑組織及特征號(hào)狀態(tài)數(shù)1745＃正火400×4%硝酸酒F+S，白色條塊狀為F，沿晶界析出；黑精色塊狀為S。1845＃油淬400×4%硝酸酒M+TT，白色精為淬火M。1945＃860℃水400×4%硝酸酒中碳M，M成板條和針狀混合分布。淬精2045＃水淬+低400×4%硝酸酒回火中碳M，M中滲碳體析出，使M呈溫回火精黑色。2145＃水淬+中400×4%硝酸酒TTMF基體溫回火精上分布極細(xì)粒狀滲碳體的混合物組織。2245＃水淬+高400×4%硝酸酒SSF基體上分布細(xì)粒狀滲溫回火精碳體。2依據(jù)鐵碳相圖及有關(guān)C五、試驗(yàn)報(bào)告準(zhǔn)時(shí)編寫(xiě)試驗(yàn)報(bào)告書(shū)。了解金相樣品的制備過(guò)程，學(xué)習(xí)金相顯微鏡的使用方法，觀看表1中樣品的顯微組織。六、試驗(yàn)要求：攜帶鉛筆〔2B、1H各一支〕和橡皮擦等在試驗(yàn)室中做試驗(yàn)。用鉛筆畫(huà)出45鋼的典型的退火、正火、淬火和三種回火組織的顯微組織；每一種樣品都各畫(huà)在一個(gè)30mm的圓內(nèi)，并用箭頭標(biāo)出圖中各相組織〔用符號(hào)表示，在圓的下方標(biāo)注材料名稱，熱處理狀態(tài)，放大倍數(shù)和浸蝕劑等。分析45鋼中三種回火組織的形成機(jī)理及對(duì)鋼的性能的影響。試驗(yàn)三有色金屬及鑄鐵金相組織觀看與分析試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康牧私釧l了解銅合金及鑄鋁的顯微組織；從組成物和形態(tài)上區(qū)分白口鑄鐵與灰口鑄鐵；把握灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵及球墨鑄鐵中石墨形態(tài)的特征；把握鑄鐵的三種不同基體；了解軸承合金的顯微組織。二、試驗(yàn)儀器和設(shè)備光學(xué)顯微鏡 一臺(tái)金相試樣 假設(shè)干三、試驗(yàn)簡(jiǎn)介一)、純鋁

鋁及鋁合金鋁是目前工業(yè)中用量最大的有色金屬。鋁的相對(duì)密度小，僅為2.7，大約是銅或鐵的三分之一，熔點(diǎn)為660°C，在冷卻過(guò)程中無(wú)同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變；鋁的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好，僅次于銀、銅、和金；其價(jià)格較低，資源豐富；鋁在空氣中有良好的抗蝕性，由于鋁與氧親合力強(qiáng)，在大氣中鋁極易在外表形成—層致密的A1203膜，阻擋鋁的進(jìn)—步氧化；鋁具有面心立方晶格，強(qiáng)度低，塑性好，可以進(jìn)展各種壓力加工，具有良好的加工性能和焊接性能。影響純鋁性能的主要因素是其所含的雜質(zhì)，隨著Fe、Si、Cu、Zn等雜質(zhì)含量的增加，純鋁的性能將下降。工業(yè)純鋁的牌號(hào)有L1、L2、?.、L7L”是鋁字的漢語(yǔ)拼音字首，后面的數(shù)字表示純度，數(shù)字越大，則純度越低。高純鋁的牌號(hào)以LG1、LG2、?表示。其數(shù)字愈大，純度愈高。二)、鋁合金的分類純鋁的強(qiáng)度很低，無(wú)法作為承受載荷的構(gòu)造材料使用。所以，通常在鋁中參加“定量的合金和鑄造鋁合金的兩大類。4.1在D’點(diǎn)左邊的鋁合金沒(méi)有共晶體，并且在加熱到DF于壓力加工，因而稱為形變鋁合金。形變鋁合金又F強(qiáng)化鋁合金，由于其固溶體的成分不隨溫度的變化FD’點(diǎn)之間的合金稱為可熱處理強(qiáng)化鋁合金，因其成分隨溫度的變化而轉(zhuǎn)變，可利用固溶—時(shí)效的熱處理方式強(qiáng)化。成在D’點(diǎn)以右的合金。其組織中有不同程度的低熔點(diǎn)共晶體，流淌性好、塑性相對(duì)較差，適于鑄造，故稱為鑄造鋁合金。4.1鋁合金狀態(tài)圖的一般類型形變鋁合金和鍛造鋁合金。LY但固溶處理的加熱溫度范圍很窄。例如LY12的處理溫度是在490－503°C，假設(shè)低于此溫度范圍，合金元素溶入量小，降低時(shí)效強(qiáng)化效果。假設(shè)超過(guò)此溫度范圍，則將易產(chǎn)生過(guò)燒現(xiàn)象。鑄造鋁合金承受變質(zhì)處理和固溶熱處理。ZL拼音字首，常用的鑄造鋁合金可分為AL—Si系、AL—CuAL—MgAL—Zn最為廣的是AL—Si4.2所示。ZL102是簡(jiǎn)潔的鋁合金，含鋁為11％－13％。由相圖可知，經(jīng)鑄造后的組織幾乎都是由粗大針狀硅晶體和α固溶體組成的共晶體(α+Si)，如圖4.3所示。這種合金流淌性好、熔點(diǎn)低、熱裂傾向小，但共晶體中粗針狀的硅晶體顯著降低了合金的力學(xué)性能。因此，在生產(chǎn)中常承受變質(zhì)圖4.2AL—Si合金相圖 處理來(lái)轉(zhuǎn)變硅晶體的形態(tài)以提高合金的力學(xué)性能。常在澆注前向合金溶液中參加2/3NaF和1/3NaCl的混合物進(jìn)展變質(zhì)處理，參加量為合金重量的2％－3％，使共晶體由粗針狀變成細(xì)小點(diǎn)狀。如圖4.4所小。從而使合金的力學(xué)性能得到顯著的提高。圖4.3ZL102合金(變質(zhì)前)的鑄態(tài)組織(400×) 圖4.4ZL102合金(變質(zhì)后)的鑄態(tài)組織(400×)鑄鐵一、鑄鐵的石墨化鑄鐵的石墨化就是鑄鐵中碳原子析出和形成石墨的過(guò)程水中析出，也可以由奧氏體中析出。還可以由滲碳體分解得到。Fe—Fe3CFe—C雙重相圖合金組織轉(zhuǎn)變的相圖實(shí)際上有二個(gè)，一個(gè)是Fe—Fe3C系相圖，另一個(gè)是Fe—C系相圖。把4.5Fe—Fe3C系相圖，局部實(shí)線再加上虛線表示Fe—C系相圖。明顯，按Fe—Fe3C系相圖進(jìn)展結(jié)晶，就得到白口鑄鐵；按Fe—C系相圖進(jìn)展結(jié)晶，就析出和形成石墨，即發(fā)生石墨化過(guò)程。鑄鐵冷卻和加熱時(shí)的石墨化過(guò)程Fe—C系相圖進(jìn)展結(jié)晶，鑄鐵冷卻時(shí)的石墨化過(guò)程應(yīng)包括：從液體中析出一次石墨，圖圖4.5 體，當(dāng)在比較高的溫度下長(zhǎng)時(shí)間加熱時(shí)，會(huì)發(fā)生分解，產(chǎn)生石墨化，即Fe3C→3FeC加熱溫度越高，分解速度相對(duì)就越快。無(wú)論是冷卻時(shí)的石墨化過(guò)程或是加熱時(shí)的石墨化過(guò)程，但凡發(fā)生在P’S’K’線(溫度)在P’S’K’線(溫度)以下統(tǒng)稱為其次階段石墨化。影響鑄鐵石墨化的因素化學(xué)成分的影響碳、硅、錳、硫、磷對(duì)石墨化有不同的影響。其中碳、硅、磷是促進(jìn)石墨化的元素，錳和硫是阻礙石墨化的元素。在生產(chǎn)實(shí)際中，碳、硅的含量過(guò)低，鑄鐵易消滅白口，力學(xué)性能與鑄造性能都較差；碳、硅的含量過(guò)高，鑄鐵中石墨數(shù)量多且粗大，基體內(nèi)鐵素體量多，力學(xué)性能下降。冷卻速度的影響鑄件冷卻速度越緩慢，即過(guò)冷度較小時(shí)，越有利于依據(jù)Fe—C相圖進(jìn)展結(jié)晶和轉(zhuǎn)變，弱，越有利于依據(jù)Fe—Fe3C系相圖進(jìn)展結(jié)晶和轉(zhuǎn)變，不利于石墨化的進(jìn)展。二、常用鑄鐵可鍛鑄鐵等?；诣T鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵中的石墨都是自液體鐵水在結(jié)晶過(guò)程中獲得的，而可鍛鑄鐵中的石墨則是由白口鑄鐵通過(guò)在加熱過(guò)程中的石墨化獲得的，灰鑄鐵主要以片狀石墨形式消滅的鑄鐵，斷口呈灰色稱為灰鑄鐵。它的成分大致范圍為：2.5％～4.0％C，1.0％～3.0％Si，0.25％~1.0％Mn，0.02％～0.20％S，0.05％～0.50％P。具有上述成分范圍的鐵水，在進(jìn)展緩慢冷印凝固時(shí)，將發(fā)生石墨化，析出片狀石墨化。組織特征呈片狀，或直或彎。鋼基體則可分為鐵素體、鐵素體十珠光體、珠光體三種。其組織形貌如圖4.6所示。經(jīng)孕育處理的灰鑄鐵，由于在結(jié)晶時(shí)，石墨晶核數(shù)目多，石墨片變細(xì)，故其顯微組織是在細(xì)珠光體基體上分布著細(xì)小片狀石墨。性能特點(diǎn)灰鑄鐵的性能與一般碳鋼相比，具有如下特點(diǎn)：力學(xué)性能低由于石墨的力學(xué)性能很低(b＝20MPa，3~5HBS，δ＝0力集中效應(yīng)，故其抗拉強(qiáng)度值遠(yuǎn)低于鋼。耐磨性與消震性好振動(dòng)，使灰鑄鐵具有良好的消震性。工藝性能好由于灰鑄鐵含碳量高，接近于共晶成分，故熔點(diǎn)比鋼低，因而鑄造流淌性好。另外，由于石墨使切削加工時(shí)易于形成斷屑，故灰鑄鐵的可切削加工性優(yōu)于鋼。鐵素體灰鑄鐵 b)鐵素體十珠光體灰鑄鐵 c)珠光體灰鑄鐵圖4.6 灰鑄鐵的顯微組織(500×)球墨鑄鐵鐵液經(jīng)過(guò)球化處理而不是在凝固后經(jīng)過(guò)熱處理使石墨大局部或全部呈球狀，有時(shí)少量硅鈣合金。球墨鑄鐵的化學(xué)成分大致如下：C3.6％～3.9％，Si2.0％～2.8％、Mn0.6％～0.8％、S＜0.07％、P＜0.1％。球墨鑄鐵牌號(hào)的表示方法是用“QT”代號(hào)及其后面的兩組數(shù)QT”為“球鐵”二字的漢語(yǔ)拼音字首，第一組數(shù)字代表最低抗拉強(qiáng)度值，其次組數(shù)字代表最低伸長(zhǎng)率值。組織特征鐵素體球墨鑄鐵(400×) b)鐵素體十珠光體球墨鑄鐵(400×) 珠光體球墨鑄鐵(500×)4.7球墨鑄鐵的顯微組織球墨鑄鐵的顯微組織由球狀石墨和金屬基體兩局部組成。隨著成分和冷卻速度的不同4.7所示。在光學(xué)金相顯微鏡下觀看，石墨的外觀接近于球形。性能特點(diǎn)與灰鑄鐵相比，球墨鑄鐵具有較高的抗拉強(qiáng)度和彎曲疲乏強(qiáng)度，也具有良好的塑件及應(yīng)力集中的效應(yīng)明顯減弱，從而使基體強(qiáng)度的利用率可以從灰鑄鐵的30％～50％提高到70％～90四、試驗(yàn)步驟及內(nèi)容4.1、4.2中所列金相樣品的顯微組織。4.1鑄鐵顯微組織觀看樣品狀態(tài)序材料處理工藝浸蝕劑 放大倍數(shù)組織特征號(hào)42灰口鑄鐵鑄態(tài)不浸蝕 400片狀石墨46同上退火3%HNO酒精 同上F+G47同上鑄態(tài)同上 同上F+P+片狀G48同上正火同上 同上P+片狀G3片4451523片44515253片球墨鑄鐵同上同上同上鑄態(tài)退火鑄態(tài)不浸蝕3%HNO酒精3同上同上同上同上同上G球F+GF+P+球狀GP+球狀G序序號(hào)材料處理工藝浸蝕劑放大倍數(shù)組織特征55 Zl102 鑄態(tài)、變質(zhì)0.5%HF水溶液20056 Zl102鑄態(tài)、未變質(zhì)0.5%HF水溶液淺灰色粗大的針狀硅晶體與白色α〔Al〕固溶體組成共晶組織+少量的淺灰色多邊形的初晶硅晶體。白色枝晶狀組織為初生α〔Al〕固溶體，200 其余為灰黑色細(xì)粒狀硅與白色α〔Al〕固溶體組成共晶組織。硬鋁的鑄態(tài)組織。白色α〔Al〕基體與黑57 鑄態(tài)0.5%HF水溶液200色的〔A+θCuAl+SAlCuM〕相〔CuAl〕的二2 2元共晶。258 時(shí)效板材0.5%HF水溶液硬鋁的時(shí)效組織。白色α〔Al〕基體上分200布黑色θ相〔CuAl〕及S相〔AlCuMg〕強(qiáng)化相質(zhì)點(diǎn)。2260 H62退火3%FeCl3+10% 200HCl水溶液α固溶體基體，黑色條塊狀是以電子化合物CuZn為基的β固溶體五、試驗(yàn)報(bào)告準(zhǔn)時(shí)編寫(xiě)試驗(yàn)報(bào)告書(shū)。答復(fù)試驗(yàn)報(bào)告上的具體問(wèn)題。六、試驗(yàn)要求攜帶鉛筆和橡皮擦等在試驗(yàn)室上做試驗(yàn)；4.1、4.230mm用箭頭標(biāo)出圖中各組織，在圓下方標(biāo)注材料名稱、工藝狀態(tài)、放大倍數(shù)和浸蝕劑等。七、爭(zhēng)論內(nèi)容鑄造Al-Si從化學(xué)成分、組織、性能說(shuō)明鑄鐵與鋼的區(qū)分。不同基體的灰口鑄鐵性能有哪些差異？灰口鑄鐵、球墨鑄鐵兩種鑄鐵的使用范圍是什么？〔請(qǐng)將爭(zhēng)論內(nèi)容和金相組織畫(huà)到相應(yīng)試驗(yàn)報(bào)告中〕

金相顯微鏡由光學(xué)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)三局部組成?，F(xiàn)以XJB—1型臺(tái)式金相顯1XJP-11XJP-1〔有的顯微鏡由于構(gòu)造上的特點(diǎn)，尚需乘一個(gè)規(guī)定的系數(shù)，金相顯微鏡的放大倍數(shù)，可以到達(dá)1000～1250倍左右。照明系統(tǒng)主要是光源〔燈炮或弧光燈〕和反射透鏡〔平面鏡或棱鏡〕及其裝置〔如光欄、濾光片、聚光透鏡、勢(shì)過(guò)濾器、照相設(shè)備等。機(jī)構(gòu)系統(tǒng)包括鏡架、鏡筒、樣品臺(tái)、升降調(diào)整等裝置。XJB—11所示，由燈泡發(fā)出的光線經(jīng)聚光透鏡組及反光二、金相顯微鏡的原理2所示，實(shí)物AB1的焦點(diǎn)FABAB1圖2 光學(xué)顯微鏡成像原理圖得到倒立的實(shí)象AB。顯微鏡的構(gòu)造使AB2與其焦點(diǎn)F2將實(shí)象AB進(jìn)展其次次放大得到與AB方位一樣的虛象AB。我們?cè)陲@微鏡中觀看到的就是與實(shí)物方位相反〔倒立〕的經(jīng)兩次放大的虛象AB。三、金相顯微鏡的使用與維護(hù)金相顯微鏡屬于周密儀器，使用時(shí)務(wù)必留神慎重，在操作前須生疏其構(gòu)造，原理及各零部件的作用，相互關(guān)系，切不行隨便亂動(dòng)亂折。操作步驟：①依據(jù)要求的放大倍數(shù)，選擇物鏡和目鏡的倍數(shù)，將所選物鏡和目鏡安裝于顯微鏡上；〔切不行將顯微鏡光源插頭直接插入電源插座；③擰動(dòng)鏡架上的粗調(diào)手輪，將物鏡抬高，把試樣置于樣品臺(tái)上，對(duì)準(zhǔn)物鏡，檢查調(diào)整濾光片、光圈、反射鏡的位置，使樣品臺(tái)上有一光明的小圓光點(diǎn)；④擰動(dòng)鏡架上的粗調(diào)手輪，使物鏡接近試樣外表〔切勿觸及〕⑤從目鏡觀看，同時(shí)擰粗調(diào)手輪，使物鏡由緊挨著樣品外表開(kāi)頭漸漸向上〔擰反方向，使物鏡壓到樣品外表上，造成物鏡裂開(kāi)。調(diào)到亮度最大四周就消滅模糊現(xiàn)象，然后擰動(dòng)鏡架上的微調(diào)手輪，即可得清楚的物象；⑥觀看時(shí)，最好不要緊閉一眼，否則簡(jiǎn)潔疲乏，假設(shè)長(zhǎng)時(shí)間觀看眼睛感覺(jué)疲乏，可稍加休息再看；⑦觀看完畢或另?yè)Q試樣時(shí)務(wù)須將鏡筒上提，時(shí)物鏡抬高，然后取下或更換試樣；⑧顯微鏡用畢，切斷電源，目鏡置于鏡盒中，套上目鏡罩，用干凈毛巾或顯微鏡罩將顯微鏡蓋好。維護(hù)留意事項(xiàng)：①安裝，換取物鏡、目鏡時(shí)，切勿使鏡頭觸及硬物，切不行失手跌落，嚴(yán)禁用手、毛巾、手絹、棉花或一般紙張去擦拭鏡頭，鏡頭上假設(shè)有贓物油污，必需用特制的擦鏡紙輕輕擦拭；②顯微鏡光源為低壓電燈，必需使用固定的變壓器，不得直接接220V電源；頭了，應(yīng)反向擰回，不行粗暴用力；④顯微鏡消滅故障，應(yīng)馬上報(bào)告指導(dǎo)教師或試驗(yàn)人員，不得擅自拆卸部件；等受浸蝕。附錄二金相試樣的制備金相樣品的制備一般包括取樣、鑲嵌、磨制、拋光、浸蝕等工序?，F(xiàn)簡(jiǎn)述如下：一、取樣和鑲嵌質(zhì)，以及爭(zhēng)論目的等等因素來(lái)確定。進(jìn)展失效分析爭(zhēng)論時(shí)，應(yīng)在失效部位完整地取樣。對(duì)于軋材，爭(zhēng)論非金屬夾雜物的分析和材料外表缺陷時(shí)，應(yīng)垂直于軋制方向〔即橫向〕取樣；爭(zhēng)論夾雜物的類型、外形、材料變形度、帶狀組織等時(shí)，應(yīng)平行于軋制方面上〔即縱向〕取樣。件，在外表部位取樣，要能較全面地觀看到整個(gè)外表層的變化。氧割。等等。試樣大小一般以手拿操作便利即可〔如直徑10~15mm，高10mm的圓柱體。假設(shè)樣品過(guò)小〔如細(xì)絲、薄片〕或形大辯論不規(guī)章，以及有特別要求的〔例如要求觀看外表組織進(jìn)展鑲嵌。鑲嵌方法有：低熔點(diǎn)合金的鑲嵌、電木粉鑲嵌、環(huán)氧樹(shù)脂鑲嵌等，此外還可用夾子來(lái)夾持試樣。二、磨制組織變化。細(xì)磨可用手工磨或機(jī)械磨。手工磨是在金相砂紙上研磨。國(guó)產(chǎn)金相砂紙按粗到細(xì)分為01、02、03、04、0501059〔即與上道磨痕方向垂直上涂一層潤(rùn)滑劑，如機(jī)測(cè)、汽油、甘油、肥皂水等，以免砂粒嵌入試樣外表。200、300、400、500、600、700、800、900號(hào)等。用水砂紙盤(pán)磨樣時(shí)，應(yīng)不斷加水冷卻。同樣，每換一號(hào)砂紙時(shí)試樣用水沖洗干凈，也調(diào)