铸铁材料的显微组织及分析
铸铁为含碳量在2%以上的铁碳合金，俗称生铁。工业用铸铁一般含碳量为2%～4%。由于碳在铁中固溶量有限，且渗碳体不稳定，适当条件下即会分解为铁和碳单质即石墨，因此在铸铁中多以石墨形态存在，有时也以渗碳体形态存在。除碳外，铸铁中还含有1%～3%的硅，以及锰、磷、硫等元素。合金铸铁还含有镍、铬、钼、铝、铜、硼、钒等元素。碳、硅是影响铸铁显微组织和性能的主要元素。铸铁材料没有严格的分类，可按铸铁的使用性能、断口特征或成份特征进行分类。较为方便和常用的则是将铸铁分为七大类（见下表）。
铸铁的组织视化学成分和冷却速度而异，当铸铁凝固的冷却速度足够大时，得到白口铸铁组织，随冷却速度减小，铸铁组织依次改变为麻口铸铁、珠光体灰口铸铁、珠光体铁素体灰口铸铁和铁素体灰口铸铁；球墨铸铁是在浇铸前向灰口铸铁加入少量球化剂获得球状石墨的铸铁。球墨铸铁具备优于灰铁的强度、范性和韧性；可锻铸铁又叫可锻铸铁，由白口铸铁经过石墨化退火后制成，是一种强度韧性都较高的铸铁。
以下对生产中应用较多的铸铁成分、显微组织及其性能进行分析。
1、灰口铸铁
灰口铸铁应用最广泛，占铸铁总产量的80%以上。其中碳全部或部分以自由碳-片状石墨形式存在，因此断口呈现灰色。其显微组织根据石墨化程度的不同分为铁素体、珠光体、铁素体+珠光体灰口铸铁。而所有灰口铸铁组织的共同特征是，在这些铸铁的组织总有一个相当于钢的组织的金属基体，在这基体上分布着片状石墨。
由于石墨片对钢基体产生割裂作用，破坏了钢基体的连续性、完整性，减少了钢基体的有效面积，使其抗拉强度低于钢、而塑性和韧性近于零，属于脆性材料。灰口铸铁不能承受加工变形，但是却具有优良的铸造性能，同时切削加工性能也很好。
灰铸铁的化学成分范围一般为：w（C）=2.7%～3.6%，w（Si）=1.0%～2.5%，w（Mn）=0.5%～1.3%，w（P）≤0.3%，w（S）≤0.15%。
（1）未经浸蚀的灰口铸铁
为了研究石墨的形状和分布，一般均先观察未经腐蚀的样品。由于片状石墨无反光能力，故试样未经腐蚀即可看出灰黑色。石墨性脆，在磨制时容易脱落，在显微镜下表现为空洞。
未经腐蚀的基体在显微镜下呈现白亮色，黑色条状物即为石墨。
（2）铁素体基灰口铸铁
铸件结晶时共晶渗碳体发生分解，即进行第一阶段石墨化，然后又在随炉缓慢冷却过程中使二次渗碳体及共析渗碳体发生分解，即进行中间和第二阶段石墨化，石墨化的三个阶段在结晶时都得以充分进行。这样就可获得铁素体灰口铸铁。铁素体基灰口铁因强度和硬度低，一般很少应用。
显微组织中长条粗大的为石墨片，围绕石墨片的基体组织是匀质的铁素体。
（3）珠光体基灰口铸铁
铸件结晶时共晶渗碳体发生分解，随后采用较快的冷却速度，第二阶段石墨化由于温度低来不及进行，只进行第一阶段和中间阶段的石墨化，最终获得珠光体基的灰口铸铁。珠光体基灰口铸铁增加了铸件的强度和耐磨性。
显微组织中的基体组织是珠光体，珠光体基体上分布细小均匀的石墨
（4）铁素体+珠光体基灰口铸铁
铁素体+珠光体基灰口铸铁结晶时同铁素体灰口铸铁，第一阶段和中间阶段石墨化都得以充分进行，但第二阶段的石墨化只能部分进行。得到铁素体和珠光体基混合的基体。
如图中显示，黑色条状物为石墨，围绕石墨片是白色的铁素体，石墨片和铁素体是连通的。其余黑色的部分为珠光体。
（5）变质灰口铸铁
灰口铸铁的孕育处理是为了提高灰口铸铁的强度、硬度，使石墨片细化，增加石墨结晶核心，得到的显微组织为细密珠光体基体上分布有细小的石墨片，提高了抗拉强度和硬度。孕育铸铁适用于较高强度，高耐磨性和气密性铸件。
3、麻口铸铁
麻口铸铁，是介于白口铸铁和灰铸铁之间的一种铸铁，其断口呈灰白相间的麻点状。麻口铸铁中的碳既以渗碳体形式存在，又以石墨状态存在，断口来杂着白亮的游离渗碳体和暗灰色的石墨。铸铁凝固时增大冷却速度不仅导致第二阶段渗碳体并且中间阶段甚至第一阶段石墨化也未能或未能充分进行，则会得到含有二次渗碳体甚至莱氏体的麻口铁。麻口铸铁脆性大性能不好，故极少应用。
4、球墨铸铁
球墨铸铁是近三十多年来发展起来的一种优良的铸铁材料。球墨铸铁是在浇铸前向灰口铸铁加入少量球化剂获得球状石墨的铸铁。球状石墨通常是孤立地分
布在基体中。球状石墨对基体的分割作用较轻，对应力集中的影响较小，能充分地发挥基体的强度、韧性和塑性。其整体的力学性能均高于灰口铸铁。球墨铸铁碳含量要高（3.6%~4.0%）。
（1）铁素体基球墨铸铁
铁素体球墨铸铁的基体中铁素体体积含量在80%以上，具有较高的塑性。它由铸造加退火获得。退火过程中基体中的渗碳体分解出石墨，自奥氏体中析出石墨，这些石墨集聚于原球状石墨周围，基体全转换为铁素体。
显微组织图中可以清晰地看到球状的石墨，围绕球状石墨的基体组织为铁素体。
（2）珠光体基球墨铸铁
珠光体球墨铸铁中珠光体体积含量在80%以上，具有较高的强度和疲劳强度，耐磨性比较好，并具有一定的范性和韧性。它可通过铸造加正火获得。正火的目的是将基体组织转换为细的珠光体组织。通过加热基体为铁素体及珠光体的球墨铸铁，使原铁素体及珠光体转换为奥氏体，并有部分球状石墨溶解于奥氏体，经保温后空冷奥氏体转变为细珠光体，因此铸件的强度提高。
显微组织图以石墨和珠光体为背景，围绕球状石墨的是珠光体。
（3）铁素体+珠光体基球墨铸铁
铁素体＋珠光体球墨铸铁的结晶先经历球状石墨的形成，接着围绕着石墨球形成贫碳区，这时候奥氏体形核并生长、兼并和粗化，球化继续进行最后形成一圈封闭晕圈。这层闭晕圈（白色部分）为多晶态的铁素体，围绕在球状石墨周围的黑色基体组织为珠光体。
5、白口铸铁
白口铸铁其中碳除少量溶于铁素体外，绝大部分以渗碳体的形式存在于铸铁中。白口铸铁的特点是硬而脆，很难加工。在实际生产中，可利用白口铸铁硬度高的特点，制造一些高耐磨性的零件和工具。另外还可铸成具有一定深度的白口表面层，而心部则为灰口组织的“冷硬铸铁件”。
普通白口铸铁的化学成分一般为：2.8%～3.6%C，0.5%～1.3%Si，0.4%～
0.9%Mn。常用于耐磨/抗磨的场合，为了提高白口铸铁的韧性及耐磨性，常加入一些合金元素如铬（中铬、高铬）以及钼、镍、钒、硼和稀土等。
(1)普通白口铁
下图为铸态白口铁金相组织，深色部分：大块岛状物为珠光体，小块为珠光体和低温莱氏体，白色部分为渗碳体。
（2）高铬铸铁
铬系白口铸铁中用得最广泛的是含铬量为12%～20%的高铬白口铸铁，组织
中形成(cr，Fe)7C3的碳化物。高铬白口铸铁通常要进行高温热处理析出二次碳化物，冷却时奥氏体转变成为马氏体。高铬白口铸铁在干磨中有广泛应用，如炼铁高炉料盅和溜槽衬板等。
显微组织图中深色部分为回火马氏体和析出的粒状二次碳化物，浅色部分为渗碳体。
6、可锻铸铁（展性铸铁）
可锻铸铁又叫展性铸铁，是一种强度韧性都较高的铸铁，它是由含碳和硅不高的白口铸铁经过石墨化退火后制成的。可锻铸铁因石墨呈团絮状，团絮状石墨
对金属基体的破坏比片状石墨的轻，而使塑性和韧性均优于灰口铸铁，它由含碳和硅不高的白口铸铁经石墨化退火而成。退火的目的在于使铸件中得渗碳体发生分解、形成团絮状石墨。采取不同的工艺得到铁素体基可锻铸铁或珠光体基铸铁。
目前生产中可锻铸铁的元素含量为：w（C）=2.2%～2.8%，w（Si）=1.0%～1.8% ，w（Mn）=0.4%～1.2%，w（p）<0.2%，w（s）<0.18% 。
（1）铁素体基可锻铸铁
在铸铁的冷却过程当中石墨从奥氏体中直接析出，退火速度稍慢（炉冷），便可得到铁素体基可锻铸铁。铁素体基可锻铸铁石墨含量少，强度虽不太高，但韧性和塑性比较好。
显微组织中可以看到团絮状石墨周围围绕的是铁素体，白色基体部分为铁素体。
（2）珠光体基可锻铸铁
在铸铁的冷却过程当中石墨从奥氏体中直接析出，退火速度稍快，便可得到珠光体基可锻铸铁。珠光体基可锻铸铁虽然在韧性和塑性方面赶不上铁素体基可锻铸铁，但是它的强度和硬度比较高，耐磨性好。
显微组织中团絮状石墨，周围围绕的是珠光体。
（3）铁素体+珠光体基可锻铸铁
铁素体+珠光体基可锻铸铁在晶界过程中纯的珠光体灰口铸铁发生铁素体分
解，得到石墨片加渗碳片。
显微组织中可以清晰地看到围绕团絮状石墨周围的是铁素体，外围是珠光体。
光学金相组织观察方法 目的 1．了解光学金相组织观察方法及步逐； 2．了解光学金相显微镜的结构，熟悉其使用的基本方法； 3．了解光学金相样品的制备过程，体会制过程对观察组织的影响。光学金相显微镜的结构 为观察材料的显微组织，必须借助显微镜，大家可能用过生物显微镜，知道其大致结构有：物镜、目镜、粗调、微调等，生物样品是透明的，可用自然光。 工程材料，如金属材料，是不透明的，成像利用的是反射光，因此在光学金相显微镜中，结构上明显特点是有一套照明设备，现用显微镜的照明设备包括：电源、变压器、灯泡、透镜组——得到平行光，经过孔径光栏、滤色片、视场光栏，再经过物镜照射到试样上。经过试样的反射光进入物镜经过一次放大，再经过目镜的再次放大，我们看到的是经过二次放大的虚像。因为最后看到的像和各人的视力的影响，不同人观察时对显微镜要进行微调。
显微组织成像原理 如图所示，从透镜内垂直照射 到试样上的平行光，将发生反射 和吸收。如果试样是镜面，光线 全部原路返回，最后成像为亮点； 如果试样有不平的沟槽，部分光线反射后不能进入物镜，这样这些地方成像为暗区。有明有暗就构成了表面的图象，就是我们观察到的组织形貌。 金相试样的制备方法 取样：从材料或零件上截取准备观察的样品，要求组织要有代表 性，大小要适合制样和观察，尺寸过小的还要进行镶嵌。 打平：让观察面宏观为平面，用砂轮、锉刀或其它方法来实现。 磨光：用不同粒度的金相砂纸，从粗到细依次细磨，让其粗糙度 不断减小。细磨的方法有干磨和湿磨，可用手工细磨和机械
细磨。 抛光：消除细磨留下的最后磨痕，使观察面成为光滑无痕的镜面。 抛光方法有机械抛光、化学抛光和电解抛光。 组织显示：抛光后的试样直接观察，只能分辨吸收光线不同的区域，如非金属夹杂、铸铁中的石墨形状或裂纹。用化学试剂 进行浸蚀，组织中不同结构浸蚀程度不同，如晶界就浸蚀成 沟槽，就可分辨各种组织。 实验内容 每人制备一个金相试样，并利用金相显微镜进行观察结果。 磨样：试样已经过打平，用金相砂纸进行磨光。砂纸下用玻璃板，一只手按住砂纸，另一只手拿试样平稳来回磨削，磨面受压均匀，前推用力，拖回放松。磨痕全部一致，换下一号砂纸，转90度再磨光。 抛光：在呢布上加水和抛光粉，手拿稳轻抛。得到镜面。 浸蚀：用4%的硝酸酒精擦抹试样到镜面光泽刚消失。 清洗、吸水、吹干试样。 在显微镜下观察结果。使用显微镜电源要经过变压器，不要用手摸镜头，注意脚下身后的电线，粗调到位即可见组织再用微调，移动视场轻动载物台。 试样中常见的制样缺陷： 划痕：未磨去(粗大量少)或未抛光好(较细)而留下砂纸磨痕。 麻点、曳尾：抛光过度造成。
金相试样得制备及金相组织观察 一、实验目得 1、了解金相显微镜得基本原理、构造,初步掌握显微镜得正确使用。? 2、掌握金相显微试样得制备过程与基本方法。 ３、了解浸蚀得基本原理,并熟悉其基本操作 ４、学习利用金相显微镜进行显微组织观察.通过在显微镜下观察到得金相显微组织初步分析材料类型以及材料可能具备得机械性能等。 二、实验设备与用品 1、金相显微镜 2、不同粗细得金相砂纸一套、玻璃板、侵蚀剂（4%硝酸酒精） 3、抛光机 4、待制备得金相试样 三、金相显微镜得基本原理、构造及使用 1、显微镜得放大倍数 利用透镜可将物体得象放大，但单个透镜或一组透镜得放大倍数就是有限得,为此，要考虑用另一组透镜将第一次放大得象再行放大,以得到更高放大倍数得象。金相显微镜就就是基于这一要求设计得。显微镜中装有两组放大透镜,靠近物体得一组透镜为物镜,靠近观 察得一组透镜为目镜. 金相显微镜得光学原理图1如图所示。 物体AB置于物镜得一倍焦距F1与二倍焦距 之间,它得一次象在物镜得另一侧二倍焦距 以外，形成一个倒立、放大得实象A′B′；当 实象Ａ′B′位于目镜得前一倍焦距Ｆ2以内时 则目镜复又使映象A′B′放大，而在目镜得前 二倍焦距 2 F２以外，得到A′B′得正立虚象 A″B″。因此最后得映象Ａ″B″就是经过物镜、 目镜两次放大后所得到得。其放大倍数应为 物镜放大倍数与目镜放大倍数得乘积。 物体AB经物镜第一次放大得倍数： M物＝A′B′/ AＢ=（Δ+ｆ1′）/ ｆ1 式中ｆ1、f１′—-物镜前焦距与后焦距 Δ—-显微镜得光学镜筒长 与Δ相比，物镜得焦距f1′很短,可略, 所以Ｍ物≈Δ/ f1 象A′B′经目镜第二次放大得倍数： M目= A″B″／A′B′≈D/ f2 式中f2——目镜得前焦距 Ｄ——人眼明视距离,D≈图1 显微镜光学原理图 250㎜。 所以显微镜得放大倍数应为： M＝M物·M目=（Δ/ f1)·(D/ f２） 当显微镜得机械镜筒长度等于光学镜筒长度时，M= M物·M目；而当这二者不等时,M= M物·Ｍ目·Ｃ，C就是与机械镜筒长、光学镜筒长有关得系数，一般为１,有时为0、63，其C
钢铁金相图谱 第一章钢铁典型金相组织 材料：纯铁 工艺情况：退火状态 浸蚀方法：苦味酸酒精溶液浸蚀————————————————————1 材料：10钢 工艺情况：退火状态 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀————————————————————2 材料：16Mn 工艺情况：热轧状态 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀————————————————————3 材料：1Cr18Ni9Ti 工艺情况：固溶处理 浸蚀方法：盐酸、硝酸、甘油混合溶液浸蚀———————————————4 材料：T8 工艺情况：退火 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀————————————————————5 材料：50钢 工艺情况：正火处理 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀————————————————————6 材料：GCr15 工艺情况：球化退火 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀————————————————————7 材料：T10 工艺情况：加热至860℃保温后炉冷 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀————————————————————8 材料：20CrMnMo 工艺情况：1000℃过热渗碳后空冷 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀————————————————————9
工艺情况：铸态 浸蚀方法：三氯化铁盐酸水溶液浸蚀——————————————————10 材料：T10 工艺情况：高温淬火后 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀———————————————————11 材料：W18Cr4V 工艺情况：1270℃淬火，560℃三次回火 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀———————————————————12 材料：GCr15 工艺情况：850℃淬火后回火处理 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀———————————————————13 材料：40Cr 工艺情况：淬火，回火 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀———————————————————14 材料：15MnB 工艺情况：920℃渗碳淬火 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀———————————————————15 材料：20Cr 工艺情况：渗碳后淬火和回火处理 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀———————————————————16 材料：20CrMnMo 工艺情况：1000℃渗碳后空冷 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀———————————————————17 材料：70Si3MnA（弹簧钢） 工艺情况：加热保温，在400℃盐浴中等温冷却后空冷 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀———————————————————18 材料：70Si3Mn 工艺情况：加热至1200℃保温，在400℃盐浴中等温3min后空冷 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀———————————————————19 材料：35钢 工艺情况：加热至870℃，保温30min，淬火 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀———————————————————20
实验二金相常识简介和铁碳合金平衡组织观察 一、目地要求 1 、了解试样制备过程、金相显微镜基本构造和原理等金相常识。 2 、研究和了解铁碳合金在平衡状态下的显微组织。 3 、分析成分对铁碳合金显微组织的影响，从而加深理解成分、组织和性能之间的相互关系。 二、实验内容：将制好的样品放在显微镜上观察，注意显微镜的正确使用，并分析样品制备的质量好坏，初步认识显微镜下的组织特征并分析成分对铁碳合金显微组织的影响。 三、实验设备：金相显微镜，抛光机易耗品：吹风器、样品、不同号数的砂纸、玻璃板，抛光粉悬浮液、4%的硝酸酒精溶液、酒精、棉花等 四、实验步骤： 1.金相样品的制备方法。 2、样品硝酸酒精溶液腐蚀（即浸蚀）。
实验结论： 1画组织示意图 （1）画出下列试样的组织示意图 1）亚共析纲 2）过共析钢 3）亚共晶白口铸铁 4）过共晶白口铸铁 （2）画图方法要求如下 1）应画岩石记录表中的30—50直径的圆内，注明：材料名称、含碳量、 腐蚀剂和放大倍数。并将组织组成物用细线引出标明。如下图： 2．回答以下问题 （1）分析所画组织的形成原因。
（2）分析碳钢（任选一种成分）或白口铸铁（任选一种成分）凝固过程。
教学及实验方法： 1 、教师讲述和演示阶段： 用 1 5 分钟时间讲解试样制备、显微镜结构、反射原理和黑白成像等金相常识，用 2 0 分钟时间联系铁碳平衡图讲解、分析本次实验的 7 种铁碳合金在平衡状态下的显微组织，用电视显微镜向全体学生展示所有显微组织，用 5 分钟时间讲解绘制显微 组织的有关技巧。 2 、学生动手实验阶段： 学生用 5 0 分钟时间对 7 种铁碳合金平衡组织进行观察和分析，进一步建立成分和组织之间相互关系的概念，绘出所观察到的显微组织图，用箭头标明各显微组织，并在相应图下标出成分，确立组织和成分之间的关系。
灰铸铁金相检验 灰铸铁中的石墨是以两种不同形式形成，一是由渗碳体的分解而形成，Fe3C→3Fe2+C石墨。二是从液体或奥氏体中直接析出，当液体或奥氏体在比较接近于平衡的冷却条件下，则液体（或固溶体）就可比通常结晶温度（或相变点）略高的情况下（如在1130～1135℃和723～738℃）直接形成石墨。 一、金相试样的选取及制备 1. 试样的选取 一般是取自试块或挠曲棒上或取自铸件的本身或在铸件毛胚加工面上端30mm处切取或筒浇制活塞环可在每筒下端不大于铸件壁厚二倍的位置上切取。 2. 试样的制备 将试样观察面在细砂轮上磨平，然后分几道砂纸磨制至抛光，消除试样磨面的划痕。铸铁石墨不使其污染或拖曳。 3. 试样的抛光 选用短毛纤维柔软的平绒、呢或丝绸。抛光粉最好是具有细致尖利性。经过细化加工处理的氧化铝，或常用的氧化铬、氧化铁。在开始抛光时对抛光粉的浓度可以高些，这对防止石墨拖曳有好处。抛光时用力要适中均衡，随时转动变换试样方向，将至完成时把抛光粉减薄，并用力减轻。最后清水冲洗试样，再轻微抛光用干净丝绒擦干就可观察石墨，以观察试样无划痕，石墨呈灰暗为标准。每个试样一般抛光5～6分钟即可。 4. 试样的侵蚀 一般采用2～5％硝酸酒精溶液或4％苦味酸酒精溶液。 二、灰铸铁金相检验及评定方法 石墨的类型，石墨的长度和数量、共晶石墨的控制，基体组织中的珠光体的分散度，铁素体含量，磷共晶的类型及分布特征和面积大小程度，渗碳体数量等。可按GB/T 7216-1987，ASTM A247-06，ISO 945-75等标准检验。 三、灰铸铁的组织和性能 1. 石墨的形态及识别
以两种不同形式形成：由渗碳体的分解而形成，Fe3C→3Fe2+C石墨；由从液体或奥氏体中直接析出。 A型片状石墨无方向性均匀散布；B菊花状石墨中心以小片状与点状石墨向外伸展形呈菊花形分布；D型石墨（共晶石墨）又称树枝状石墨或称过冷石墨以点状与小片状石墨呈方向性枝晶分布；E型石墨以小片状石墨呈方向性枝晶分布；F型石墨呈星射状。 2. 珠光体分散度的评定 珠光体分散度与奥氏体过冷度有关，过冷度越大珠光体愈为细密。基体珠光体的硬度大约为HB180~265，在金相检验评定中主要观察珠光体分散度，即片间距离，分散度情况与硬度的关系大致如下： 索氏体型珠光体片间距在500×下难以区分，它的硬度在HB245左右。 细片状珠光体片间距在0.5μ~0.8μ时HB215左右。 中等片状珠光体片间距在1.2μ~1.5μ时HB200左右。 粗片状珠光体片间距在2.0μ以上时HB<180。 3. 铸铁中的铁素体 由于铸铁中含有较多的碳、硅或其它促进石墨化的元素，促使了Fe3C分解。过冷度大和缓慢冷却也可以导致铁素体的产生，它大多附着于石墨的周围或处于共晶型巢状石墨中间。 4. 磷共晶的形态分类及识别 形成过程二种： 1）以Fe-Fe3C平衡图为基础，由液体结晶的都是三元磷共晶，在冷却过程中的一定条件下三元磷共晶分解为二元磷共晶。 2）以Fe-Fe3C- Fe3P平衡图为基础，二元和三元磷共晶都是由液体直接结晶的，不过其结晶的方式不相同。 金相检验对几种磷共晶形态的鉴别,也是很重要的。
材料课件实验一光学金相 组织观察方法 Jenny was compiled in January 2021
实验一光学金相组织观察方法 目的 1．了解光学金相组织观察方法及步逐； 2．了解光学金相显微镜的结构，熟悉其使用的基本方法； 3．了解光学金相样品的制备过程，体会制过程对观察组织的影响。光学金相显微镜的结构 为观察材料的显微组织，必须借助显微镜，大家可能用过生物显微镜，知道其大致结构有：物镜、目镜、粗调、微调等，生物样品是透明的，可用自然光。 工程材料，如金属材料，是不透明的，成像利用的是反射光，因此在光学金相显微镜中，结构上明显特点是有一套照明设备，现用显微镜的照明设备包括：电源、变压器、灯泡、透镜组——得到平行光，经过孔径光栏、滤色片、视场光栏，再经过物镜照射到试样上。经过试样的反射光进入物镜经过一次放大，再经过目镜的再次放大，我们看到的是经过二次放大的虚像。因为最后看到的像和各人的视力的影响，不同人观察时对显微镜要进行微调。
显微组织成像原理 如图所示，从透镜内垂直照射 到试样上的平行光，将发生反射和 吸收。如果试样是镜面，光线全部 原路返回，最后成像为亮点；如果 试样有不平的沟槽，部分光线反射后不能进入物镜，这样这些地方成像为暗区。有明有暗就构成了表面的图象，就是我们观察到的组织形貌。金相试样的制备方法 取样：从材料或零件上截取准备观察的样品，要求组织要有代表性，大小要适合制样和观察，尺寸过小的还要进行镶嵌。 打平：让观察面宏观为平面，用砂轮、锉刀或其它方法来实现。 磨光：用不同粒度的金相砂纸，从粗到细依次细磨，让其粗糙度不断减小。细磨的方法有干磨和湿磨，可用手工细磨和机械细磨。
金相综合实验报告 实验名称: 碳钢成分-工艺-组织-性能综合分析实验专业: 材料科学与工程 班级: 材料11（1） 指导老师：席生岐高圆 小组组长: 仇程希 小组成员：齐慧媛李敏朱婧王艳姿闫士琪陈长龙黄忠鹤郭晓波丁江蒋经国庞小通林乐 二〇一四年四月三日
一、实验目的 1.了解碳钢热处理工艺操作； 2.学会使用洛氏硬度计测量材料的硬度性能值； 3.利用数码显微镜获取金相组织图像，掌握热处理后钢的金相组织分析方法； 4.探讨淬火温度、淬火冷却速度、回火温度对45和T12钢的组织和性能（硬度）的影响； 5.巩固课堂教学所学相关专业知识，体会材料的成分—工艺—组织—性能之间关系。 二、实验内容 1.进行45和T12钢试样退火、正火、淬火、回火热处理，工艺规范参考相关资料； 2.用洛氏硬度计测定试样热处理试样前后的硬度； 3.制备所给表中样品的金相试样，观察并获取其显微组织图像； 4.对照金相图谱，分析探讨本次实验可能得到的典型组织：片状珠光体、片状马氏体、板条状马氏体、回火马氏体、回火托氏体、回火索氏体等的金相特征。三、实验原理 热处理是一种很重要的金属加工工艺方法。热处理的主要目的是改变钢的性能，热处理工艺的特点是将钢加热到一定温度，经一定时间保温，然后以某种速度冷却下来，从而达到改变钢的性能的目的。研究非平衡热处理组织，主要是根据过冷奥氏体等温转变曲线来确定。 热处理之所以能使钢的性能发生显著变化，主要是由于钢的内部组织结构发生了的一系列的变化。采用不同的热处理工艺，将会使钢得到不同的组织结构，从而获得所需要的性能。 钢的热处理基本工艺方法可分为退火、正火、淬火和回火等。 (一)碳钢热处理工艺 1.加热温度 亚共析钢加热温度一般为Ac3+30-50℃，过共析钢加热温度一般为Ac 1＋30-50℃（淬火）或Acm+50-100℃（正火）。 淬火后回火温度有三种，即：低温回火（150-250℃）、中温回火（350-500℃）、
实验三碳钢的非平衡组织及常用金属材料 显微组织观察 实验目的概述实验内容实验方法实验报告思 考题 一、实验目的 1. 观察碳钢经不同热处理后的显微组织。 2. 熟悉碳钢几种典型热处理组织——M、T、S、M回火、T回火、S回火等组织的形态及特征。 3. 熟悉铸铁和几种常用合金钢、有色金属的显微组织。 4. 了解上述材料的组织特征、性能特点及其主要应用。 TOP 二、概述 1. 碳钢热处理后的显微组织 碳钢经退火、正火可得到平衡或接近平衡组织，经淬火得到的是不平衡组织。因此，研究热处理后的组织时，不仅要参考铁碳相图，而且更主要的是参考钢的等温转变曲线(C曲线)。 为了简便起见，用C曲线来分析共析钢过冷奥氏体在不同温度等温转变的组织及性能（见表3-1）。在缓慢冷时(相当于炉冷，见图2-3中的V1)应得到100%的珠光体；当冷却速度增大到V2。时(相当于空冷)，得到的是较细的珠光体，即索氏体或屈氏体；当冷却速度增大到V3时(相当于油冷)，得到的为屈氏体和马氏体；当冷却速度增大至V4、V5，(相当于水冷)，很大的过冷度使奥氏体骤冷到马氏体转变开始点(Ms)后，瞬时转变成马氏体。其中与C曲线鼻尖相切的冷却速度(V4)称为淬火的临界冷却速度。 转变类型组织名称形成温度范围／℃显微组织特征硬度(HRC) 珠光体型相 变珠光体 (P) >650 在400～500X金相显微镜下可以观察到 铁索体和渗碳体的片层状组织 ～20 (HBl80～200)索氏体 (S) 600～650 在800一]000X以上的显微镜下才能分 清片层状特征，在低倍下片层模糊不清 25～35 屈氏体 (T) 550～600 用光学显微镜观察时呈黑色团状组织， 只有在电子显徽镜(5000～15000X)下 才能看出片层状 35—40 贝氏体型相 变上贝氏体 (B上) 350～550 在金相显微镜下呈暗灰色的羽毛状特 征 40—48 下贝氏体 (BT) 230～350在金相显微镜下呈黑色针叶状特征48～58
铸铁材料的显微组织及分析 铸铁为含碳量在2%以上的铁碳合金，俗称生铁。工业用铸铁一般含碳量为2%～4%。由于碳在铁中固溶量有限，且渗碳体不稳定，适当条件下即会分解为铁和碳单质即石墨，因此在铸铁中多以石墨形态存在，有时也以渗碳体形态存在。除碳外，铸铁中还含有1%～3%的硅，以及锰、磷、硫等元素。合金铸铁还含有镍、铬、钼、铝、铜、硼、钒等元素。碳、硅是影响铸铁显微组织和性能的主要元素。铸铁材料没有严格的分类，可按铸铁的使用性能、断口特征或成份特征进行分类。较为方便和常用的则是将铸铁分为七大类（见下表）。 铸铁的组织视化学成分和冷却速度而异，当铸铁凝固的冷却速度足够大时，得到白口铸铁组织，随冷却速度减小，铸铁组织依次改变为麻口铸铁、珠光体灰口铸铁、珠光体铁素体灰口铸铁和铁素体灰口铸铁；球墨铸铁是在浇铸前向灰口铸铁加入少量球化剂获得球状石墨的铸铁。球墨铸铁具备优于灰铁的强度、范性和韧性；可锻铸铁又叫可锻铸铁，由白口铸铁经过石墨化退火后制成，是一种强度韧性都较高的铸铁。
以下对生产中应用较多的铸铁成分、显微组织及其性能进行分析。 1、灰口铸铁 灰口铸铁应用最广泛，占铸铁总产量的80%以上。其中碳全部或部分以自由碳-片状石墨形式存在，因此断口呈现灰色。其显微组织根据石墨化程度的不同分为铁素体、珠光体、铁素体+珠光体灰口铸铁。而所有灰口铸铁组织的共同特征是，在这些铸铁的组织总有一个相当于钢的组织的金属基体，在这基体上分布着片状石墨。 由于石墨片对钢基体产生割裂作用，破坏了钢基体的连续性、完整性，减少了钢基体的有效面积，使其抗拉强度低于钢、而塑性和韧性近于零，属于脆性材料。灰口铸铁不能承受加工变形，但是却具有优良的铸造性能，同时切削加工性能也很好。 灰铸铁的化学成分范围一般为：w（C）=2.7%～3.6%，w（Si）=1.0%～2.5%，w（Mn）=0.5%～1.3%，w（P）≤0.3%，w（S）≤0.15%。 （1）未经浸蚀的灰口铸铁 为了研究石墨的形状和分布，一般均先观察未经腐蚀的样品。由于片状石墨无反光能力，故试样未经腐蚀即可看出灰黑色。石墨性脆，在磨制时容易脱落，在显微镜下表现为空洞。 未经腐蚀的基体在显微镜下呈现白亮色，黑色条状物即为石墨。
铝合金金相组织观察 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
北京工业大学 实验报告 模块（课程）名称：材料工程基础综合实验 实验名称：铝合金金相组织观察 学号：08090206 姓名：左迎雪
一、实验目的 ⒈了解铸造、固溶处理、轧制及时效处理4种加工条件对铝合金的组织特征的影响； ⒉分析不同材料加工工艺对铝合金力学性能的影响； 3. 深入了解材料四要素之间的内在联系。 二、实验内容 1. 铝合金铸造、固溶处理、轧制及时效处理后金相组织的观察； 2. 不同工艺处理后铝合金静态拉伸实验； 3. 实验报告撰写。 三、实验过程 1. 制样 每一位同学根据名单选取相应工艺的样品，根据《光学技术实验平台》中对于金相样品制备的学习，按照金相样品制备的一般要求进行。磨光过程经历200、400、600、800等四种牌号的水砂纸，然后抛光、腐蚀。 制样的要点： A 缩短在砂纸上停留的时间（包括全过程及每次接触） B 挡水盘距离盘面1cm，请节约用水 C 样品抛光前必须在粗砂纸上修出倒角 D 抛光膏的使用原则是微量、多次；注水少量、恰当 E 抛光时，用力避免过大，应当适中，可以任意方向抛光 2. 组织观察
3. 结果分析 （1）请同学写出自己制备样品（铸造、固溶、轧制或轧制时效处理）的简要生产工艺过程； （2）观察图片，分析铸造、固溶处理、轧制、轧制时效工艺处理后，形成的组织的特点、原因（注意放大倍数的影响）； （3）分析自己制备样品的质量。 图中所示为铝合金铸态组织，主要由α-Al固溶体 与晶界上和枝晶间的低熔点共晶组成。晶粒基本 呈等轴状，在晶界处和晶内均分布有大量的第二 相颗粒，并且在晶界上还能看到存在一些显微疏松组织，可能是由于铸造过程中的收缩或气体含量过高造成的。此外， 由于铸造过程中的过冷度很大，成分偏析十分严重，这种偏析在会在晶 界处富铸造组织50× 集，越靠近晶界附近合金元素含量越高区域偏析越严重。晶粒细小。 图中所示为铝合金固溶处理组织，可以明显看出合 金晶粒粗化，再结晶组织增多，粗大的第二相组织 基本溶解。同时成分偏析得到一定消除，组织趋于 均匀。
1、组织成分：35钢（C-0.35%、Mn-0.8%）盘条；热处理状态：球化退火； 金相组织：铁素体＋颗粒状渗碳体；腐蚀剂：3%硝酸酒精浸蚀。 2：组织成分：82B（C-0.82%、Mn-0.8%、Cr-0.2%）盘条心部偏析；热处理状态：热轧态；金相组织：珠光体＋网状渗碳体；腐蚀剂：3%硝酸酒精浸蚀。
3：组织成分：35CrMo（C-0.35%、Cr-0.9%、Mo-0.2%）盘条；热处理状态：热轧态；金相组织：珠光体＋铁素体；腐蚀剂：3%硝酸酒精浸蚀。
4：组织成分：低碳微合金板（C-0.06%、Nb、Mo、V微量）；热处理状态：热轧态； 金相组织：铁素体＋粒状贝氏体；腐蚀剂：3%硝酸酒精浸蚀。 5：组织成分：低碳微合金板（C-0.04%、Mo、Nb、V、Ni、Cu微量）；热处理状态：热轧态； 金相组织：板条贝氏体铁素体＋粒状贝氏体；腐蚀剂：3%硝酸酒精浸蚀。 板条贝氏体铁素体低碳钢（含碳量小于0.15%）典型的贝氏体组织，由带有高位错密度的板条铁素体晶体组成，若干铁素体板条平行排列构成板条束，一个奥氏体晶粒可形成很多板条束，板条界为小角度晶界，板条束界面则为大角度晶界，鉴于其板条的特征，故称板条铁素体。板条间可能有条状分布的MA岛。板条F的鉴别要依靠TEM，由于低角度晶界难以显示，光镜下板条F束常成为无特征的F晶粒。然而，经适当的深侵蚀，在光镜下仍能观察到依稀可见的板条轮廓，在扫描电镜下它的特征更为清晰。特别是当板条间有MA小岛分布时，平行排列的板条F特征显示得更为清晰可靠，所以，根据经验在光镜下鉴别针状F是可能的。 粒状贝氏体与板条贝氏体铁素体相比形成温度稍高，组织形态稍有不同。相同的是基体上都带有板条的轮廓，说明铁素体的形成在一定程度上也是依靠切变机制，此外都有弥散的岛状组织分布于铁素体基体上。不同的是，粒状贝氏体中小岛更接近于粒状或等轴形状。
金相试样的制备及金相组织观察 一、实验目的 1、了解金相显微镜的基本原理、构造，初步掌握显微镜的正确使用。 2、掌握金相显微试样的制备过程和基本方法。 3、了解浸蚀的基本原理，并熟悉其基本操作 4、学习利用金相显微镜进行显微组织观察。通过在显微镜下观察到的金相显微组织初步分析材料类型以及材料可能具备的机械性能等。 二、实验设备和用品 1、金相显微镜 2、不同粗细的金相砂纸一套、玻璃板、侵蚀剂（4%硝酸酒精） 3、抛光机 4、待制备的金相试样 三、金相显微镜的基本原理、构造及使用 1、显微镜的放大倍数 利用透镜可将物体的象放大，但单个透镜或一组透镜的放大倍数是有限的，为此，要考虑用另一组透镜将第一次放大的象再行放大，以得到更高放大倍数的象。金相显微镜就是基于这一要求设计的。显微镜中装有两组放大透镜，靠近物体的一组透镜为物镜，靠近观察 的一组透镜为目镜。Array金相显微镜的光学原理图1如图所示。 物体AB置于物镜的一倍焦距F1与二倍焦距 之间，它的一次象在物镜的另一侧二倍焦距 以外，形成一个倒立、放大的实象A′B′；当 实象A′B′位于目镜的前一倍焦距F2以内时则 目镜复又使映象A′B′放大，而在目镜的前二 倍焦距2 F2以外，得到A′B′的正立虚象A″B″。 因此最后的映象A″B″是经过物镜、目镜两次 放大后所得到的。其放大倍数应为物镜放大 倍数和目镜放大倍数的乘积。 物体AB经物镜第一次放大的倍数： M物= A′B′/ AB=(Δ+f1′ )/ f1 式中f1、f1′——物镜前焦距与后焦距 Δ——显微镜的光学镜筒长 与Δ相比，物镜的焦距f1′很短，可略， 所以M物≈Δ/ f1 象A′B′经目镜第二次放大的倍数： M目= A″B″/A′B′≈D/ f2 式中f2——目镜的前焦距 D——人眼明视距离，D≈250㎜。 图1 显微镜光学原理图 所以显微镜的放大倍数应为： M= M物·M目=（Δ/ f1）·（D/ f2） 当显微镜的机械镜筒长度等于光学镜筒长度时,M= M物·M目；而当这二者不等时，M= M 物·M目·C，C是与机械镜筒长、光学镜筒长有关的系数，一般为1，有时为0.63，其C值标在金相显微镜上。
实验三碳钢的非平衡组织及常用金属材料显微组织观察 实验目的概述实验内容实验方法实验报告思考题 一、实验目的 1. 观察碳钢经不同热处理后的显微组织。 2. 熟悉碳钢几种典型热处理组织——M、T、S、M回火、T回火、S回火等组织的形态及特征。 3. 熟悉铸铁和几种常用合金钢、有色金属的显微组织。 4. 了解上述材料的组织特征、性能特点及其主要应用。 TOP 二、概述 1. 碳钢热处理后的显微组织 碳钢经退火、正火可得到平衡或接近平衡组织，经淬火得到的是不平衡组织。因此，研究热处理后的组织时，不仅要参考铁碳相图，而且更主要的是参考钢的等温转变曲线(C曲线)。 为了简便起见，用C曲线来分析共析钢过冷奥氏体在不同温度等温转变的组织及性能（见表3-1）。 在缓慢冷时(相当于炉冷，见图2-3中的V 1)应得到100%的珠光体；当冷却速度增大到V 2 。时(相当于空冷)， 得到的是较细的珠光体，即索氏体或屈氏体；当冷却速度增大到V3时(相当于油冷)，得到的为屈氏体和马 氏体；当冷却速度增大至V 4、V 5 ，(相当于水冷)，很大的过冷度使奥氏体骤冷到马氏体转变开始点(Ms)后， 瞬时转变成马氏体。其中与C曲线鼻尖相切的冷却速度(V 4 )称为淬火的临界冷却速度。
亚共析钢的C 曲线与共析钢相比，只是在其上部多了一条铁素体先析出线，当奥氏体缓慢冷却时(相当于炉冷，如图2-3中V 1：)，转变产物接近平衡组织，即珠光体和铁素体。随着冷却速度的增大，即V 3>V 2>V ，时，奥氏体的过冷度逐渐增大，析出的铁素体越来越少，而珠光体的量逐渐增加，组织变得更细，此时析出的少量铁素体多分布在晶粒的边界上。因此，V 1的组织为铁素体+珠光体；V 2的组织为铁素体+索氏体； V 3，的组织为铁素体+屈氏体。当冷却速度为V 4，时，析出很少量的网状铁素体和屈氏体(有时可见到少量贝氏体)，奥氏体则主要转变为马氏体和屈氏体(如图3-3)；当冷却速度V 5，超过临界冷却速度时，钢全部 转变为马氏体组织(如图3-6，3-7)。 过共析钢的转变与亚共析钢相似，不同之处是后者先析出的是铁素体，而前者先析出的是渗碳体。 ① 珠光体（P ） 珠光体的组织形态主要有两种：片状珠光体和颗粒状珠光体。片状珠光体由一片片相互交错排列的铁素体和渗碳体所组成形成珠光体的先行条件是事先形成均匀的奥氏体，而后缓慢冷却在A1以下附近温度形成。片状珠光体似手指纹的层状结构，它是一层铁素体和一层渗碳体的机械混合物（见图3-1）。颗粒状珠光体是在铁素体的基体上分布着细小颗粒状的渗碳体的球化组织（见图3-2）。 图3-1片状珠光体500×4%硝酸酒精 图3-2 颗粒状珠光体500×4%硝酸酒精 ② 索氏体(s) 是铁素体与渗碳体的机械混合物。其片层比珠光体更细密，在高倍(700倍以上)显微放大时才能分辨(见图3-3)。 ③ 屈氏体(T) 也是铁素体与渗碳体的机械混合物，片层比索氏体还细密，在一般光学显微镜下也无法分辨，只能看到如墨菊状的黑色形态。当其少量析出时，沿晶界分布，呈黑色网状，包围着马氏体；当析出量较多时，呈大块黑色团状，只有在电子显微镜下才能分辨其中的片层(见图3-4)。 图3-3 索氏体500×4%硝酸酒精 图3-4 屈氏体+马氏体500×4%硝酸酒精
名称：可锻铸铁状态：退火 960tl5h. 740t 21h 浸蚀：3箔 硝酸酒将组织：铁索体+团絮 状石墨 名称：可锻儒铁 状态:退火9501 6h 浸蚀：3 %硝酸酒稱组织：珠 光体+诜￥；休 +絮状石蟄 灰铸铁 铸造 未浸蚀 星片状 石墨 一、精辭欣叢 L1诗铁
灰口诃佚 11T 20—40 90010淬油 4%硝酸酒精擁茨 淬火码氏体十残余 奥氏体卜片状石墨 fF > °左' ｛耳亍状态：
灰口铸抿 铸态 珠光体+ 石墨 筑化词1克，報此罠4克，盘醸 纯升*衲相血倉升 冀詁团華鼻氏挥和？T 鼻的我晶 話抵，犖就囲駅哲含粪?811? 数冃轴峯*町吗决的轨弯和抗 拉强吋梨刁.因总#诵曰品別 7 2 - 1 j^(J B2264—7B) 牌号s 亚共Mfl 铁 状态：卄造 没蚀；3唸笳被酒辂 组织：玮丸体+菜氏休 材料 状态 组织
曲号 QTI2D —I 船中兽盘1咖It 澄饨 硝酸家韬涪液 设EJ1 *1■状下刃底11 +淬反U 底攸 +堤炉热天未+肚状右吩 牌号：QTG0-2 状态：铸i￡ 浸蚀：末浸蚀 纽织:开花状石廉 qT42-l{) 铸杏 球蛍百龍 +珠光眾 +鉄釐休 ntlU X
牌号QT60—2 伏感铸淮 浸蚀J%硝酸酒結溶液 说吗珠尢体+骨骼栈潭碳休+璘 共捅于球 別号QT60 2 挂态幣吗■十煌齐、 尺啊4幷讪曜话将溶補 迪明相大計狀号氏作+球农冷抑* 吐京奧Lt I轧试样取口堆痒班弹今Q rt>u-a TOPE 壷血火怡洋火 占豁硝議葯科讲裱 煤朗酣4集氏怦*粧大炸欖马民律+鏗咎奧氏体?Attft 底火嶽亦岡论虔过高门至召蜃整伽楼其廉圖隔氏体気■增■*變立站低，快得时任石?吗国形威环册整医建展品* H 中黑鱼祁司證是球事的堆代区帝与用苗扇石E抛尤性備竹瓷井引瓦的. ：!(
铝合金金相组织图 1材料：AC4CHV 组织说明：α(Al)+(α+Si)共晶+极少量Mg2Si和S(Al2CuMg)+少量长条针状β(Al9Fe2Si2)相 抛光态形貌500× β(Al9Fe2Si2)相(20%硫酸水溶液) 500× Mg2Si相(25%硝酸水溶液) 500× 2 材料：LY-12CZ 组织说明：α(Al)基体上有褐色的可溶的强化相S(Al2CuMg)和Al2Cu及不可溶的黑色的杂质相 Al6(FeMnSi)，晶粒沿变形方向伸长 抛光态形貌500× 腐蚀态(混合酸水溶液)形貌 500× 3 材料：A390 组织说明：α(Al)+(α+Si)共晶+块状相的初生Si+S(Al2CuMg)及少量针状(Al-Fe-Si)等杂质Fe相 抛光态形貌500× S(Al2CuMg)相(25%硝酸水溶液) 500× Al-Fe-Si相(20%硫酸水溶液) 500×
4 材料：T B -2 M 组织说明：α(Al)+(α+Si)共晶+块状相的初生Si +鱼骨状 Mg 2Si 和蜂窝状S(Al 2CuMg)+少量细短针状 Β(Al 9Fe 2Si 2)相 抛光态形貌 500× Mg 2Si 相(25%硝酸水溶液) 500× S(Al 2CuMg)相(20%硫酸水溶液) 500× 5 材料：ADC-12 组织说明：α(Al)+(α+Si)共晶+少量Al 2Cu+少量Mg 2Si+杂质AlFeMnSi 和细针状T(Al 2FeSi 2)相 抛光态形貌 500× AlFeMnSi 相(混合酸) 500× Mg 2Si 相(20%硫酸水溶液) 500× 6 材料：YL102 组织说明：α(Al)+(α+Si)共晶+少量块状初生Si+杂质针状β(Al 9Fe 2Si 2)相和粗针状Al 3Fe 相 抛光态形貌 500× Al 3Fe 相(20%硫酸水溶液) 500× β(Al 9Fe 2Si 2)相(0.5%HF 水溶液) 500×
金相组织 金相组织，用金相方法观察到的金属及合金的内部组织.可以分为：1.宏观组织.2.显微组织. 金相即金相学，就是研究金属或合金内部结构的科学。不仅如此，它还研究当外界条件或内在因素改变时，对金属或合金内部结构的影响。所谓外部条件就是指温度、加工变形、浇注情况等。所谓内在因素主要指金属或合金的化学成分。金相组织是反映金属金相的具体形态，如马氏体，奥氏体，铁素体，珠光体等等。 1.奥氏体－碳与合金元素溶解在γ-fe中的固溶体，仍保持γ-fe的面心立方晶格。晶界比较直，呈规则多边形；淬火钢中残余奥氏体分布在马氏体间的空隙处 2.铁素体－碳与合金元素溶解在a-fe中的固溶体。亚共析钢中的慢冷铁素体呈块状，晶界比较圆滑，当碳含量接近共析成分时，铁素体沿晶粒边界析出。 3.渗碳体－碳与铁形成的一种化合物。在液态铁碳合金中，首先单独结晶的渗碳体（一次渗碳体）为块状，角不尖锐，共晶渗碳体呈骨骼状。过共析钢冷却时沿acm线析出的碳化物（二次渗碳体）呈网结状，共析渗碳体呈片状。铁碳合金冷却到ar1以下时，由铁素体中析出渗碳体（三次渗碳体），在二次渗碳体上或晶界处呈不连续薄片状。 4.珠光体－铁碳合金中共析反应所形成的铁素体与渗碳体的机械混合物。 珠光体的片间距离取决于奥氏体分解时的过冷度。过冷度越大，所形成的珠光体片间距离越小。在a1~650℃形成的珠光体片层较厚，在金相显微镜下放大400倍以上可分辨出平行的宽条铁素体和细条渗碳体，称为粗珠光体、片状珠光体，简称珠光体。在650~600℃形成的珠光体用金相显微镜放大500倍，从珠光体的渗碳体上仅看到一条黑线，只有放大1000倍才能分辨的片层，称为索氏体。在600~550℃形成的珠光体用金相显微镜放大500倍，不能分辨珠光体片层，仅看到黑色的球团状组织，只有用电子显微镜放大10000倍才能分辨的片层称为屈氏体。 5.上贝氏体－过饱和针状铁素体和渗碳体的混合物，渗碳体在铁素体针间。过冷奥氏体在中温（约350~550℃）的相变产物，其典型形态是一束大致平行位向差为6~8od铁素体板条，并在各板条间分布着沿板条长轴方向排列的碳化物短棒或小片；典型上贝氏体呈羽毛状，晶界为对称轴，由于方位不同，羽毛可对称或不对称，铁素体羽毛可呈针状、点状、块状。若是高碳高合金钢，看不清针状羽毛；中碳中合金钢，针状羽毛较清楚；低碳低合金钢，羽毛很清楚，针粗。转变时先在晶界处形成上贝氏体，往晶内长大，不穿晶。 6.下贝氏体－同上，但渗碳体在铁素体针内。过冷奥氏体在350℃~ms的转变产物。其典型形态是双凸透镜状含过饱和碳的铁素体，并在其内分布着单方向排列的碳化物小薄片；在晶内呈针状，针叶不交叉，但可交接。与回火马氏体不同，马氏体有层次之分，下贝氏体则颜色一致，下贝氏体的碳化物质点比回火马氏体粗，易受侵蚀变黑，回火马氏体颜色较浅，不易受侵蚀。高碳高合金钢的碳化物分散度比低碳低合金钢高，针叶比低碳低合金钢细。 7.粒状贝氏体－大块状或条状的铁素体内分布着众多小岛的复相组织。过冷奥氏体在贝氏体转变温度区的最上部的转变产物。刚形成时是由条状铁素体合并而成的块状铁素体和小岛状富碳奥氏体组成，富碳奥氏体在随后的冷却过程中，可能全部保留成为残余奥氏体；也可能部分或全部分解为铁素体和渗碳体的
北京工业大学 实验报告 模块（课程）名称：材料工程基础综合实验 实验名称：铝合金金相组织观察 学号：08090206 姓名：左迎雪
一、实验目的 ⒈了解铸造、固溶处理、轧制及时效处理4种加工条件对铝合金的组织特征的影响； ⒉分析不同材料加工工艺对铝合金力学性能的影响； 3. 深入了解材料四要素之间的内在联系。 二、实验内容 1. 铝合金铸造、固溶处理、轧制及时效处理后金相组织的观察； 2. 不同工艺处理后铝合金静态拉伸实验； 3. 实验报告撰写。 三、实验过程 1. 制样 每一位同学根据名单选取相应工艺的样品，根据《光学技术实验平台》中对于金相样品制备的学习，按照金相样品制备的一般要求进行。磨光过程经历200、400、600、800等四种牌号的水砂纸，然后抛光、腐蚀。 制样的要点： A 缩短在砂纸上停留的时间（包括全过程及每次接触） B 挡水盘距离盘面1cm，请节约用水 C 样品抛光前必须在粗砂纸上修出倒角 D 抛光膏的使用原则是微量、多次；注水少量、恰当 E 抛光时，用力避免过大，应当适中，可以任意方向抛光 2. 组织观察 3. 结果分析 （1）请同学写出自己制备样品（铸造、固溶、轧制或轧制时效处理）的简要生产工艺 过程； （2）观察图片，分析铸造、固溶处理、轧制、轧制时效工艺处理后，形成的组织的特点、原因（注意放大倍数的影响）； （3）分析自己制备样品的质量。 图中所示为铝合金铸态组织，主要由α-Al固溶体与晶界 上和枝晶间的低熔点共晶组成。晶粒基本呈等轴状，在晶 界处和晶内均分布有大量的第二相颗粒，并且在晶界上还 能看到存在一些显微疏松组织，可能是由于铸造过程中的 收缩或气体含量过高造成的。此外，由于铸造过程中的过 冷度很大，成分偏析十分严重，这种偏析在会在晶界处富铸造组织50×集，越靠近晶界附近合金元素含量越高区域偏析越严重。 晶粒细小。
文件编号QT/BHHS-QD-03-QC 版本A/0 页次1/10 标题制定单位品质保证部发行日期 1.目的：为使实验室日常金相检测有据可依，规范实验室金相检测对普通球铁、蠕铁、SiMo球铁、灰铁材质 等金相评定。 2.范围：适用于公司生产的所有普通球铁、SiMo球铁、蠕铁件、灰铁件产品。 3.依据：依据”国际标准DIN EN ISO945-1:2009-03”，引用美标“ASTM 247-67”、国标“GB9441-200 9”、“GB/T7216-2009”及机械协会“JB/T3829-1999”根据厂内实际情况制定以下普通球铁、SiMo 球铁、灰铁、蠕铁金相检测标准。 4.具体标准要求如下：ISO945-1中石墨形状分布 修订日期版本REV 修订记录 会签：
文件编号QT/BHHS-QD-03-QC 版本A/0 页次2/10 标题制定单位品质保证部发行日期 ASTM247-67中石墨分布
文件编号QT/BHHS-QD-03-QC 版本A/0 页次3/10 标题制定单位品质保证部发行日期 4.1.1普通球铁、硅钼球铁主要以“ISO 945 ”中的V形和VI形石墨存在，以“ASTM 247-67”中的I形 和II形存在，球化率评定以视场直径70mm，被视场切割的石墨不计数，放大100倍，少量小于20um 的石墨和杂物不计数，用金相评级软件或者金相评级图片进行评定（若石墨大多数小于20u m或大于120um时，则可适当放大和缩小倍数）在视场内检测时石墨数量不能少于20颗。 “ISO945-1、GB9441-2009”球化率评级图片： ≥95% 90%至小于95% 80%至小于90% 70%至小于80% 60%至小于70% ≤60%
如何从金相图片来判断不同的金相组织 1.奥氏体－碳与合金元素溶解在γ-fe中的固溶体，仍保持γ-fe的面心立方晶格。晶界比较直，呈规则多边形；淬火钢中残余奥氏体分布在马氏体间的空隙处。 2.铁素体－碳与合金元素溶解在a-fe中的固溶体。亚共析钢中的慢冷铁素体呈块状，晶界比较圆滑，当碳含量接近共析成分时，铁素体沿晶粒边界析出。 3.渗碳体－碳与铁形成的一种化合物。在液态铁碳合金中，首先单独结晶的渗碳体（一次渗碳体）为块状，角不尖锐，共晶渗碳体呈骨骼状。过共析钢冷却时沿A cm线析出的碳化物（二次渗碳体）呈网结状，共析渗碳体呈片状。铁碳合金冷却到ar1以下时，由铁素体中析出渗碳体（三次渗碳体），在二次渗碳体上或晶界处呈不连续薄片状。 4.珠光体－铁碳合金中共析反应所形成的铁素体与渗碳体的机械混合物。珠光体的片间距离取决于奥氏体分解时的过冷度。过冷度越大，所形成的珠光体片间距离越小。 A1~650℃形成的珠光体片层较厚，在金相显微镜下放大400倍以上可分辨出平行的宽条铁素体和细条渗碳体，称为粗珠光体、片状珠光体，简称珠光体。 在650~600℃形成的珠光体用金相显微镜放大500倍，从珠光体的渗碳体上仅看到一条黑线，只有放大1000倍才能分辨的片层，称为索氏体。 在600~550℃形成的珠光体用金相显微镜放大500倍，不能分辨珠光体片层，仅看到黑色的球团状组织，只有用电子显微镜放大10000倍才能分辨的片层称为屈氏体。 5.上贝氏体－过饱和针状铁素体（形态和亚结构与板条马氏体相似）和渗碳体的混合物，渗碳体在铁素体针间。过冷奥氏体在中温（约350~550℃）的相变产物，其典型形态是一束大致平行位向差为6~8°铁素体板条，并在各板条间分布着沿板条长轴方向排列的碳化物短棒或小片；典型上贝氏体呈羽毛状，晶界为对称轴，由于方位不同，羽毛可对称或不对称，铁素体羽毛可呈针状、点状、块状。若是高碳高合金钢，看不清针状羽毛；中碳中合金钢，针状羽毛较清楚；低碳低合金钢，羽毛很清楚，针粗。转变时先在晶界处形成上贝氏体，往晶内长大，不穿晶。 6.下贝氏体－同上，但渗碳体在铁素体针内。过冷奥氏体在350℃~Ms的转变产物。其典型形态是双凸透镜状含过饱和碳的铁素体，并在其内分布着单方向排列的碳化物小薄片；在晶内呈针状，针叶不交叉，但可交接。与回火马氏体不同，马氏体有层次之分，下贝氏体则颜色一致，下贝氏体的碳化物质点比回火马氏体粗，易受侵蚀变黑，回火马氏体颜色较浅，不易受侵蚀。高碳高合金钢的碳化物分散度比低碳低合金钢高，针叶比低碳低合金钢细。 7.粒状贝氏体－大块状或条状的铁素体内分布着众多小岛的复相组织。过冷奥氏体在贝氏体转变温度区的最上部的转变产物。刚形成时是由条状铁素体合并而成的块状铁素体和小岛状富碳奥氏体组成，富碳奥氏体在随后的冷却过程中，可能全部保留成为残余奥氏体；也可能部分或全部分解为铁素体和渗碳体的混合物（珠光体或贝氏体）；最可能部分转变为马氏体，部分保留下来而形成两相混合物，称为M-A组织。