球墨铸铁金相组织
球墨铸铁金相组织球墨铸铁牌号球墨铸铁是指铁液经球化处置后，使石墨大部或全体呈球状形态的铸铁。
与灰铸铁比拟，球墨铸铁的力学性能有明显提高。由于它的石石墨呈球状，对基体的切割作用最小，可有效地应用基体强度的70％～80％(灰铸铁-般只能应用基体强度的30％)。球墨铸铁还可以通过合金化和热处理，进一步提高强韧性、耐磨性、耐热性和耐蚀性等各项性能。球墨铸铁自1947年问世以来，就获得铸造工作者的青睐，很快地投入了产业性生产。而且，各个时代都有代表性的产品或技巧。20世纪50年代的代表产品是动员机的球墨铸铁曲轴，20世纪60年代是球墨铸铁铸管和铸态球墨铸铁，20世纪70年代是奥氏体-贝氏体球墨铸铁，20世纪80年代以来是厚大断面球墨铸铁和薄小断面(轻量化、近终型)球墨铸铁。
如今，球墨铸铁已在汽车、铸管、机床、矿山和核产业等范畴获得普遍的利用。据统计，2000年世界的球墨铸铁产量已超过1500万吨o
球墨铸铁的牌号是按力学性能指标划分的，国标GB/T 1348－1988《球墨铸铁件》中单铸试块球墨铸铁牌号，见表1。
表1 单铸试块球墨铸铁牌号
牌号
抗拉强度Rm
(MPa)
断后伸长率A
(％)
布氏硬度
HBW
重要金相组织
QT400－18
400
18
130～180
铁素体
QT400－15 400
15
130～180
铁素体
QT450－10 450
10
160～210
铁素体
QT500－7 500
7
170～230
铁素体+珠光体QT600－3 600
3
190～270
珠光体+铁素体
QT700－2
700
2
225～305
珠光体
QT800－2
800
2
245～335
珠光体
或回火组织
QT900－2
900
2
280～360
贝氏体
或回火组织
球墨铸铁中常见的石墨形态有球状、团状、开花、蠕虫、枝晶等几类。其中，最具代表性的形态是球状。在光学显微镜下察看球状石墨，低倍时，外形近似圆形；高倍时，为
多边形，呈辐射状，构造清楚。经深腐化的试样在SEM中视察，球墨表面不光滑，起伏不平，形成一个个泡状物。经热氧腐化或离子轰击后的试样在SEM中视察，球墨呈年轮状纹理，且被辐射状条纹划分成多个扇形区域；经应力腐化(即向试样加载应力)后察看，浮现年轮状撕
裂和辐射状开裂。球墨是垂直(0001)面向各个方向生长的，从而形成很多个从核心向外辐射的角锥体(二维为扇形区域)，(0001)面即呈年轮状排列。在SEM中看到的年轮状及辐射状条纹(或裂纹)，就是球墨晶体学特点的反应。
球墨铸铁一般为过共晶成分，因此球状石墨的长大，应包含两个阶段：①先共晶结晶阶段，球墨核心形成后，在铁液及贫碳富铁的奥氏体晕圈中长大。②共晶结晶阶段，球墨四周形成奥氏体外壳，即球墨-奥氏体共晶团。此时，球墨是在奥氏体壳包抄下长大的。固然球墨在共晶阶段的长大速度比在液态阶段缓慢，但球墨的大部分是在共晶阶段长大的。球墨铸铁的共晶团比灰铸铁的共晶团渺小，其数量约为灰铸铁的50～200倍。还应阐明，球墨铸铁的共晶结晶是一种变态共晶，即球墨和奥氏体均可在单独、互不依存的情形下长大。
为了评价石墨球化的好坏，国标GB/T 9441－1988《球墨铸铁金相检验》将球化等级分为6级，见表2。这是依据察看视场内各种石墨的相对数目及球化率的高下划分的。
表2 球化分级
球化级别
球化率(％)
阐明
1
≥95
石墨呈球状，少量团状，容许极少量团絮状
2
90～< 95
石墨大部分呈球状，余为团状和极少量团絮状
3
80～< 90
石墨大部分呈团状和球状，余为团絮状，容许有极少量蠕虫状
4
7O～< 80
石墨大部分呈团絮状和团状，余为球状和少量蠕虫状
5
60～< 70
石墨呈疏散散布的蠕虫状和球状、团状、团絮状
6
不规定
石暴呈凑集散布的蠕虫状和片状及球状、团状、团絮状
石墨球的数目是权衡球墨铸铁质量的一项主要指标。某些工厂在检验中，只重视球化率，疏忽石墨球数，是不全面的。理由是：①石墨球数增添，球径减小，球墨圆整度进步，散布也趋于均匀。②用石墨球数来评价球墨铸铁的孕育后果，是一种有效、直观的方式。③球墨铸铁中的球数基础上反映了共晶团数。④在薄壁铸件中，铸态是否呈现渗碳体，重要取决于石墨球数。美国铸造师协会(AFS)把石墨球数分成7级，见表1-3-3。由表可见，石墨球径和石墨球数之间的对应关系较好，而石墨大小和石墨球数之间的对应关系则较差。
表3 球墨铸铁石墨球数与大小
项目
尺度
对应数值或级别
石墨球数(个／mm2)
AFS图谱
25
50
100
150
200
250
300
石墨大小(级)
GB/T9441-1988
5
6
6～7
7
7～8
7～8
8
石墨球径mm(100×) AFS图谱
8～12
3～6
2～4
2～3
1.5～3
1～2
<1.5
球化处置是球墨铸铁的要害工序。大致来说，球化处置的历史阅历了两个阶段：①20世纪50年代，以纯镁和压进法为主：②20世纪60年代中期开端，以稀土镁合金球化剂和冲进法为主，还相继采用了盖包法、型内法和密流法，20世纪80年代又采取了喂丝法工艺。将纯镁与稀土镁球化剂比拟：纯镁的球化才能强，球墨圆整，白口化偏向小，毛病是反映剧烈，铁液沸腾，安全性差，还难以避免缩松、夹渣和皮下气孔等铸造缺点；合金球化剂的稀土，有脱硫往气的作用，能减少缩松、夹渣等铸造缺点，生产也较安全，但石墨的圆整度往往稍逊于纯镁处理的球墨铸铁，且白口化偏向较大。
孕育处理是球化处理后不可或缺的工序。它能促进石墨化，增长石墨球数，进步石墨圆整度。但增强孕育并不是一味进步孕育量和增长孕育次数。孕育过量，反而会造成孕育缺点，如缩松、缩孔和石墨漂浮等：孕育剂颗粒大，未曾融化，残留于铸件内，会成为"硬点"。孕育处理是受多种因素制约的，睹如孕育剂种类，孕育剂粒度、孕育剂数目、孕育方法、铁液温度和孕育地位等等，总之应使处于饱和孕育状况的铁液尽可能接近铁液凝固的瞬间，这样才干以最小的孕育重到达最大的孕育后果。
表3中8个牌号的球墨铸铁，QT900-2一般用热处理制取(例如等温淬火)，其余7个牌号分辨为珠光体、珠光体+铁素体和铁素体球墨铸铁。在球墨铸铁生产初期，这些牌号都是用正火或退火获得基体组织的，如今都可以由铸态制取了。
生产铸态铁素体球墨铸铁必需注意：①采取低锰w(Mn)<0.03％、低磷w(P)<0.07％、低硫w(S)<0.025％生铁。还应斟酌增进碳化物形成元素的影响：碳化物系数
CS=Mn+15Cr+20V+30B+10S+7Mo+5Sn+1.5P，其值应取CS<0.8。②把持终硅量，在铁素体到达请求的条件F，尽量下降终硅量。例如，美国某些工厂的终硅量为w(Si)2.2％～2.4％。③下降终硅量又要不呈现白口，就应当增强孕育，采用浇口杯孕育、型内孕育等后期孕育工艺，增添石墨球数，这对薄壁铸件尤为主要。④节制残留稀土的w(RE)，薄壁铸件为0.015％～0.03％，厚壁铸件为0.02％～0.04％。
生产铸态珠光体球墨铸铁必需注意：①采取低磷低硫生铁，严厉把持有害微量元素的含量。②"(Mn)以0.25％～0.50％为宜。⑧为了增添珠光体含量，常用的合金化元素有铜、锡、锑等；若以铜对珠光体的作用为1，则锡、锑的作用分辨为10倍和100倍。厚壁铸件宜加渗透适量的铜。锡易形成晶间碳化物，参加量要节制。④增强孕育，防止呈现碳化物。
各种牌号铸态球墨铸铁中珠光体与铁素体的相对数量，与球墨铸铁生产的初期比拟，珠光体球墨铸铁中的铁素体量己上升。例如，QT700-2容许铁素体为35％(体积分数)，这已趋向于混杂基体了。
球墨铸铁的铸造缺陷如缩孔、缩松、夹渣、反白口等，是其他铸铁都有的，有些缺陷如球化不良、球化衰退等，则是球墨铸铁特有的。
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。
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。
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
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℃）、
铜及铜合金的金相组织分析一）结晶过程的分析 结晶是以树枝状的方式生长，树枝状的结晶容易造成夹渣外，通常形成显微疏松。 取决于模壁的冷却速度外，还取决于合金成分、熔化与浇注温度等。 （二）宏观分析中常见缺陷 在浇注过程中往往产生缩孔、疏松、气孔、偏析等缺陷。 浇注温度和浇注方式的影响，铸锭、紫铜中容易出现气孔和皮下气孔。 由于合金元素的熔点、比重不一，熔炼工艺不当造成铸锭的成分偏析。 铸造时热应力可产生裂纹。 浇注工艺不当（浇注温度过低），浇注时金属液的中断会造成冷隔。 （三）微观分析 与铜相互作用的性质，杂质可分三类： 1. 溶解在固态铜中的元素（铝、铁、镍、锡、锌、银、金、呻、锑）。 2. 与铜形成脆性化合物的元素（硫、氧、磷等）。 3. 实际上不溶于固态铜中与铜形成易熔共晶的元素（铅、铋等）。 铋与铜形成共晶呈网状分布于铜的基体上，淡灰色。 铅含量很少时和铋一样呈网状分布于晶界，其颜色为黑色； 铅含量大时在铜的晶粒间界上呈单独的黑点。 暗场观察：铅点呈黑色，孔洞为亮点。 硫与氧的观察：均与铜形成化合物（Cu2S、Cu2O），又以共晶形式（Cu2S+ Cu、 Cu2O+ Cu）分布在铜的晶界上。 氯化高铁盐酸水溶液浸蚀：Cu2O变暗，Cu2S不浸蚀。 偏振光观察：Cu2O呈暗红色。 QJ 2337-92 铍青铜的金相试验方法 金相分析晶粒度检测金属显微组织分析，晶粒度分析，GB/T 6394-02 金属平均晶粒度测定方法 ASTM E 112-96（2004） 金属平均晶粒度测定方法
YS/T 347-2004 铜及铜合金平均晶粒度测定方法 GB/T13298-91 金属显微组织检验方法 GB/T 13299-91 钢的显微组织评定方法 GB/T 10561-2005 钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法 ASTM E45-05 钢中非金属夹杂物含量测定方法 GB/T 224-87 钢的脱碳层深度测定方法 ASTM E407-07 金属及其合金的显微腐蚀标准方法 GB/T 226-91 钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验方法 GB/T 1979-2001 结构钢低倍组织缺陷评级图 GB/T 5168-85 两相钛合金高低倍组织 GB/T 9441-1988 球墨铸铁金相检验 ASTM A 247-06 铸件中石墨微结构评定试验方法 GB/T 7216-87 灰铸铁金相 EN ISO 945:1994 石墨显微结构 GB/T 13320-07 钢质模锻件金相组织评级图及评定方法 CB 1196-88 船舶螺旋桨用铜合金相含量金相测定方法 JB/T 7946.1-1999 铸造铝合金金相 铸造铝硅合金变质 JB/T 7946.2-1999 铸造铝合金金相 铸造铝硅合金过烧 JB/T 7946.3-1999 铸造铝合金金相铸造铝 氧是铜中最常见的杂质，可产生氢脆。所以含氧量应严格规定。 1、金属平均晶粒度【001】金属平均晶粒度测定… GB 6394-2002 自动评级【010】铸造铝铜合金晶粒度测定…GB 10852-89
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
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。
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。
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
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×
金相分析总结 -标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
1.金相试样的制备步骤：取样、镶嵌、标识、磨光、抛光、显示 ⑴若选取的试样的形状、大小便于用手握持，则不必镶嵌 ⑵若检验非金属夹杂物或铸铁中石墨，就不必进行侵蚀 2.纵断面主要用于： ①检验非金属夹杂物的数量、大小和形状 ②检验晶粒的变形程度和锻造显微组织 ③检验钢材的带状组织，及通过热处理对带状组织的消除程度 3.横断面主要作用于： ①检验从表面到中心金相组织变化情况及偏析 ②检验表层各种缺陷 ③检验表面热处理结果 ④检验非金属夹杂物在整个断面上的分布 ⑤测定晶粒度等 4.镶嵌分为：有机材料镶嵌法、机械夹持法 5.金属变形层（金属扰乱层）：金相试样在制备中磨面的微观变化，严重变形 的粉末金属与磨料的混合物，形成了高度变形玷污区（污染区） 6.金属变形层的危害：若抛光后未完全消除金属扰乱层，则侵蚀后在金相显微 镜下就观察不到真实组织而出现假象 故磨光和抛光时试样制备中极为重要的两道工序 7.扰乱层的产生: ①使用外形圆润的抛光粉 ②抛光压力过大（磨光） 8.扰乱层变薄：①减轻磨光、抛光压力 ②使用外形尖锐的抛光粉 完全避免：不用机械抛光，改用化学抛光 消除：扰乱层较厚的试样，一次侵蚀不能将其消除，可采用抛光、侵蚀交替进行法，直至真是组织清晰为止 9.磨光的目的：①得到平整光滑的磨面 ②莫面上允许有极细儿均匀，单一方向的磨痕 10.抛光目的：消除试样细磨时所留下的细微磨痕，得到平整光滑的镜面 机械抛光、电解抛光、化学抛光、复合抛光 11.机械抛光原理:抛光微粉与磨面间的相对机械作用使磨面变成光滑镜面的过 程 主要作用：①磨削（切削）作用【主要作用】 ②滚压作用 12.化学抛光：将试样侵入一定成分的溶液中，依靠化学药剂对表面的不均匀性 溶解，得到波浪形的平面 不适于高倍观察，适合低、中倍 13.化学侵蚀法：将抛光好的金相试样，侵入化学试剂中，或用化学试剂揩擦试 样磨面，显示出显微组织的方法 侵蚀原理 侵蚀时间及深浅程度：当抛光面失去光泽变成灰暗即可【变黑说明寝室过度】 14.常见宏观缺陷的特征及产生原因：
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
金相组织分析原理 金相组织分析原理： 采用定量金相学原理，由二维金相试样磨面或薄膜的金相显微组织的测量和计算来确定合金组织的三维空间形貌，从而建立合金成分、组织和性能间的定量关系。 通俗的说就是热处理后会得到不同的组织，每种组织有自己的形貌特征。每种组织的耐腐蚀性也有差异，因此通过制样，腐蚀，微观组织会出现不同的衬度或者说灰度，也就是说腐蚀后的金相试样微观表面是坑坑洼洼的，很多沟壑。这样我们就能在金相显微镜下区分和识别各种组织了。 金相组织分析方式： 1．原材料检验：对原材料的冶金质量情况如偏析、非金属夹杂物分布类型与级别检查；对铸造材料的铸造疏松、气孔、夹渣组织均匀性检查；对锻造件的表面脱碳、过热、过烧、裂纹、变形等情况检查。 2．生产过程中的质量控制：金相分析可以提供调整工序及修改工艺参数的根据,指导生产,如热处理淬火加热温度、保温时问、冷却速度等是否合适（正确）；化学表面热处理工艺参数的控制；锻造的起始和终锻温度是否合适等。 3．产品质量检验：有些机械零件或产品除要求机械性能、物理性能指标外,有的还要求显微组织参数,作为质量评定的技术指标之一。 4．失效分析：金相组织分析方法在机械失效分析方面广泛应用，对一些常见的弊病鉴定很方便。如机件表面脱碳、显微裂纹的形貌及分布特征、化学热处理缺陷、热处理后的不正常组织、晶界脆性相析出等，这些金相分析的结果常作为故障分析的根据。 金相组织分析的意义： 金相分析是金属材料试验研究的重要手段之一，采用定量金相学原理，由二维金相试样磨面或薄膜的金相显微组织的测量和计算来确定合金组织的三维空间形貌，从而建立合金成分、组织和性能间的定量关系。将计算机应用于图像处理，具有精度高、速度快等优点，可以大大提高工作效率。 计算机定量金相分析正逐渐成为人们分析研究各种材料，建立材料的显微组织与各种性能间定量关系，研究材料组织转变动力学等的有力工具。中国船舶重工集团公司第七二五研究所采用计算机图像分析系统可以很方便地测出特征物的面积百分数、平均尺寸、平均间距、长宽比等各种参数，然后根据这些参数来确定特征物的三维空间形态、数量、大小及分布，并与材料的机械性能建立内在联系，为更科学地评价材料、合理地使用材料提供可靠的数据。
热作模具钢H13的显微组织金相分析 摘要：按照北美压铸协会提出的优质压铸模H13钢验收标准NADCA# 207-90和H11、H13及改良型钢的显微成分偏析验收参考图谱对H13某国产钢进行显微组织分析，并对其真空淬火显微组织进行研究。 关键词：热作模具钢；热处理；显微组织 1前言 H13钢在淬硬条件下具有较高韧度，并具有优良的抗热裂能力，是一种强韧兼有的空冷硬化型热作模具用钢。它适用于制造压铸模、挤压模、热切边模、热锻模的热冲孔模具等。 H13钢在我国为4Cr5MoSiV1钢。德国的DIN1.2344，瑞典的SS142242，法国的AFNORZ40COV5和日本的JISSKD61与之相类似。 众所周知，影响模具寿命的最重要因素是热作模具钢的质量。现在，描述热作模具钢的质量主要通过显微组织分析。评定显微组织的标准广泛采用北美压铸协会模具材料委员会编的《压力铸造模具用高级H13钢的验收标准》NADCA#207-90。新近研究的显微带状组织验收参考图谱更能说明钢材力学性能和模具寿命的关系。因而，它们是对材料进行金相评级的重要依据。本文从这两方面着手对一种国产H13钢进行显微组织分析，并对这种材料的真空淬火显微组织作研究。 2按NADCA的分析 按照NADCA#207-90标准，一般试样都在退火态下进行推测。 2.1 材料化学成分： 国产H13钢的化学成分分析结果列于表1。表中还列入ASTMA681(最新修订版)中H13钢和NADCA#207-90中高级H13钢的化学成分，表中列入的4Cr5MoSiV1钢为GB/T1299-2000《合金工具钢》中规定的相当于H13钢的成分。 降低钢中含硫量对提高H13钢的纯净度，从而改善其性能具有重要意义。文献[3]介绍，硫的质量分数<0.014%时可以大大提高钢件的断裂韧度KIC值。国外电渣重熔优质H13钢的含硫质量分数控制在0.005%～0.008%范围。在此，国产电渣重熔钢H13R尚有待提高。 2.2 纯净度：
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。
实验一铁碳合金金相组织观察 一、实验目的 1．认识铁碳合金的平衡组织。 2．了解含碳量对铁碳合金平衡组织的影响规律。． 二、概述 1．工业纯铁(C<0．02％)，显微组织是单相铁素体，如图11.1。 2．碳钢随含碳量不同可分为：亚共析钢(含C<0．8％)；共析钢(含C：0．8％)，过共析钢(0．8％<含C<2．06％)。 共析钢的显微组织是片状铁素体和渗碳体的机械混合物，由于试片浸蚀后表面具有珍珠的光泽，故称为珠光体，其显微组织如图11.2 图11.1 图11. 2 材料：工业纯铁材料：T8(0．8％C) 处理方法：退火热处理方法；退火 腐蚀剂：4％HNO3，酒精溶液腐蚀剂：4％HNO3，酒精溶液 显微组织：铁素体(白亮块是晶显微组织：珠光体，(白亮基体 粒，黑线是晶粒边界) 是铁素体，细夹条是渗碳体) 放大倍数：100×放大倍数；400× 图中的白亮基体是铁素体，细夹条是渗碳体，黑线是铁素体和渗碳体的相界面。如放大倍数低或片层过薄时，则看不到片层结构，而呈暗黑色块状物。 亚共析钢的显微组织是由铁素体与珠光体组成。铁素体是碳在 一Fe中的固溶体，其组织是白亮色。在亚共析钢中，随含碳量的增加铁素体量逐渐减少，如图11.3至共析成分时铁素体量接近于零，而形状亦由颗粒状逐渐变成网状分布于珠光体周围。珠光体的量则随含碳量的增加逐渐增多，至共析成分时全部为珠光体组织。 过共析钢的显微组织由珠光体和网状渗碳体(二次渗碳体)组成。渗碳体是碳和铁的化合物(Fe3C含碳量为6．67％)。在过共析钢中，随含碳量的增加渗碳体的量增多，如图11.4。
图11. 3 图11. 4 材料：20钢(0．2％C) 材料：T12钢(1．2％C) 热处理方法：退火热处理方法：退火 腐蚀剂：4％HNO3，酒精溶液腐蚀剂：4％HNO3酒精溶液 显微组织：珠光体(暗黑色块状) 显微组织：珠光体(暗黑色基体) +铁素体(白有块，细+渗碳体(白亮细网) 黑线是铁素体晶界) 放大倍数：200× 放大倍数：100× 从T 12钢的显微组织中看出，用硝酸酒精溶液浸蚀后渗碳体是白亮的，而且是网状分布。 3．白口铁亦随其含碳量不同而分为亚共晶白口铁(2．06％C～4．3％C)，共晶白口铁(43％C)；过共晶白口铁(4．3％C～6．67％C)三种。 共晶白口铁的显微组织全部是莱氏体。含碳4．3％C的铁水冷到1147℃时产生共晶转变，形成奥氏体和渗碳体的机械混合物称莱氏体。随温度的继续下降，莱氏体中的渗碳体不发生变化，而奥氏体则和过共析钢一样沿奥氏体晶粒边界析出二次渗碳体(与莱氏体中的渗碳体连在一起，在显微镜下分辨不出来)。而奥氏体的含碳量将沿ES线逐渐减少，冷到727℃时，剩余的奥氏体转变成珠光体，因此其室温组织是珠光体和渗碳体组成的莱氏体称为变态莱氏体。其显微组织如图11.5。 亚共晶白口铁在1147℃产生共晶转变后，由初生奥氏体和莱氏体组成。初生奥氏体和莱氏体中的奥氏体，在随后冷却过程中，将因析出二次渗碳体而含碳量逐渐降低，至727℃时奥氏体含碳量降到0．8％而转变成珠光体。因此亚共晶白口铁室温的显微组织是变态莱氏体与珠光体组成如图11. 6 ，在亚共晶白口铁中莱氏体的相对量将随含碳量的增加而增多。 过共晶白口铁在高温时由初生（一次）渗碳体与莱氏体组成。一次渗碳体在随后冷却过程中不再发生相变，故其显微组织（在室温时）由白亮的条状一次渗碳体与莱氏体组成如图11.7，一次渗碳体的相对量将随过共晶白口铁的含碳量的增加而逐渐增多。