工程材料实验指导书新编.docx
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工程材料实验指导书新编
《工程材料》实验项目
一、金相显微镜及金相显微试样的制备过程37
二、钢铁的平衡组织观察42
三、碳钢的热处理工艺与组织、性能的关系和不平衡组织观察46
四、铸铁显微组织的观察51
五、合金钢及有色金属的显微组织观察52
热处理实验室守则
1、按规定时间进入实验室,不能如期做实验时应预先向指导教师请假。
2、实验前必须预习实验指导书。
明确每次实验目的、内容和实验方法。
实验未预习实验指导书或经教师抽问未通过者待预习后才能参加该次实验。
3、在实验外地对所使用的仪器设备、试样和图片必须加以爱护,如有不懂者,应请指导教师讲解和指导,不得擅自运用。
4、与本次实验无关的仪器设备切勿擅自启动。
5、实验过程中,若发现仪器损坏时,应自觉地向指导教师报告,不得擅自拆卸检修。
6、实验室内不得大声交谈影响他人,实验室内禁止抽烟,保持室内清洁。
7、对待实验必须严肃认真,实验所得的结果及数据应交给指导教师审查后才能离开实验室。
实验一金相显微镜及金相试样的制备过程
一、实验目的:
1、了解金相显微镜的原理及构造;熟悉显微镜的操作过程。
2、了解金相试样的制备过程。
金相显微分析是研究金属及合金的一种最常用、重要的方法。
利用金相显微镜将专门制备的金属试样表面放大到50-2000倍。
从而观察金属或合金的内部组织缺陷。
利用显微分析方法可以确定金属或合金的晶粒大小、形状、分布及数量;各种状态下的组织特征以及内部夹杂物或缺陷的分布。
在本课程的实验中都要使用金相显微镜。
因此要求同学学好使用显微镜和试样制备的基本技能。
二、原理概述
1、金相显微镜的原理
简单来说,金相显微镜就是将两个放大镜组合在一起构成。
第一个放大镜(物镜)将金属内部的组成放大若干倍。
第二个放大镜(目镜)再将第一个放大镜所放大的图象放大若干倍,通过二级放大就可以将组织放大到几百倍到几千倍。
由于所观察的对象是不透光的金属试样,所以需要有一套特殊的照明装置。
1.1显微镜的光学系统
光学系统决定着显微镜的放大能力(能放大多少倍)和图象的放大质量(图象的清晰程度)。
显微镜的放大图象的原理如图一所示。
图中a,b为试样上的两点,04物镜,03为目镜。
若把物体a,b两点位置调节到离物镜焦点外很近的距离。
即在物镜的后焦面外会有一放大了的倒立的实像a1b1,若实像位置在目镜的焦点内附近,那么会形成再经目镜放大的虚象a2b2。
由图可知物镜的放大倍数为:
a1b1/ab=镜筒长度//物镜焦距F1
目镜的放大倍数为:
a2b2/a1b1=人眼的明视距离250/目镜焦距F2
由图又得知,显微镜的总放大倍数为:
a2b2/ab=(a2b2/a1b1)×(a1b1/ab)
=目镜的放大倍数×物镜的放大倍数
X总=X目·X物
物镜和目镜的放大倍数一般都刻在镜头上。
图1
前面说及,光学系统不仅决定显微镜的放大能力,还决定图像的放大质量。
就是说其中物镜还能起分析作用,它能将试样上彼此相近的两个点产生清晰的图象。
这种对物体上相邻两个点ab(其距离为d)各自单独造成清晰物象的能力称为物镜的鉴别率。
其数学表达式为:
式中:
d:
鉴别率;
λ:
观察时所用光波长;
A:
数字孔径,A=nsinφ
φ:
物镜的孔径半角(图2);
n:
物镜与试样介质的折射率。
图2
可见,若数字孔径越大,采用光线的波长愈短,则物镜的鉴别率越高。
常用的显微镜物镜在观察时,介质为空气。
其折射率n=1.0,物镜孔径半角φ=72°。
所以,数字孔径最大为nsinφ=sin72°=0.95,为了提高物镜的鉴别率,可以采用一种特殊设计的高倍浸油物镜,以折射率n=1.51的柏树油为介质,数字孔径可达A=1.51×0.95=1.43,最短的可见光波长为0.0004mm,故金相显微镜的鉴别率为:
通常人眼的鉴别率为0.3mm,因此金相显微镜的有效放大倍率为:
可见,人们通过显微镜所能观察到的质点的最小尺寸并非决定于它的总放大率,而是取决于有效放大率。
应用1200倍或更高倍的金相显微镜也不能达到比0.00028mm更小的质点。
显微镜的总放大倍数可按物镜的数字孔径的500-1000倍来选择。
显微镜的物镜和目镜采用单透镜造象时,由于存在几何光学缺陷,如色差和球面差,图象不很理想,为了尽可能的消除这缺陷可采用单色光、光圈、复合透镜,并改善透镜本身的材料等。
1.2照明系统
在金相镜上所观察的金属试样本身是不透光的,所以必须将光线从试样表面反射进入物镜造象。
图3为常用的照明系统。
从光源来的光线经过聚光透镜、孔径光图、浅光玻璃到反射镜。
通过物镜直射直射到试样表面,光线在试样表面反射再通过物镜、目镜到人眼。
反向镜有两种形式。
即平面玻璃和棱镜。
从图3可以看到,照明光线投射平面玻璃上,有部分光线穿过平面玻璃而损失了。
只有一部分光线才被反射到试样表面,所以光亮度较差,但成象比较均匀,一般都采用这种照明系统。
利用棱镜照明,可以获得较强的光线,使映象的亮度高。
但棱镜本身占去了垂直照明的透光孔径的一半面积,因而在金相试样磨面所发出的映象光线有一半被棱镜所阻挡。
另一半才通过透光孔而进入目镜,这就相当于缩小物镜数字孔径,使显微镜的鉴别率降低,一般低倍显微镜选用它,目的是想获得高的映象亮度。
显微镜的机械系统
显微镜的光学原理都相同,但其机械结构形式是多种多样的。
总的来说,不外乎有一个镜筒,载物台、照明系统和调节系统。
图3为国产常用的XJP-200双目相显微镜结构。
1.载物台2.试样压片3.场光圈4.物镜5.镜身
6.转换器7.支架8.紧圈9.粗动手轮10.微动手轮
11.目镜12.观察镜筒13.止紧螺钉14.调节螺钉15.视场光栏
16.孔径光栏17.底座与灯座18.电源开关19.指示灯20.光亮度调节钮
图3国产XJP-200双目金相显微镜
2.显微镜是精密仪器,需要细心谨慎操作。
严格按操作规程进行,操作步骤简述如下:
(1)将制备好的干燥试样垂直运动置于载物台上,注意切勿触及物镜以免损坏物镜。
(2)打开照明灯开关。
(3)调节粗动螺丝,使物镜与试样表面尽量接近。
(4)人眼接近目镜,调节粗运螺丝使镜渐渐远离试样,直到出现物象为止,然后调节细动螺丝,使物象清晰为止。
(5)观察完毕后关闭照明灯。
(6)特别注意:
如发现镜头脑清洁,应采用专门擦镜头纸擦揩。
(7)样口必须冼净,并注意手的清洁、干燥以免腐蚀剂、酒精水滴粘污镜头和其他光学元件。
3.试样的制备
金相显微试样一般都经过磨光、抛光及浸蚀三个过程。
现简述如下:
(1)磨光试样从机件的某一部位截下之后,将待观察的表面用砂轮或锉刀整平,随后在磨料粒度依次减少的砂纸上进行磨光。
砂纸要铺在玻璃板上,试样表面与砂纸保持全面接触,沿一个方向磨,用力要均衡,直到前一道工序留下的磨痕全部消失再更换细的砂纸磨,更换砂纸后再磨时需将试样表面的砂粒消除干净。
并把试样转过90度,直到前一道的磨痕消失,一般磨光工作进行到可以抛光为止。
(2)抛光试样磨光后用清水洗净,去除砂粒后再抛光。
抛光机由马达带动的旋圆盘组成,圆盘上铺有呢绒布,洒上AL2O3(Fe2O3、Cr2O3)的悬浮液作抛光剂。
将试样的底面压合在抛光盘上进行抛光。
(3)浸蚀如将抛光后的试样置于显微镜上观察,只能看到一些颜色深黑的组织外(如氧化物、石墨等)还不能显示出合金的组织,需要用浸蚀剂浸蚀。
浸蚀剂对试样的作用是借化学电化或电化作用来显示金属及合金的组织。
对纯金属及单相合金的浸蚀,是一个化学溶解过程。
当试样与浸蚀剂接触后,由于晶粒和晶界的结构不同或晶粒的方位不同,他们的抗蚀能力有差别,因而各部分的溶解速度也不一样,在显微镜下观察试样具有不同的颜色。
对于多相合金的浸蚀作用主要是各个相的的电化学性质有差别,试样表面和浸蚀剂构成一微电池的作用,具有较高负电位的相为阴极,一般不受浸蚀。
试样表面不同的相在显微镜下具有不同的反射能力,藉以区别组织。
可见,二相或多相合金的试样的浸蚀主要是一个电化学腐蚀过程。
对于黑色金属而言,最常用的浸蚀剂是2-4%的硝酸酒精,为了清晰地显示出合金的组织,可以根据需要来选用各种浸蚀剂,可从有关手册和资料中查到。
浸蚀方法有浸入法和揩试法,无论哪一种方法都应该注意;
浸蚀前样品应抛光良好,表面清洗干净并吹干。
浸蚀过程要使浸蚀剂均匀地盖磨面,样品不断摆动不使气泡停留在表面。
浸蚀时间要根据材料和所选的浸蚀剂而定,一般对钢铁材料浸蚀到表面呈银灰色即可。
浸蚀好的样品立即用水冲洗然后滴上酒精并吹干。
三、实验报告内容
1、实验名称、目的和内容,以及你通过实验后是否基本达到预期目的。
2、简单说明显微镜试样的制备过程。
3、描绘纯铁组织和你自己制备的试样的组织特征,在组织图下方应说明:
(1)试样各称:
(2)浸蚀剂:
(3)放大倍数;(4)用箭头指出所描绘组织的名称。
4、指出评定金相显微镜质量的基本条件。
实验二钢铁的平衡组织观察
一、实验目的:
1.根据Fe-Fe3C状态图来分析和观察碳钢和白口铁各组成物的形貌。
了解钢铁的成份,组织与机械性能的关系。
钢铁的平衡组织形貌概述
钢铁可近似地看作铁碳合金,它的组织随着含碳量及工艺历史的不同而变化。
本实验只观察平衡组织结构状态下的钢铁组织。
由于合金的含碳量不同,在平衡结晶状态下其金相组织形貌也有差异,现简述如下:
二、钢的典型平衡组织分析:
图16个典型的铁碳合金结晶过程分析
(1)铁素体:
以工业纯铁为例,(参看Fe-Fe3C状态图),液态在1-2点温度区间结晶出单相δ固溶液,δ固溶体冷却到3点温度时,开始发生固溶体的同素异构转变δ-A,A的晶核优先在δ相的晶界上形成,然后长大,这一转变在4点温度结束,合金全部变为单相A。
A冷却到5-6点间又转变为F。
F一般呈规则形状,在碳钢中含碳量<0.4%时,F均呈块状,当含碳量>0.4%并接近0.8%时,F呈网状分布于P周围。
F的耐浸蚀性较好,不易浸蚀,用硝酸酒精或苦味酸钠浸蚀时,在显微镜下都呈白亮色。
在室温下,F的机械性能力:
α3=120MN/M2;φ=80%;AK=160J;HB=80;可见F具有很高塑性和韧性,低的强度和硬度。
(2)珠光体:
以含碳量0.77%为例,合金在1-2点间按匀晶转变结晶出A,它却到3点(723℃)在恒温下发生共析转变。
A0.77-Fe3C6.69+F。
铁碳合金中共析转变的产物叫P,它是由一片片互相交替排列的渗碳体和铁素体(Fc2C+F)组成的。
在片状P中,每个片层之间的距离称为层间距离,片层方向大致相同的区域称为P领域。
由于在制备金相试样时切割角度不同,因此由金相显微镜观察层间距彼此相差很大,只有当切割的平面与P片垂直时,所得到距离才是最小层间距,一般所说的层间距是F层间距的平均值,它往往比金相试样片中直接观察到最小层间距大50%左右,P中Fe3C的数量较F少,二者比重也差不多,在显微镜下看到的片状P中比较薄的应是Fe3C,片比较厚的是F,它们在硝酸酒精浸蚀下均呈白亮色。
在金相试样中被浸蚀变浸蚀变黑的却是F与Fe3C的相界面。
当放大倍数较高时,能清楚看到珠光体中渗碳体呈片状或粒状分布在铁素体基体的二相机械混合物。
片状P的机械性能,主要决定于珠光体层间距离,层间距离越小,相界面越多,硬度、强度也较高。
粒状P的机械性能,主要决定于渗碳体颗粒大小,相界面越多,硬度、强度越高。
平衡状态下的片状珠光体的机械性能为:
2=12-15%AK=24-32J
(3)二次渗碳体:
以1.2%为例,合金在1-2点按匀晶过程转变为单相奥氏体后,冷却到3点开始从奥氏体(A)中析出过剩的二次渗碳体(Fe3CII)直到4点为止。
这种先共析的渗碳体都沿奥氏体晶界呈网状分布,由于Fe3CII的析出,剩余A的含碳量沿ES线不断下降,当温度到达4点时,A的含碳量降为0.77%。
因而在恒温下发生共析转变,最后得到的组织是网状的Fe3CII,分布于珠光体周围。
Fe3CI用硝酸酒精浸蚀时,在显微镜下呈白亮色,用苦味酸钠煮沸浸蚀,则呈黑暗色,由此可见Fe3C——II在不同的蚀后颜色不同的。
片状渗碳体是亚稳定的,它力求向球状的球形平衡状态过渡,若给它提供相应的条件——球化退火,片状渗碳体即向球状转化。
渗碳体的性能大体是:
HB=800;ab=30MN/m2,AK和δ都接近于零。
白口铁的平衡组织概述
(4)共晶体:
4.3%的液态合金冷到1点(1147℃)。
在恒温下发生共晶转变L4.3-A2·11+Fe3C6.69,转变的产物莱氏体(Ld)它是奥氏体与渗碳体的两相混合物,其形态一般是呈孤立状的奥氏体分布在渗碳体的基础上,冷却到1点以下时,碳在奥氏体中溶解度不断下降,因此二次渗碳体自共晶奥氏体中析出,因此所析出的二次渗碳体往往依附在共晶渗碳体上成长。
温度降到2点时,共晶奥氏体的碳含量降至0.77%,共晶奥氏体即在恒温下转变为珠光体,最后得到的组织是树枝状的珠光体分布在共晶渗碳体的基体上。
室温下的组织称之为转化莱氏体,以区别于高温度状态下的莱氏体组织。
(5)树枝状态珠光体:
3.0%C的合金在1-2点从液相析出树枝状的先共晶奥氏体,在此温度区间,随着先共晶奥氏体量增多,液相成分按BC线变化,而奥氏体成分沿JE线变化。
温度降至2点(1147℃),剩余液相成分达到共晶成分,发生共晶转变,变为莱氏体。
在2点以下冷却时,先共晶奥氏体和共晶奥氏体中都析出二次渗碳体,随着二次渗碳体的析出,奥氏体的碳含量沿ES线降低。
当温度降至3点,所有奥氏体按共析过程转变为珠光体。
在显微镜观察下,黑色部分是由先共晶奥氏体转变而来的珠光体,也称之为树枝珠光体。
它们在高温下是树枝状先共晶奥氏体的分枝。
故在金相试样的磨面上具有一定的排列规律。
排列方向不同分阶段属于不同的奥氏体枝晶,其余部分为莱氏体。
由先共晶奥氏体中析出的二次渗碳体也依附在共晶渗碳体上成长。
在显微镜下可看到沿先共晶奥氏体转变的珠光体四周围呈白亮的带。
(6)先共晶渗碳体
含碳量为5.0%的过共晶合金的结晶过程和组织转变与共晶合金相似,只是先共晶产物是渗碳体,它称为一次渗碳体,在显微镜下呈白色的条片状。
钢铁的组织组成物可以近似地运用杠杆定律求得。
杠杆是从相的相对量中导出的,用到组成物上,主要是因为构成组织成物的两个相的比重大致相同而借用的。
同时,必须指出,在二元合金相图中杠杆定律只适应两相区。
对于单相区,由于相成分与合金成分相同,故没有应用的必要;三相共存时,杠杆定律也不适用。
三、实验用仪器及试样
金相显微镜
金相图片
纯铁;
0.20%C碳钢;0.45%C碳钢;0.80%C碳钢;T12碳钢(片状);
共晶白口铁;亚共晶白口铁;过共晶白口铁;T12碳钢(用苦味酸钠腐蚀)
未知成分样品
四、实验报告
1、运用Fe-C状态图及结晶理论描绘出至少三个组织图,并根据图来分析含碳量对碳钢的显微组织的影响。
2、运用杠杆定律来检查你所画组织图中组织相对量并列判断试样的钢号是否与组织成物相对量相符。
3、利用杠杆定律估计未知成分的含C量。
注意:
所描绘的组织下面必须注明试样名称、化学成分;腐蚀剂、放大倍数及组织。
实验三碳钢的热处理工艺与组织、
性能的关系和不平衡组织观察
一、实验目的
1、熟悉碳钢一般的热处理基本方法。
2、了解含碳量对淬火温度、淬火后硬度、组织的影响。
3、淬火温度、回火温度、冷却速度对钢的硬度、组织的影响。
二、理论概述:
热处理是可以改变金属内部的组织结构,从而改变金属的性能。
热处理是把钢件加热至一定的温度,保温足够的时间,然后以一定速度冷却的过程。
一般热处理工艺有退火、正火、淬火和回火等。
本实验只做碳钢的淬火、回火、正火。
1、钢淬火加热温度的确定:
碳钢淬火加热温度取决于化学成分(主要为含碳量),可由Fe-Fe3c状态图确定之,见图1。
图1
亚共析钢其正常淬火温度为AC3+(30-50)℃
过共析钢淬火温度是AC3+(30-50)℃
2、加热、保温时间的确定:
热处理件加热到预定温度后,尚须保温一定的时间,其目的为保证工件核心温度一致和成分均匀,保温时间的长短取决于试样(或零件)的尺寸、形状、化学成分和加热炉的
种类。
碳钢在空气介质的电炉中加热,其加热,保温时间的确定可根据下面的经验数据:
试样厚度(或直径)mm
加热保温时间(分)
>25
<25
每1mm厚度(或直径)10
每1mm厚度(或直径)10.75
3、冷却介质的选择:
为了获得所要求的组织与性能,必须慎重选择冷却介质,很明显同一成分的钢加热后,以不同冷却速度冷却,此时钢中的奥氏体的转变温度产物也不一关,不同成分钢在同一介质中冷却时,它们都从相同冷却度冷却,此时钢中的奥氏体的转变温度及转变产物也不相同,借助C-曲线可以说明上述关系。
每一种钢有其特有的C-曲线。
根据所用钢材C-曲线,选用一定的冷却速度可以控制这个钢中奥氏体在冷却时的转变过程及其转变产物的组织与性能。
不同冷却速度可以用不同的冷却曲线表示,把试样的冷却曲线,画在C-曲线上,冷却曲线与C-曲线交叉点的温度不表示试样的奥氏体转变温度,也就可以表示其转
变产物的组织。
因此,我们在制定另件的热处理工艺时必须考虑。
(1)所用钢材的C-曲线,注意C-曲线的形状与位置。
(2)根据另件的形状与尺寸,选用一定的冷却介质,使冷却曲线与C-曲线的交点表示通过转变获得所需要的组织。
现以含碳是0.77的共析钢为例,加以分析,如图2所示。
冷却速度V1约10℃/分,相当于随炉缓慢冷却,转变温度约710-720℃,转变产物将是低硬度的珠光体,共析钢的珠光体约HB180,此种处理称之为退火。
冷却速度V2约600℃/分(10℃/秒,冷却曲线与C-曲线相交于较低温度,约为650℃左右,获得索氏体组织,共析钢的索氏体硬度约为HB350HRC37),这种称为正火。
冷却速度为V3约150℃/秒,相当于油冷却,得屈氏体加马氏体组织,硬度约为HRC55(HB540)左右。
冷却速度V4约为600℃/秒,相当于水中冷却,冷却曲线不与C-曲线相交,获得组织是马氏体与少量残余奥氏体,硬度约为HRC60-62(HB620-630)。
V4表示临界冷却速度,不同的钢种,C-曲线位置也不同,因而临界冷却速度大小也不同。
图2
根据奥氏体等温冷却曲线(由于连续冷却时的C-曲线很难测定,而且只是稍微滞后一些)。
可以看出,随着冷却速度的增大,冷却曲线与C-曲线的交点下降,即转变温度下降于是奥氏体转变产物的组织特征与性能就各不相同。
只有当冷却速度超过临界冷却速度时,才能够全部淬成马氏体(有少量残余奥氏体)。
同样,45钢,T10钢在加热到单相奥氏体状态后,分别在炉内,空气中,油和水冷却时,以不同速度冷却,其冷却曲线与45钢,T10钢的C-曲线分别交于不同的温度范围,由于奥氏体转变温度不同,因而转变产物的组织,性能也就不相同。
4、淬火钢在回火时的转变
为了消除淬火钢中热应力和组织应力,淬火钢应立即进行回火,回火使钢由不稳定状态向稳定状态转变,使钢的硬度下降而韧性提高。
按回火加热温度不同,分低温、中温、高温回火。
低温回火(在250℃以下)使正方马氏体中析出部分过饱和碳,从而使其晶格的正方度下降,硬度略有降低。
由于析出弥散度很高的碳化物,其显微组织呈黑色,称回火马氏体。
中温回火(在350-500℃)使马氏体分解为回火屈氏体,显微镜下回火屈氏体为有方向性而不易明显分区的暗黑色混合物。
高温回火(在500-650℃)得回火索氏体,它与连续冷却时所获得的索氏体不同,前者其碳化物呈粒状,具有良好的综合机械性能,淬火加高温回火也称为“调质处理”,轴类另件常用这种工艺处理。
三、实验所用的仪器设备及材料:
1、箱式电炉
2、淬火水槽及淬火油槽
3、洛氏硬度计
4、铁丝及淬火钳子
5、金相显微镜
实验用材料:
20#、45#、T12
四、实验任务和方法:
1、淬火、回火、正火操作及性能测定:
(1)含碳量对淬火温度、淬火后硬度及组织的影响:
用20钢、45钢、T12钢分别在950℃、840℃、780℃加热,并淬火于水中。
加热时应采取措施防止氧化脱C(如在试样表面涂硼砂层),试样出炉后,迅速淬入冷却剂中,并上下移动(但试样不能露出液面),淬火后,用砂纸将试样两面磨光,在布洛维三用硬度计上测硬度。
(2)比较淬火温度及组织影响
45钢、740℃、840℃、920℃加热,淬火后测硬度。
用T12钢,分别在740℃、840℃、920℃,加热淬火后测硬度。
(3)淬火介质对硬度及组织的影响
用45钢在正常淬火温度加热,分别在水、油、空气中冷却后测试硬度的变化。
用T12钢在正常淬火温度加热,分别在水、油、空气中冷却测硬度的变化。
(4)实验回火温度对钢的硬度及组织的影响:
用45钢及T12钢。
在正常温度淬火后,分别在150℃、400℃、600℃回火测硬度。
钢号
热处理工艺
处理面硬度
处理后硬度
处理后组织
120#
920℃水淬
245#
840℃水淬
3T12
780℃水淬
445#
700℃水淬
545#
740℃水淬
645#
920℃水淬
745#
840℃油淬
845#
840℃空淬
9T12
780℃水淬
10T12
920℃水淬
1245#
920℃水淬
150℃回火
1345#
840℃水淬
350℃回火
1420#
840℃水淬
550℃回火
15T12
780℃水淬
150℃回火
16T12
780℃水淬
350℃回火
17T12
780℃水淬
550℃回火
2、观察金相组织
五、实验报告内容:
1、将各组原始数据列表中的数据连成曲线并对曲线进行分析讨论:
a)成分(横坐标)——硬度的关系曲线;
b)加热温度(横坐标)——硬度的关系曲线;
c)冷却速度(横坐标)——硬度的关系曲线;
d)回火温度(横坐标)——硬度的关系曲线;
2、描绘金相组织:
在八种金相组织中,任选三种描绘,并说明之。
实验四铸铁、合金钢及有色金属的显微组织观察
一、目的:
1、观察灰口铸铁、球墨铸铁和可锻铁中的石墨形态,太小和分布情况与特点。
2、熟悉上述三种铸铁的各种基本组织。
3、观察高速钢与铜合金、铝合金的显微组织。
4、分析这些金属材料的组织和性能的关系及应用
二、概述:
(一)、铸铁
铸铁是含C量大于2.0%的Fe-C合金,工业上一般铸铁成分大致如下:
2.0-4.0%C,0.6-3.0%Si,0.2-1.2%Mn,0.1-0.2%p,0.08-0.15S,根据C在铸铁所处的状态不同,可分三类,白口铸铁、灰火铸铁和麻口铸铁。
白口铸铁中C以Fe2C形成存在,其显微组织中存在莱氏体共晶组织。
灰口铸铁中C以石墨形式存在。
而麻口铸铁中C则以Fe2C石墨形式存在。
而工业中则是碳以石墨形式存在的铸铁用途最广。
通过不同处理条件,可使石墨呈不同的形状。
当石墨以片状形式存在称为灰口铸铁。
灰口铸铁的机械性能很差。
Ob下限在10-12Kg/mm2左右,上限可达38-40Kg/mm2,δ值几乎等于零。
灰口铸铁的机械性能之所以这样低,因为石墨的存在起着分割基本的作用,再者石墨的尖角上易产生很大的应力集中,因此改变石墨的形状是提高铸铁的机械性能途径之一。
如果从液体结晶时不使C以石墨形式析出,而是以共晶状态析出,然而再经过高温长时间退火,
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