铸造合金实验指导书(01)..docx

铸造合金及其熔炼试验指导书

杨树和 戴元河 何荣

扬州大学机械工程学院

2025.03

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目录

试验1试验2

铸铁、铸钢金相组织观看… 2

铝--硅合金变质处理及金相组织观看… 13

试验1 铸铁、铸钢金相组织观看 2学时

一、试验目的：

1、观看灰铸铁中不同类型石墨的形貌；

2、观看灰铸铁中基体组织；

3、观看球墨铸铁中的石墨形态和基体组织；

4、观看碳素钢的铸态组织；

5、观看碳素铸钢热处理后的组织；

6、观看高锰热处理后的组织。二、试验内容：

铸铁组织：

铸铁是含碳量大于2.14％或组织中具有共晶组织的铁碳合金。工业上所用的铸铁，实际上都不是简洁的铁--碳二元合金，而是以铁、碳、硅为主要元素的多元合金。

铸铁中的碳可以以渗碳体的形式存在，也可以石墨的形式存在。依据碳在铸铁中的存在形态不同，通常可将铸铁分为白口铸铁，灰口铸铁及麻口铸铁。而依据铸铁中石墨的形态不同，又可分为灰铸铁，蠕墨铸铁，球墨铸铁以及可锻铸铁。

铸铁中的金属基体一般有珠光体、铁素体和珠光体＋铁素体组织。根本上与共析钢或亚共析钢的根本组织一样。

灰铸铁的金相特点：在金属基体上分布着片状石墨。其组织依据石墨片的大小、外形、分布及基体的类型不同有较大的差异，这主要打算于化学成分和铸造条件。

球墨铸铁的金相组织特点：在金属基体上分布着球状石墨。球化处理是使石墨获得球状形态的关键。掌握不同的化学成分和承受不同的热处理方法，可以使球墨铸铁获得不同的基体组织和机械性能。

〔一〕、灰铸铁的石墨类型

灰铸铁中石墨的大小、数量和分布对机械性能有很大的影响。为了便于比较，对铸铁中的石墨进展了分类，我国按石墨的形成缘由和分布特征，将其分为A、B、C、D、E和F六种类型。

1、A型石墨：

石墨片的尺寸和分布都比较均匀，且无方向性。这种石墨是碳当量为共晶成分或接近共晶成分的铁水在共晶温度范围内从铁水中与奥氏体同时析出的，其生成条件是具有较小的过冷度和较小的冷却速度，这样才能造成均匀形核和长大，使各处结晶和生长速度相差不大，最终得到大小和分布均匀的A型石墨。

2、B型石墨*：

点状石墨被卷曲的片状石墨所包围，无方向性，似乎菊花一般，称为菊花状石墨。这类石墨的特点是由于过冷度较大，首先从液相中析出细小的树枝状奥氏体，接着在树枝的间隙中产生奥氏体与石墨共晶，这时的石墨片分枝多而密，形成点状石墨。但是，由于不是在非

常猛烈的过冷条件下结晶，在初晶产物放出结晶潜热的条件下减慢了包围在初晶产物的外层铁水的结晶速度，而且又只能由沿着初生产物向外呈放射状的方向通过液体金属进展散热。所以外层石墨生长成为较粗大的曲片形，大致呈放射状分布，直至遇到邻近的共晶团为止。

这类石墨常在碳、硅含量较高，过冷度较大的亚共晶灰铸中消灭，B型石墨由于呈聚拢分布，因而使铸铁的强度有所降低。

3、C型石墨*：

是由大片状的初生石墨与较细小的共晶石墨所组成。石墨大小相差很大，但分布比较均匀，无方向性。这种类型的石墨消灭在过共晶成分、且冷却速度较慢的厚壁铸件中，由于缓慢冷却，共晶结晶前形成的初生石墨在铁水中能充分长大，形成粗片状石墨。随着初生石墨的析出，铁水的含碳量渐渐降低，在共晶温度下，具有共晶成分的铁水发生共晶转变而析出共晶石墨，结果形成粗片状的初生石墨与细小的共晶石墨片混杂分布的形式。粗大石墨的存在，使铸铁的机械性能显著降低。

4、D型石墨：

点状与小片状的石墨无方向性的分布。它是在较大过冷条件下生成的共晶石墨。这类石墨往往消灭在碳、硅含量较低，过冷度较大的亚共晶灰铸铁中。结晶时，首先形成树枝状的先共晶奥氏体，由于过冷度较大，冷却速度较快，分布于枝晶间隙中的剩余铁水发生共晶转变时，几乎同时生成大量的石墨核心，这些石墨核心只能作微小的生长，产生多而且密的分枝，所以在显微镜下，石墨呈点、片状分布在奥氏体的树枝间隙中。这类石墨由于密集分布，也使机械性能有所下降。

5、E型石墨*：

E型石墨是亚共晶程度较大的铸铁在慢冷的条件下形成的。在初生奥氏体的晶间分布有着具有方向性的短片石墨，其特征和成因与D型石墨有所不同，E型石墨的分布具有明显的方向性，并且较D型石墨粗些。由于，共晶结晶时液体的数量已很少，仅仅占据初生奥氏体树枝体间的间隙位置，所以形成的比较粗的石墨片是顺着树枝体的枝干方向生长，显示出肯定的方向性。假设这种铸铁在较快的速度下结晶凝固，往往会形成D型石墨。

6、F型石墨：

其特点是星状〔或蜘蛛状〕石墨与短片状石墨混合均匀分布。F型石墨是过共晶铁水在较大过冷度的条件下形成的。大块的为初生石墨，片状石墨在其上生长。

注：以上带“*”号的石墨类型可以不做记录。

〔二〕、灰铸铁的根本组织

灰铸铁的基体组织有珠光体、铁素体和珠光体+铁素体三种。以