鑄鐵的金相分析

 灰鑄鐵中的石墨是以兩種不同形式形成，一是由滲碳體的分解而形成，Fe₃C→3Fe₂+C石墨。二是從液體或奧氏體中直接析出，當(dāng)液體或奧氏體在比較接近于平衡的冷卻條件下，則液體（或固溶體）就可比通常結(jié)晶溫度（或相變點(diǎn)）略高的情況下（如在1130～1135℃和723～738

一、金相試樣的選取及制備

1.一般是取自試塊或撓曲棒上或取自鑄件的本身或在鑄件毛胚加工面上端30mm處切取或筒澆制活塞環(huán)可在每筒下端不大于鑄件壁厚二倍的位置上切取。

2.將試樣觀察面在細(xì)砂輪上磨平，然后分幾道砂紙磨制至拋光，消除試樣磨面的劃痕。鑄鐵石墨不使其污染或拖曳。

3.選用短毛纖維柔軟的平絨、呢或絲綢。拋光粉最好是具有細(xì)致尖利性。經(jīng)過細(xì)化加工處理的氧化鋁，或常用的氧化鉻、氧化鐵。在開始拋光時(shí)對(duì)拋光粉的濃度可以高些，這對(duì)防止石墨拖曳有好處。拋光時(shí)用力要適中均衡，隨時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)變換試樣方向，將至完成時(shí)把拋光粉減薄，并用力減輕。最后清水沖洗試樣，再輕微拋光用干凈絲絨擦干就可觀察石墨，以觀察試樣無(wú)劃痕，石墨呈灰暗為標(biāo)準(zhǔn)。每個(gè)試樣一般拋光5～6分鐘即可。

4.一般采用2～54％苦味酸酒精溶液。

二、灰鑄鐵金相檢驗(yàn)及評(píng)定方法

石墨的類型，石墨的長(zhǎng)度和數(shù)量、共晶石墨的控制，基體組織中的珠光體的分散度，鐵素體含量，磷共晶的類型及分布特征和面積大小程度，滲碳體數(shù)量等?？砂碐B/T

7216-1987，ASTM A247-06，ISO 945-75等標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)。

三、灰鑄鐵的組織和性能

1.以兩種不同形式形成：由滲碳體的分解而形成，F(xiàn)e₃C→3Fe₂+C石墨；由從液體或奧氏體中直接析出。

A型片狀石墨無(wú)方向性均勻散布；B菊花狀石墨中心以小片狀與點(diǎn)狀石墨向外伸展形呈菊花形分布；D型石墨（共晶石墨）又稱樹枝狀石墨或稱過冷石墨以點(diǎn)狀與小片狀石墨呈方向性枝晶分布；E型石墨以小片狀石墨呈方向性枝晶分布；F型石墨呈星射狀。

2.珠光體分散度與奧氏體過冷度有關(guān)，過冷度越大珠光體愈為細(xì)密?；w珠光體的硬度大約為HB180~265，在金相檢驗(yàn)評(píng)定中主要觀察珠光體分散度，即片間距離，分散度情況與硬度的關(guān)系大致如下：

500HB245左右。

0.5μ～0.8μ時(shí)HB215左右。

1.2μ～1.5μ時(shí)HB200左右。

2.0μ以上時(shí)HB<180。

3.由于鑄鐵中含有較多的碳、硅或其它促進(jìn)石墨化的元素，促使了Fe₃C分解。過冷度大和緩慢冷卻也可以導(dǎo)致鐵素體的產(chǎn)生，它大多附著于石墨的周圍或處于共晶型巢狀石墨中間。

4.

1）以Fe-Fe₃C平衡圖為基礎(chǔ)，由液體結(jié)晶的都是三元磷共晶，在冷卻過程中的一定條件下三元磷共晶分解為二元磷共晶。

2）以Fe-Fe₃C-Fe₃P

平衡圖為基礎(chǔ)，二元和三元磷共晶都是由液體直接結(jié)晶的，不過其結(jié)晶的方式不相同。

,也是很重要的。

二元磷共晶Fe₃P基體上均勻分布著暗色的α質(zhì)點(diǎn)，共晶體邊界內(nèi)外較深截然分明。另一種二元磷共晶呈魚骨狀，它的外形象萊氏體組織，從顯微觀察其亮度要比萊氏體差，共晶體中有時(shí)為珠光體呈小團(tuán)分布。

三元磷共晶：特征是在Fe₃P基底上散布著大小和不勻稱的α顆粒，有的串連成條分，在高倍觀察下整個(gè)共晶體中隱約可見的微微凸起亮白色桿狀或粒狀碳化物，這種三元磷共晶不仔細(xì)觀察，有時(shí)會(huì)與二元磷共晶混淆。

復(fù)合物磷共晶：白亮的Fe₃CFe₃C上光亮無(wú)點(diǎn)粒物。

碳化物為基磷共晶：特征是共晶體外形各異而不規(guī)則，其邊緣常布有一些須狀碳化物，整個(gè)共晶體的碳化物為主導(dǎo)地位，F(xiàn)e₃P和α質(zhì)點(diǎn)很少在。

侵蝕劑

1）硝酸20～5ml，乙醇75～0ml。

1~3分鐘，直到基體組織呈深暗色為止。

2）氫氧化鈉25g，苦味酸2g，水75ml

i2～0s，滲碳體呈棕色，磷化鐵呈黑色，鐵素體不變色。

ii）65～5℃，侵蝕2s，滲碳體呈棕黑色或銅紅色，磷化鐵輕微染色。

3）氫氧化鈉10g，赤血鹽4g，水100ml

50~60，滲碳體不染色或輕微染色，磷化鐵呈淺黃色或黃褐色

4）高錳酸鉀5g，氫氧化鈉5g，水100ml

40℃，侵蝕2s，滲碳體不變化，磷化物呈棕色。

5.一種非常硬而脆的相，主要由于冷卻速度大和合金含有較多的形成碳化物元素阻礙了石墨化所致。

四、灰鑄鐵熱處理概況

1.500~600℃之間，溫度過高和保溫時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)引起共析滲碳體的石墨化，是強(qiáng)度降低。

2.900℃，組織由原來(lái)的珠光體和鐵素體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。正火后殘余應(yīng)力較小，避免鐵素體的存在，促使珠光體量增加，提高硬度和強(qiáng)度。

■共晶團(tuán)的大小與鑄鐵的力學(xué)性能密切相關(guān)。在常規(guī)檢驗(yàn)中已此作為評(píng)定鑄鐵性能、檢驗(yàn)鑄鐵的孕育效果，以及通過它來(lái)對(duì)工藝條件進(jìn)行調(diào)整。

共晶團(tuán)的晶界上存在著碳化物和夾雜物偏析，通過侵蝕劑顯示共晶團(tuán)的晶界

■侵蝕劑

① 氯化銅3g、三氯化鐵1.5g、鹽酸2ml、碳酸2ml、乙醇100ml

② 氯化銅1g、氯化鎂4g、鹽酸4ml、乙醇250ml、水15～20ml

③ 氯化銅1g、氯化鎂4g、鹽酸2ml、乙醇100ml

④ 硫酸銅4g、鹽酸20ml、水20ml

⑤ 氯化銅10g、鹽酸100ml、水50ml

⑥ 苦味酸5g、乙醇95ml

1）①試劑侵蝕,④試劑沖洗,共晶團(tuán)晶界的清晰顯現(xiàn)。

2）③試劑侵蝕，待表層銅沉淀后，④試劑沖洗，輕拋，再用①侵蝕的銅沉淀，輕拋，低倍觀察。

灰鑄鐵：

1）③試劑侵蝕石墨形狀以枝晶、菊花狀為主的試樣，共晶團(tuán)晶界呈白色細(xì)而清晰

2）④試劑適用片狀石墨。試樣先用③試劑侵蝕，后再用⑥試劑侵蝕，共晶團(tuán)晶界

呈黑色。試樣先用③試劑侵蝕，后用④試劑洗掉表層的銅沉淀，共晶團(tuán)晶界一般較寬。

3）⑥試劑適用石墨形狀呈片狀，枝晶狀，以鐵素體為基的試樣，共晶團(tuán)晶界呈黑色。

蠕蟲狀石墨鑄鐵：②試劑。

以F-P1小時(shí)，洗掉銅層，輕拋后，再放入④試劑中侵蝕，再輕拋，反復(fù)幾次，直到共晶團(tuán)清晰顯現(xiàn)為止。

以P為基體：先在③試劑中侵蝕，待表層銅沉淀后用④試劑洗掉，再輕拋，如共晶團(tuán)晶界不明顯，再在②試劑中侵蝕至清晰顯示。

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