金相基础知识普及课件.ppt

1、金金 相相 技技 术术Write by:Lesin XuDate:Jun-14-2009金相检测基础知识2金相技术 主要指借助光学（金相）显微镜、放大镜和体视显微镜等对材料显微组织、低倍组织和断口组织等进行分析研究和表征的材料学科分支，既包含材料三维显微组织的成像及其定性、定量表征，亦包含必要的样品制备、准备和取样方法。其观测研究的材料组织结构的代表性尺度范围为10-9-10-2m 数量级，主要反映和表征构成材料的相和组织组成物、晶粒、非金属夹杂物乃至某些晶体缺陷（例如位错）的数量、形貌、大小、分布、取向、空间排布状态等。3金相样品制备取样常规检验依据相关国家标准进行表面检验有无脱碳、折叠等失

2、效分析在失效部位如裂纹附近取样金相组织不均匀如铸件须从表面到中心同时 取样观察，了解合金的偏析度4金相样品制备取样 取样部位确定后还要确定金相磨面横截面试样由表层到中心金相组织变化表面缺陷的检验，如脱碳、氧化、折叠等表面处理结果的检验，如表面淬火、渗碳、涂镀等网状碳化物晶粒度评级5金相样品制备浸蚀 目的目的：显示真实，清晰的组织结构 方法方法：化学浸蚀 电解浸蚀 特殊方法：着色、阴极真空浸蚀等6金相组织识别夹杂物外来夹杂物 截留在金属中的外来物质，其分布形式是不均匀和不可预测的。GB/T10561-2005定性确定夹杂物类型定量测定非金属夹杂在金属中的含量、形状及分布。7A 硫化物类：具有高延

3、展性，有较宽范围形态比的单个 灰色夹杂物，一般边部呈圆角。B氧化铝类：大多没有变形，带角的，形态比（即：长度/宽度）小（一般3）黑色或蓝色颗粒，沿轧制方向排成一行。C硅酸盐类：具有高延展性，有较宽范围形态比（一般 3）的单个呈黑色或深灰色夹杂，一般端部成 锐角。D球状氧化物：不变形，带角或圆形，形态比小（一般 3），黑色或带蓝色，无规则分布。DS单颗粒球状类：圆形或近似圆形，直径13m。夹杂物评级金相组织识别8金相组织识别夹杂 GB/T10561-2005 /ISO 4967:1998中夹杂物宽度 单位：m 夹杂物 类型细系粗系最小宽度最大宽度最小宽度最大宽度 A24412 B29915 C2

4、5512 D38813D类夹杂物规定为最大直径，串（条）状夹杂物规定为最大宽度9金相组织识别夹杂 GB/T10561-2005/ISO 4967:1998 中夹杂物级别最小值 评级图级别夹杂物类别A总长mB总长mC总长mD数量个DS直径m 0.537171811311277776419 1.5261184176927243634332016382.564955551025533898118182211477461029364976 10710金相组织识别夹杂物夹杂物名称形状及分布明场暗场偏光其他氧化铝Al2O3细小，成串深灰或暗灰透明黄白色各向异性磨光时易剥落，有托尾氧化亚铁FeO球状，变形后

5、略显椭圆灰色稍带褐色完全不透明（通常比基体黑）沿边有细亮线各向异性，不透明，淡黄色硫化铁FeS量多时呈网状分布在晶界上，量少时成粒状分布在任意部位，易变形加工后伸长淡黄色，长期暴露在空气中变为褐色不透明，沿边界有亮线明显的各向异性。不透明，淡黄色当钢中含有Mn少时才形成，Mn多时形成MnS、FeS的固溶体。11金相组织识别夹杂物夹杂物名称形状及分布明场暗场偏光硫化铁与硫化锰MnSFeS同FeS色随MnS量而变，MnS少时呈淡黄色，增多时变深蓝色，再变深为深灰色不透明各向异性，不透明铁矽硫盐2FeOSiO2多为玻璃质。球状任意分布，稍变性，变形后呈纺锤装深灰色，球体中的环圈反光而中心有亮点。透明

6、，色由淡黄到褐色各向异性，透明呈玻璃状时各向同性锰矽酸盐2MnO SiO2多为玻璃质，球状任意分布，易变形，变形后伸长深灰色透明，由玫瑰到褐色各向异性，呈玻璃状时各向同性铁锰矽酸盐mFeOnMnO SiO2同锰矽酸盐深灰色，球体中的环圈反光而中心有亮点，当Si、Mn量多时呈黑色园盘透明、琥珀黄色，园盘好像有些突出。呈玻璃状，各向同性，含Si较多的夹杂能看到黑暗的十字叉12金相组织识别夹杂物夹杂物名称形状及分布明场暗场偏光氮化钛TiN 成群，成串 金黄色 不透明各向同性碳氮化钛Ti（CN）成群，变形后成串 随碳含量不同由浅黄变紫玫瑰 完全不透明 各向同性 氮化钒VN孤立或成群 淡粉色不透明各向同

7、性碳氮化钒V（CN）孤立或成群 淡粉不透明各向同性石英 SiO2球状深灰色透明无色各向同性铝酸盐 CaO2Al2O3变形后呈链状灰色透明亮黄色弱各向异性3Al2O32SiO2三棱或针状分布无规则深灰色透明无色各向异性13金相组织识别夹杂物固熔态中的Ti夹杂14金相组织识别铁碳相图 Fe和C能够形成Fe3C,Fe2C 和FeC等多种稳定化合物。由于化合物是化合物是硬脆相硬脆相，通常所说的铁碳相图就是铁碳相图就是Fe-FeFe-Fe3 3C C部分部分。化合物Fe3C称为渗碳体渗碳体(Cementite)，是一种亚稳定的化合物，在一定条件下可以分解为Fe和C，C原子聚集到一起就是石墨。因此，铁碳相

8、图常表示为Fe-Fe3C和Fe-石墨双重相图。Fe-Fe3C相图主要用于钢，而Fe-石墨相图则主要用于铸铁的研究和生产。15金相组织识别铁碳相图铁碳相图纯铁的同素异晶转变如下：共析成分的Fe-C合金升温转变成奥氏体之后,在不同冷却条件下奥氏体所发生的相变。主要有三种不同的相变过程：珠光珠光体转变、贝氏体转变、马氏体转体转变、贝氏体转变、马氏体转变变。16金相组织识别铁碳相图单相区单相区5个 液相区(L)ABCD以上区域 固溶体区AHNA 奥氏体区()NJESGN 铁素体区()GPQ以左 渗碳体区(Fe3C)DFK直线 两相区两相区7个 L+AHJBAL+BJECBL+Fe3CDCFD+HNJH

9、+GPSG+Fe3CESKFCE+Fe3CPQLKSP三相区三相区3个包晶线水平线HJB(L+)共晶线水平线ECF(L+Fe3C)共析线水平线PSK(+Fe3C)17金相组织识别铁碳合金的基本相铁碳合金在平衡状态下的五个基体组织中，铁素体、奥氏体和渗碳体是铁碳合金的三个基本相，而珠光体和莱氏体则为基本相组成的机械混合物。碳溶解于Fe和Fe中形成的固溶体称为铁素体铁素体(Ferrite)，用、或F表示,由于Fe是高温相，因此也称为高温铁素体。铁素体的含碳量非常低（727时，Fe最大溶碳量仅为0.0218，室温下含碳仅为0.005%），所以其性能与纯铁相似：硬度(HB5080)低，塑性(延伸率为3

10、0%50%)高。铁素体的显微组织与工业纯铁相似。铁素体铁素体 Ferrite铁素体18金相组织识别铁碳合金的基本相 碳溶解于Fe中形成的固溶体称为奥奥氏体氏体(Austenite)，用或A表示。具有面心立方晶体结构的奥氏体可以溶解较多的碳，碳原子存在于面心立方晶格中正八面体的中心，1148时最多可以溶解2.11%的碳，到727时含碳量降到0.77%。奥氏体的硬度(HB170220)较低，塑性(延伸率为40%50%)高。碳钢在室温下无奥氏体奥氏体奥氏体 Austenite奥氏体的显微组织及晶胞示意图19金相组织识别铁碳合金的基本相 渗碳体是铁和碳形成的金属化合物，含碳量为6.67%（有些书上为6

11、.69%），具有复杂的斜方晶体结构，熔点为1227。渗碳体硬度极高（HB800），塑性几乎等于0，是硬脆相。在钢中，渗碳体以不同形态和大小的晶体出现在组织中，对钢的力学性能影响很大。在一定条件下（如高温长期停留或缓慢冷却），渗碳体可以分解而形成石墨状的自由碳：Fe3C3Fe+C(石墨)。这一过程对于铸铁和石墨钢具有重要意义。渗碳体渗碳体 Fe3C渗碳体的晶胞示意图20金相组织识别珠光体在727时，奥氏体（0.77%C）铁素体(0.02%C)+渗碳体Fe3C(6.67%C)奥氏体过冷过冷到727以下在奥氏体晶界首先形成Fe3C晶核。Fe3C是高碳相必须依靠周围的奥氏体不断的供碳使它长大。随Fe3

12、C核的横向长大在它两侧的奥氏体形成贫碳区。为铁素体的形成创造了条件，在侧面的贫碳区就形成铁素体晶核。贫碳区形成铁素体的晶核长大。因铁素体是贫碳相随着它的长大必有一部分碳排出使相邻的奥氏体中富碳，又为Fe3C形核创造了条件。就在富碳区形成Fe3C核。如此反复形成层片状分布的组织。且铁素体与Fe3C同时向纵深长大形成珠光体组织。层片状分布大致分别相同的区域称为珠光体团珠光体团。显然这是典型的扩散型相变。珠光体217272223金相组织识别贝氏体 如果将共析钢过冷到550230之间并没有产生片间距更细的珠光体，而是产生了另一种新组织称为贝氏体贝氏体(Bainite）。它也是由铁素体加碳化物组成，但碳

13、化物是非层片状分布的。这是因为珠光体转变是受碳在奥氏体中的扩散控制，同时铁原子也要发生扩散。如果过冷度很大，转变的温度达到相当的低，使铁原子无法发生扩散，同时碳的扩散也受到影响，显然不可能发生珠光体转变了，就会使转变的规律发生变化，产生贝氏体组织。由于形成的温度不同使贝氏体的形貌有所不同，又将贝氏体分成上贝氏体上贝氏体(Upper Bainite)与下贝氏体下贝氏体(Lower Bainite)。其形貌如图8、9所示。24金相组织识别贝氏体 上贝氏体在500350形成，从图中可见在光学显微镜下呈羽毛状，电镜照片表明，它是由平行分布的铁素体片和分布在片间的断续而细小的渗碳体片共同组成。上贝氏体2

14、5金相组织识别贝氏体 下贝氏体在350230形成，从图11可见在光学显微镜呈黑色针状，针的基体是铁素体，内部分布着细小的碳化物。下贝氏体26金相组织识别贝氏体 根据实验的结果，贝氏体相变有如下的规律规律：贝氏体转变也是形核与长大的过程。因相变是由一种成分的奥氏体分解出铁素体及碳化物两相组织，转变必有碳的扩散，但铁原子与合金元素不发生扩散。且在许多的钢种中存在转变的不完全性。由于形成温度较低，碳原子扩散困难使得贝氏体中的碳化物的尺寸比珠光体中的碳化物细小，铁素体中碳的过饱和度增加。贝氏体的组织形态主要决定于形成温度，还与奥氏体中的含碳量有关。为了得到下贝氏体,奥氏体中的含碳量需达到中碳以上。贝氏

15、体转变的基本规律贝氏体转变的基本规律27金相组织识别马氏体 当高温的奥氏体获得极大的过冷（对共析钢要过冷到230以下）造成碳无法扩散，碳化物无法从奥氏体中析出，就形成一种非平衡的新组织。试验表明，虽然碳无法从奥氏体中扩散出来，但是奥氏体仍然从原来Fe的FCC结构转变成Fe的BCC结构。因为没有碳化物的析出，所以碳就过饱和的溶解在BCC结构中将晶格拉长变成了BCT结构。钢中形成的这种碳在Fe中过饱和的固溶体就被称为马氏体马氏体（Martensite）。有两种典型的组织：板条马氏体与片状马氏体。28金相组织识别马氏体 板条状马氏体 板条状马氏体光学显微镜下的特征是：束状组织，每一束内有条，条与条间

16、以小角度晶界分开，而束与束间有较大的夹角。29金相组织识别马氏体 片层状马氏体 片层状马氏体光学显微镜下的特征是：细针状或竹叶状，片与片之间以一定的夹角相交。一个重要的规律是：奥氏体的晶粒越粗大，马氏体的片也越粗大。30金相组织识别马氏体 对马氏体的转变机理目前尚不完全清楚。但根据大量的试验结果可归纳出以下的转变特征(相对于扩散性相变具有的一些特点)：因为转变温度很低，相变驱动力大，使铁原子发生迁移，奥氏体由原来的FCC结构变成BCC结构。Fe原子的移动时是以马氏体与母相的界面为固定的平面，每一个原子均相对于相邻的原子以相同的矢量移动，且移动的距离不超过原子间距，移动后仍然保持原有的近邻关系。

17、这种方式为切变切变。因转变的温度很低，碳及合金元素均无法扩散，造成原奥氏体中的化学成分与马氏体中的化学成分完全一致，这一特征称为无扩散性无扩散性。马氏体的形成的速度极快。只要有过冷度到马氏体开始转变的温度（Ms点）会立即以高速形成相当数量的马氏体，在一般的钢中如果在Ms点以下的某一温度延长时间，马氏体的数量不会增加。只有不断的降温，马氏体的数量才可以不断的增加。一旦到了马氏体转变终了温度（Mf点）再降温马氏体的数量也不再增加。这种特征称为变温形成瞬时长大。根据变温形成瞬时长大特征可知，即使到了Mf点（一般在室温以下）也会有一部分奥氏体不发生转变，而保留下来，称为残余奥氏体。此特征称为转变不完全

18、性。31金相组织识别典型钢铁组织 铁素体铁素体成分：C 0.03%,Si 0.33%,Mn 0.22%,P 0.014%,S 0.012%热处理：950退火32金相组织识别典型钢铁组织 珠光体珠光体+铁素体铁素体成分：C 0.44%,Si 0.19%,Mn 0.73%,P 0.022%,S 0.011%热处理：930退火33金相组织识别典型钢铁组织 珠光体珠光体+网状渗碳体网状渗碳体成分：C 1.13%,Si 0.17%,Mn 0.45%,P 0.022%,S 0.009%热处理：900退火 34 退火或者正火时，由于加热温度过高或者冷却过分缓慢会造成先共析相沿奥氏体晶界析出。亚共析钢中的先共

19、析铁素体或过共析钢中的二次渗碳体析出后形成网状组织。此乃网状渗碳体的形成原因.知道了形成原因就不难解决问题了。即热处理时温度不能升的太高，冷却速度不能过于缓慢。在进行淬火时，亚共析钢中的网状组织会自行消除，而过共析钢中的网状组织则不能，必须进行一次正火处理，即把过共析钢的温度加热到Accm温度以上30-50度，网状组织也就是二次渗碳体会自动溶入奥氏体当中。35金相组织识别典型钢铁组织 球状渗碳体球状渗碳体成分：C 1.13%,Si 0.17%,Mn 0.45%,P 0.022%,S 0.009%热处理：780退火1小时后徐冷36金相组织识别典型钢铁组织 屈氏体屈氏体成分：C 0.81%,Si

20、0.25%,Mn 0.36%,P 0.014%,S 0.009%热处理：850水淬后，350回火 37金相组织识别典型钢铁组织 索氏体索氏体成分：C 0.81%,Si 0.18%,Mn 0.33%,P 0.022%,S 0.014%热处理：820水淬；580回火 38金相组织识别典型钢铁组织 残留奥氏体残留奥氏体成分：C 1.13%,Si 0.17%,Mn 0.45%,P 0.022%,S 0.009%热处理：1030油冷 39金相组织识别典型钢铁组织 马氏体球状渗碳体马氏体球状渗碳体成分：C 1.13%,Si 0.17%,Mn 0.45%,P 0.022%,S 0.009%热处理：球化珠光体

21、组织加热到800水冷，100回火40金相组织识别典型钢铁组织 屈氏体马氏体屈氏体马氏体成分：C 0.41%,Si 0.25%,Mn 0.73%,P 0.015%,S 0.011%热处理：850油冷41金相组织识别典型钢铁组织 马氏体马氏体+铁素体铁素体成分：C 0.33%,Si 0.17%,Mn 0.74%,P 0.027%,S 0.015%热处理：从950炉冷到750后水淬42金相组织识别典型钢铁组织 魏氏组织魏氏组织成分：C 0.33%,Si 0.17%,Mn 0.74%,P 0.027%,S 0.015%热处理：从1280加热1小时后空冷434445金相组织识别表面处理表面处理渗碳组织渗

22、碳组织成分：C 0.16%,Si 0.26%,Mn 0.53%,P 0.018%,S 0.019%热处理：在890加热2小时固体渗碳后徐冷46金相组织识别表面处理表面处理脱碳组织脱碳组织成分：C 0.16%,Si 0.26%,Mn 0.53%,P 0.018%,S 0.019%热处理：在890加热2小时固体渗碳后徐冷47铸铁的金相检验铸铁的金相检验48第二节 铸铁的金相检验 铸铁的分类一般按碳和石墨的形态特征可分为：白口铸铁、灰口铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁。还有特殊性能的合金铸铁(分别含有Cr,Mo,Cu,Ni,W,Ti,V等合金元素)铸铁金相主要检验石墨的形态、大小和分布状况以及金属

23、基体中各种组织。铸铁的金相组织是由石墨和基体组成的。铸铁中的金属基体常见的组织为P、P-F和F，还有渗碳体和磷共晶。49 铸铁的金相检验 一.白口铸铁 由于普通白口铸铁中存在大量渗碳体和莱氏体，硬度高，脆性大，难以切削加工，在工业生产中很少直接应用，它主要被用于作为炼钢生铁和可锻铸铁的坯件。在工业生产中，应用得最多的是冷硬白口铸铁和高铬白口铸铁。50 铸铁的金相检验 二.灰铸铁 灰铸铁是一种断口呈灰色、碳主要以片状石墨出现的铸铁。片状石墨是灰铸铁特有的石墨形态。GB/T7216灰铸铁金相将片状石墨的二维形态分成A、B、C、D、E、F六种类型。按Fe-C状态图，灰铸铁的平衡组织为铁素体+石墨。受

24、化学成分和冷却速度等的影响，则可能出现碳化物和磷共晶。因此铸铁的基体可能是P+F或全部是P。灰铸铁的金相检验必须按照GB/T7216-1987 灰铸铁金相标准规定的方法和内容进行。标准规定金相试块应取自抗拉试棒距断口10mm处，或从试棒的底部切除10mm后再取金相试块。试块尺寸应包括试棒直径的一半。不允许直接从浇口或冒口上取样。51 铸铁的金相检验 灰铸铁石墨的检验 石墨分布 GB/T7216-1987灰铸铁金相标准规定灰铸铁石墨检验应在未侵蚀的试样上进行，观察放大倍数为100倍。GB/T7216灰铸铁金相将片状石墨的二维形态分成A、B、C、D、E、F六种类型。如图。生产中，在同一铸件的同一部

25、位上往往会存在几种形状的石墨。52 铸铁的金相检验片状(A型)石墨:特征是片状石墨均匀分布。这种石墨一般是共晶或接近共晶成分的铁水在不大的过冷度下均匀形核和长大而成。53 铸铁的金相检验菊花状(B型)石墨:特征是片状与点状石墨聚集成菊花状。其心部为少量点状石墨，外围为卷曲片状石墨。这种石墨一般是接近共晶成分的铁水经孕育处理后在较大的过冷度下形成。54 铸铁的金相检验 块片状(C型)石墨:特征是部分带尖角块状、粗大片状初生石墨及小片状石墨。这种石墨一般是过共晶成分的铁水在过冷度比较小的情况下形成。55 铸铁的金相检验 枝晶点状(D型)石墨:特征是点状和片状枝晶间石墨呈无向分布。这种石墨是亚共晶成

26、分的铁水在较强烈的过冷度下形成。为过冷石墨。56 铸铁的金相检验枝晶片状(E型)石墨:特征是短小片状枝晶间石墨呈有方向分布。这种石墨是亚共晶成分的铁水在比形成D型石墨为小的过冷度下形成。57 铸铁的金相检验星状(F型)石墨:特征是星状(或蜘蛛状)与短片状石墨混合均匀分布。这种石墨是由较大的块状石墨及其上分布着的小片状石墨所组成。58 铸铁的金相检验 石墨长度 在灰铸铁中，石墨长度是影响铸铁力学性能的重要因素。抗拉强度随石墨长度的增加而降低。GB/T7216-1987将石墨长度分为8级。见表59 铸铁的金相检验60 铸铁的金相检验61 铸铁的金相检验 灰铸铁基体组织的检验 灰铸铁的基体组织一般为

27、P或P+F。按其铸态或经热处理后状态列入7种:F、片状P、粒状P、T、粒状B、针状B、M。此外，受化学成分和冷却速度的影响，在铸铁结晶后，还可能出现碳化物和磷共晶。珠光体粗细和珠光体数量 灰铸铁的珠光体一般呈片状，片状P的粗62 铸铁的金相检验 细可以用渗碳体和F的片间距离来表示。片距越小，P越细，硬度和强度越高。标准GB/T 7216-1987规定:在500倍下，按片间具的大小，将P的粗细分为四级:S型P(F与K难以分辨)、细片状P(片间距1mm)、中片状P(片间距1 2mm)、粗片状P(片间距2mm)。P数量是指P和F的相对量。P数量越多，灰铸铁的强度和耐磨性越高。国家标准将P数量分为8级

28、。见表563 铸铁的金相检验864 铸铁的金相检验 碳化物的分布形态和数量 如果铁水按Fe-Fe3C亚稳定系相图结晶，则得到碳化物，在合金铸铁和耐磨铸铁中，出现的碳化物要比灰铸铁中多。根据碳化物的分布形态，可分为针条状碳化物、块状碳化物、网状碳化物和莱氏体状碳化物。碳化物具有很高的硬度，却降低铸铁的韧性，恶化加工性能。标准将碳化物分为6级。见表765 铸铁的金相检验66 铸铁的金相检验67各级别名称中的数字表示碳化物数量体积分数68 铸铁的金相检验69 铸铁的金相检验 磷共晶类型、分布形态和数量 磷共晶类型：磷共晶按其组成分为四种：二元磷共晶、三元磷共晶、二元磷共晶-碳化物复合物及三元磷共晶-

29、碳化物复合物。检验磷共晶的试样一般采用25%硝酸酒精溶液浸蚀。放大倍数500倍。70磷共晶类型71磷共晶类型 二元磷共晶：磷化铁和奥氏体（其转变产物为珠光体或铁素体）所组成的共晶体。72磷共晶类型 三元磷共晶：磷化铁、碳化铁和奥氏体（其转变产物为珠光体或铁素体）所组成的共晶体。73磷共晶类型 二元磷共晶-碳化物复合物：磷化铁和奥氏体（其转变产物为珠光体或铁素体）所组成的共晶体。碳化物呈较大的块状。74 铸铁的金相检验 磷共晶分布形态：分为4种：孤立块状、均匀分布、断续网状、连续网状。检验磷共晶分布形态的试样用25%硝酸酒精溶液浸蚀。放大倍数100倍。磷共晶数量：磷共晶硬而脆，显著降低铸铁的韧性

30、。标准将磷共晶数量分为16级。见表10。检验磷共晶数量的试样用25%硝酸酒精溶液浸蚀。放大倍数100倍。75 铸铁的金相检验76 铸铁的金相检验77 铸铁的金相检验78 铸铁的金相检验 三.球墨铸铁 球墨铸铁是指铁液经球化处理后，使石墨大部或全部呈球状形态的铸铁。与灰铸铁比较，球墨铸铁的力学性能有显著提高。因为它的石墨呈球状，对基体的切割作用最小，可有效地利用基体强度的70%80%(灰铸铁一般只能利用基体强度的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、耐磨性和耐蚀性等各项性能。79 铸铁的金相检验 球墨铸铁的石墨及其检验 石墨形态 石墨形态用石墨面积率表示，石墨面积率愈接近

31、1，石墨愈接近球状。面积率0.81为球状石墨;面积率0.800.61为团状石墨;面积率0.600.41为团絮状石墨;面积率0.400.10为蠕虫状石墨;面积率0.10为片状石墨。80 铸铁的金相检验 石墨球化率及其测定 在金相检验中通常所见到的是几种形态的石墨共存。评定石墨的球化质量用球化率来解决。球化率是在规定的视场内所有石墨球化程度的综合指标。它反映了该视场内所有石墨接近球状的程度。根据石墨形态及其分布和球化率，参考其对机械性能影响的趋势和工艺特点，将球化分为从16共六个级别。球化率愈高，力学性能愈高。81 铸铁的金相检验82石墨球化分级183 石墨大小 石墨大小也会影响球墨铸铁的力学性能

32、，石墨球细小可减少由石墨引起的应力集中现象，细小的石墨往往球化率也高。因此，均匀、圆整、细小的石墨可以使球墨铸铁具有高的强度、塑性、韧性和疲劳强度。GB/T9441-1988标准将石墨大小分为从38级共六个级别。见表2。铸铁的金相检验84185 铸铁的金相检验 球墨铸铁的基体组织及其检验 球墨铸铁铸态下的基体组织一般为F+P。大多数球墨铸铁有必要进行热处理改善其基体组织，从而达到所需要的性能。F基体往往是通过退火来达到，正火可以消除铸造应力、细化晶粒、获得全部或以P为主的基体组织。此外，受化学成分和冷却速度的影响，在基体组织中，还可能出现碳化物和磷共晶。在某些高合金含量的特殊性能球墨铸铁86

33、铸铁的金相检验 的基体中，还会出现M和A。一些合金球墨铸铁如铜钼合金球墨铸铁经正火后，会在晶界处出现M或B组织。这将增加球墨铸铁的脆性。在基体组织中，各种组织的形态、分布和相对量对铸铁性能的影响起着决定性的作用。GB/T9441-1988标准对于球墨铸铁的铸态和正火、退火态的基体组织(P粗细数量、分散分布的F数量、磷共晶数量、渗碳体数量)的检验作出了明确规定。87 铸铁的金相检验球墨铸铁几种常见的铸造缺陷 球化不良和球化衰退：球化不良和球化衰退的显微组织特征是除球状石墨外，出现较多蠕虫状石墨。产生球化不良的原因是铁水含硫量过高，球化剂残余量不足或铁水氧化。产生球化衰退的原因是经球化处理的铁水随

34、着时间的延长，球化剂残余量逐渐减少不能起到球化的作用。球化不良和球化衰退的球墨铸铁铸件只能报废。88 石墨漂浮 石墨漂浮的金相特征是石墨大量聚集，往往出现开花状。常见于铸件的上表面或泥芯的下表面。形成原因是碳当量过高以及铁水在高温液态时停留时间过长。因此在壁厚较大的铸件上容易出现。石墨漂浮降低铸件的力学性能。89 夹渣 球墨铸铁的夹渣是指呈聚集分布的硫化物和氧化物。显微镜下为黑色不规则形状的块状物或条带状物，常见于铸件的上表面或泥芯的下表面。夹渣可能是由于扒渣不尽而混入的一次渣，也可能是由于浇铸温度过低，铁水上面氧化而形成的二次渣。具有夹渣的铸件，力学性能低。严重时使铸件渗漏。90 缩松 缩松是指在显微镜下所见到的微观缩孔。缩松分布在共晶团的边界上，呈向内凹陷的黑洞。形成原因是铁水在凝固时，铸型对石墨化膨胀的阻力太小，铸件外形胀大，使共晶团之间的间隙较大，凝固时又得不到外来液体的补充而留下显微孔洞。缩松破坏了金属的连续性，降低力学性能，严重时使铸件渗漏。91 反白口 反白口的组织特征是在共晶团的边界上出现许多呈一定方向排列的针状渗碳体。形成原因是铁水凝固时存在较大的成分偏析，并受到周围固体的较快冷却，促进了渗碳体的形成。这种缺陷与铁水中残余稀土量过高和孕育不良有关。在反白口区域内，往往都存在较多的显微缩松。92GB13925-199293GB5680-199894