金属材料及热处理 实验：非铁金属材料显微组织观察.docx

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1、实验非铁金属材料显微组织观察一、实验目的1、熟悉常用的铝合金、铜合金及轴承合金的显微组织 二、实验内容观察、分析下列金相样品及组织编号样品名称处理状态腐蚀剂金相组织1硅铝明（ZL102）铸造未变质0.5HF水溶液（Si粗针+ a基体）共晶2硅铝明（ZL102）铸造变质0.5HF水溶液a枝晶+ (Si细小+ a )3硬铝(ZV12)淬火自然时效混合酸水溶液单相a固溶体4单相黄铜（H70）冷加工退火3%Fe3Cl+10%HCl单相a （李晶带）5双相黄铜（H80）铸造退火3%Fe3Cl+10%HCla + B6锡青铜（QSnlO）铸造3%Fe3Cl+10%HCla枝晶+ （ a + 6 ）共析体7

2、锡基巴氏合金ZChSnSbll-6铸造4%硝酸酒精a （黑基体）+B （白方块）+Cu3Sn白星状8铅基巴氏合金ZChSnSbl6-16-2铸造4%硝酸酒精(a+B)基+SnSb 白方块+C113sb针状三、概述一、非铁金属材料组织分析1、铝合金 铸造铝合金：应用最广泛的铸造合金为含有大量硅的铝合金，即所谓的硅铝明。典 型的硅铝明牌号为ZL102。含硅1113%成分在共晶成分附近，因而具有较好的铸造性能一 一流动性好，铸件致密，不容易产生铸造裂纹。铸造后几乎全部得到共晶组织即灰色的粗 大的针状的共晶硅分布在发亮的铝的a固溶体的基体上，这种粗大的针状硅晶体严重降低 合金的塑性为提高硅铝明的力学性

3、能，通常进行变质处理，即在浇注以前向合金溶液中加入占合 金重量23%的变质剂（常用2/3NaF+l/3NaCl）。处理后使共晶点从ll.6%Si右移。故使 原有合金变为了亚共晶组织，其组织为初生。固溶体枝晶（白色）及细的共晶体（a+Si） （黑底），由于共晶体中的硅呈细小圆形颗粒，因而使合金的强度和塑性提高。变形铝合金：硬铝是Al-Cu-Mg是时效合金，是主要的形变铝合金。由于它的强度 大与韧性高，故成为硬铝。在国外又称为杜拉铝。近代机械制造和飞机制造工业中得到广 泛应用。在合金中形成了 Cu Ah和CuMg AH这两个相在加热时均能深入合金的固溶体内， 并在随后的时效热处理过程中形成“富集区

4、“过渡相二是合金达到强化。而后者（S相） 在合金强化过程中的作用更大，因此，常把它成为强化相。硬铝的自然时效组织与淬火组织毫无区别，由不同方位的固溶体晶粒组成（在光学显 微镜下G, P区是无法辨认的），只能通过X光结构分析及电子衍射来证实。2、黄铜a单相黄铜：含锌在36%以下的黄铜属单相a固溶体，典型牌号有H70 （即三七黄 铜）。铸态组织：a固溶体成树枝状（用氯化铁溶液腐蚀后，直径主轴富铜，呈亮色，而枝 间富锌呈暗色），经变形和再结晶退火其组织为多边形晶体，有退火李晶。由于各个晶粒方 位不同，所以具有不同的颜色。退火的a黄铜能承受极大的塑性变形，可以进行冷加工。两相黄铜：含锌量为3645%的

5、黄铜为a+p两相黄铜，典型牌号有H60（即 四六黄铜）。在室温下8相较a相应的多，因而只能承受微量的冷态变形。但p相800以 上迅速软化，因此可以进行热加工。用3%FeCb+10%HCl水溶液腐蚀时，0相呈暗黑色，a相为白亮色。3、锡青铜铜与锡所组成的合金叫锡青铜，工业上大部分用于铸造。常用的锡青铜含锡量为314% 从CiiSn相图可知，铜锡合金间隔很宽，故易于产生偏析，且锡在铜中扩散困难，因此锡 青铜的实际组织与平衡状态相差很大。例如常用的QSnlO含10%Sn （应为单相a固溶体组 织）由于铸造时冷却较快，锡扩散困难，产生严重树枝偏析，最后凝固的树枝间含锡量高， 形成了（a + 3）共析体

6、。所以铸态下的组织为a固溶体及（a + 8）共析体。用3%FeCb+10%HCl水溶液腐蚀时，亮白色树干为富铜的a固溶体，外围较里部分 为含锡较高的a固溶体，树枝间隙处（其中有很细小的点）白亮部分是（a + 8 ）共析体。4、巴氏合金以锡铅等为基的抗磨轴承合金称为巴氏合金，此合金为易熔轴承合金，通常直接浇于 轴承套上，分锡基铅基轴承合金。锡基巴氏合金：主要有ZChSnll-6含ll%Sb、6%Cuo合金含量ll%Sb可以形成 软的a固溶体（睇在锡中的a固溶体）基体及少量嵌在基体上的8两相组织，铜的加入可 形成CiizSn,避免比重偏析产生。黑色基体a （软基）和具有方形和三角形的白色粗晶为 B

7、固溶体（硬质点），白色针状和星状的是化合物Cu2sli晶体，也是硬质杂质。这种轴承合 金摩擦系数小，硬度适中，疲劳抗力高，是一种优良的轴承合金，但价格较贵，只使用在 最重要的轴承上。铅基巴氏合金：ZChPbSnl6182是最常见的铅基轴承合金，属于过共晶合金，其组织： 白色块为初生B相（SnSb）。花纹状软基体是a （Pb） +B共晶体，白色针状基体是化合物 Cu2Sb, Ci12sb是合金中硬质点。这种轴承合金含锡量少，成本较低，铸造性能及耐磨性较 好，一般用于中低载荷的轴瓦。四、方法指导1、实验材料及设备金相显微镜 非铁金属金相样品一套2、实验步骤先观看幻灯片 分组进行，每人一台显微镜，对每个试样进行观察 比较黄铜（单相、两相黄铜）及锡铜的显微组织的特征 比较变质处理与未变质处理的硅铝明的显微组织比较锡基及铅基轴承合金的组织特征 将所观察到的合金组织，用示意图画出五、实验报告报告内容与要求见金属学及热处理实验报告