铸铁的金相制备

铸铁的主要特点

铁是最多样化的金属之一，几个世纪以来一直是一种重要的建筑材料，用于从火车站、市场大厅到办公室和住宅的许多建筑物。

当与碳和其他元素混合时，铁就有了巨大的变化。铸铁这个术语是指含2.5- 4%碳和通常1- 3%硅的铁-碳-硅合金。在灰铸铁中，碳以石墨的形式存在;在白口铸铁中，它以碳化物铁和合金碳化物的形式存在。

铸铁具有良好的铸造性和可加工性，力学性能适中。由于其经济上的优势，铸铁在工业中得到了广泛的应用汽车，爱游戏ayxapp ．此外，特定的铸铁是海水泵外壳、轧机辊和土方设备部件的首选材料。

图1:等温球墨铸铁，Beraha彩色蚀刻(500倍，DIC)

铸铁金相制备的难点

在制备铸铁样品时，主要的挑战是保持石墨的原始形状和大小，以确保铸铁的微观结构的正确表示。

图4:灰铸铁鳞片石墨，抛光不足(Mag: 200倍)
图5:灰铁与鳞片石墨，显示正确的抛光(Mag: 200倍)

在显微镜下，石墨的图像是二维的。然而，它实际上是三维的。这意味着在研磨和抛光过程中，一定比例的石墨被切割得非常浅，在基体中只有微弱的支撑。因此，始终存在石墨不能完全保留的可能性，特别是非常大的薄片或片状结块。因此，石墨相不能总是被保留或很好地抛光。

在可锻铸铁中，石墨以莲座形或回火碳的形式存在。这是一种易碎的石墨形式，在金相制备过程中很难保留。

一个常见的制备错误是研磨后涂抹的基体金属去除不足，这可能会掩盖石墨的真实形状和大小。这在铁素体和奥氏体铸铁中尤其普遍，它们容易变形和刮伤。对于这些材料，彻底的抛光和最终的抛光是非常重要的。

大多数标准的铸铁显微检查是用100倍的放大镜进行的，这使得石墨呈现黑色。然而，需要更高的放大倍数来验证碳是否完全保留，因为抛光好的石墨是灰色的。

图6:抛光不足的石墨结节表面覆盖有涂抹的金属，蚀刻率为3% Nital (Mag: 200倍)
图7:正确的抛光显示了适合评估的石墨结节的形状和大小，蚀刻3% nitital (Mag: 200倍)

图8:抛光好的石墨薄片(大小500倍)

铸铁切割和安装的建议

• 合金白口铸铁非常坚硬(HV 600)，很难切割，特别是大块。尽管如此，金刚石切割砂轮不适合切割白口铸铁。相反，建议使用立方氮化硼车轮。
• 对于较大的断面，自动切割比人工切割效率更高。
• 对于切削带石墨的铸铁，建议根据铸铁的硬度选择氧化铝砂轮。

• 质量控制样品通常是拆装的。
• 对于失效分析样品，最好使用热压缩安装。
• 对于软至中硬铸铁，酚醛树脂(MultiFast建议使用LevoFast(三聚氰胺树脂与矿物和玻璃填料)，以获得最佳的边缘保留。
• 对于较硬的铸铁，用增强树脂(DuroFast)适合。

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铸铁清洗的建议

• 由于许多铸铁容易腐蚀，清洗必须快速，并应始终用冷水进行。但是，样品不能与水接触。
• 建议用乙醇彻底清洗，用强劲的暖风快速干燥。如果仍然存在腐蚀，请只使用无水酒精清洗和冲洗。

总结

铸铁是含2.5- 4%碳和1- 3%硅的黑色合金。铸铁金相制备的主要难点是保持石墨片状、球状或回火形态的真实形状和尺寸。特别是具有软铁素体基体的铸铁容易被涂抹，容易变形和划伤。

在研磨过程中，基质被涂抹在石墨上，除非随后进行非常彻底的金刚石抛光，否则石墨不会显示其真实形式。因此，建议用碳化硅箔/纸进行平面磨削，然后再用金刚石进行精磨抛光。最后用胶体二氧化硅进行简单的抛光是可选的。

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所有图片均由丹麦应用专家Birgitte Nielsen提供
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