球墨铸铁ABC

球墨铸铁是指用球化剂处理铁液后，石墨呈球状的铸铁。由于具有高强度与高韧性、优异的耐磨性与耐腐蚀性、良好的铸造与加工性能等优势，球墨铸铁在汽车、机械制造、市政、工程机械等领域应用广泛。

球墨铸铁的优异性能源于其独特的组织结构：正常显微组织是细小且圆整的球状石墨加金属基体（基体组织可通过成分和热处理调整，如铁素体、珠光体、铁素体+珠光体等）。

球状石墨外貌近似球形，内部呈放射状，有明显的偏光效应。因而，在光学显微镜下采用正交偏振光照明，球状石墨会显示各相异性的十字特征。透射电镜（TEM）观察表明，石墨球是由许多角锥体组成的多晶体，石墨球面则是由许多石墨基面（0001）沿切面排列组成，每个角锥体的基面垂直于石墨球的直径，石墨的C轴呈辐射状指向球心。

左：球墨铸铁，未浸蚀，正交偏光照明；右：石墨球模型

由于二次结晶条件的影响，铁素体通常位于石墨球的周围，多以分散分布块状及网状形式存在。其中，“牛眼铁素体”是一种非常经典的球墨铸铁金相组织。简单来说，它指的是在石墨球周围形成一圈完整的铁素体环，基体其他部分则可能是珠光体或铁素体与珠光体的混合组织，因其形态像牛的眼睛而得名。牛眼铁素体的形成与较慢的冷却速度、较高的碳和硅含量及较多的石墨球数量有关。

球铁中的牛眼铁素体示例

球墨铸铁的常规金相制备要点

对球墨铸铁而言，金相检测是关键的质量控制手段。通过金相分析，可检测石墨的球化程度、大小及分布，以及基体组织特征等，为质量控制和工程应用提供依据。而提升球墨铸铁金相检测效率的关键因素，是实现高效、高质和高重复性的金相制样。

事实上，相对于普通黑色金属，球墨铸铁的金相制备有一定难度。在制样过程中，石墨相的碎裂、脱落或曳尾是经常会遇到的问题。相应地，为保留完整的石墨相，磨抛时应避免粗磨时磨料粒度过大、压力过高，同时避免使用长绒的抛光布。

球墨铸铁的全自动金相制备

与手动和半自动研磨抛光相比，全自动磨抛设备在球墨铸铁的试样制备中具有显著优势。在批量制备球墨铸铁样品时，可通过调整每个步骤的时间，工作盘及试样夹具的转速、方向，作用于试样上的力，磨抛介质的类型、用量等获得最佳制备参数，确保每次制备结果的高质量和高度一致性，消除了不同操作人员之间的技术差异。同时，在效率方面，可实现批量处理，减少了单样品的制备时间。这对于需要大量检测的现代化生产线来说，意味着质量检测效率的质的飞跃。

QATM Qpol 300 BOT全自动研磨抛光系统

以在全自动制样设备市场上占有率居首的QATM全自动研磨抛光系统Qpol 300 BOT为例，金相试样的磨光、超声清洗、抛光、冲洗干燥等一系列流程均可全自动运行，整个运行过程中无需人为干预控制。得益于其模块化的设计，可根据客户的个性化需求定制4-8个工位。

球墨铸铁全自动制备案例

在本案例中，镶嵌好的球墨铸铁样品（亦可不镶嵌）采用6x Ø 40 mm中心力夹具调平固定后，在Qpol 300 BOT全自动磨抛系统上进行研磨抛光。

预磨步骤采用P100粒度的氧化铝磨石，可快速磨平样品；Contero H精磨盘搭配9um金刚石悬浮液可替代多步砂纸研磨过程，有效简化制备流程；中等硬度丝织布Gamma+3um及Zeta短绒终抛布+1um金刚石悬浮液在去除前一步骤变形的同时有效避免拖拽石墨相。此外，由于球墨铸铁易腐蚀，全自动制备时步骤间的清洗尤其重要。Qpol 300 BOT的清洗工位可对样品进行可程序编辑的全自动酒精及超声波清洗，减少铸铁锈蚀几率。

如果分析的重点是石墨相，制备好的试样可不浸蚀直接观察。如也需关注基体中的铁素体、珠光体等组织，硝酸酒精是常用的浸蚀剂。

Qpol 300BOT自动化磨抛球墨铸铁样品的具体参数

下图是采用硝酸酒精溶液腐蚀后的制备效果，可观察到球墨铸铁最具代表性的球状石墨形态及含珠光体的基体组织。加λ灵敏色片后，可获得色彩鲜明的彩色金相组织，球状石墨各向异性的十字特征也可清晰地显现出来。

3%硝酸酒精溶液腐蚀，X100

3%硝酸酒精溶液腐蚀，加λ灵敏色片，X100

里程碑：

Qpol 300 BOT全自动研磨抛光系统

已成功出货100台！

我们很高兴与您分享一个重要的里程碑：全球第100台QATM Qpol 300 BOT全自动磨抛系统目前已顺利发货。这一成就彰显出该设备在全自动制样市场上得到广泛的认可，也将成为我们继续致力于为材料学与实验室技术开发更智能、更高效解决方案的强大动力。

弗尔德（上海）仪器设备有限公司隶属全球技术领先者-弗尔德集团旗下，提供最先进的样品处理与分析设备及解决方案。

旗下六大品牌：德国Retsch（莱驰）粉碎、研磨、筛分设备，德国Microtrac MRB（麦奇克莱驰）多功能粒度粒形分析仪，Carbolite（卡博莱特）烘箱、高温烘箱、箱式马弗炉、灰化炉、管式马弗炉、气氛马弗炉、真空马弗炉、高温马弗炉及工业定制炉，Eltra（埃尔特）碳/氢/氧/氮/硫元素分析仪，QATM（奥德镁）切割机、镶嵌机、磨抛机、硬度计，Erweka (艾维卡) 药品药剂测试设备。

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