CH03第四章组织评定

1、Email：1 1一、实一、实目的目的掌握金相试样制备的基本方法掌握金相试样制备的基本方法二、实验原理概述二、实验原理概述 光学金相显微分析的第一步是制备试样，将待观光学金相显微分析的第一步是制备试样，将待观察的试样表面磨制成光亮无痕的镜面，然后经过浸蚀察的试样表面磨制成光亮无痕的镜面，然后经过浸蚀才能分析组织形态。才能分析组织形态。机械工业出版社机械工业出版社 取样、镶嵌、磨制、抛光取样、镶嵌、磨制、抛光和浸蚀和浸蚀。 （1 1）取样的部位取样的部位(a)(a)失效零件失效零件 1.金相试样的切取金相试样的切取 取样的部位取样的部位 应具有代表性应具有代表性 截取的方法截取的方法 锯、车、铣

2、、刨等锯、车、铣、刨等 试样的尺寸试样的尺寸 一般一般15201020mm 轴上对比取样轴上对比取样 长裂纹处取样长裂纹处取样 淬火裂纹取样淬火裂纹取样 (b)(b)热处理后的零件热处理后的零件 环圈类零件取样环圈类零件取样 轴类零件取样轴类零件取样 齿轮类取样齿轮类取样 (c)从铸从铸、锻、锻件上取样件上取样 从铸件上取样从铸件上取样 锻件纵截面检查项目锻件纵截面检查项目 1 表面折叠表面折叠 2 碳化物分碳化物分布布 3 横向裂纹横向裂纹 4 变形晶变形晶粒粒 5 夹杂物夹杂物 6 带状组织带状组织 锻件横截面检查项目锻件横截面检查项目1 夹杂物分布夹杂物分布 2 组织及组织及晶粒大小晶粒

3、大小 3 表面氧化表面氧化脱碳脱碳 4 心部表面缺陷心部表面缺陷 (d)(d)供应态轧制材料供应态轧制材料 钢中非金属夹杂物取样部位示意图钢中非金属夹杂物取样部位示意图 钢棒（左）、钢管（右）脱碳层取样部位示意图钢棒（左）、钢管（右）脱碳层取样部位示意图 （2 2）试样截取方法试样截取方法硬度低于硬度低于30HRC可用锯、车、铣、刨等方可用锯、车、铣、刨等方法截取法截取 硬度大于硬度大于30HRC30HRC 可用水冷式砂轮切片机、钼丝可用水冷式砂轮切片机、钼丝切割机等方法截取切割机等方法截取 2.金相试样的镶嵌金相试样的镶嵌 XQ-2型金相试样镶嵌机型金相试样镶嵌机 金相试样机械镶嵌方法金相试

4、样机械镶嵌方法 3. 金相试样的磨制金相试样的磨制 （1）粗磨粗磨在砂轮机上用砂轮磨制在砂轮机上用砂轮磨制 正确错误（2）细磨细磨一般在一般在36种金相砂纸上进行种金相砂纸上进行 手工手工磨制过程中手腕动作磨制过程中手腕动作 单向磨制操作单向磨制操作 合合格格不不合合格格 磨面质量磨面质量 塑料盖塑料罩磨光盘电动机水 管 M-2型型金相试样预磨机金相试样预磨机 4.金相试样的抛光金相试样的抛光v 其目的是消除细磨时的微细磨痕，使磨面呈光亮无其目的是消除细磨时的微细磨痕，使磨面呈光亮无疵的镜面，抛光质量将直接影响到金相检验的结果。疵的镜面，抛光质量将直接影响到金相检验的结果。 v P-2型抛光机

5、型抛光机主要由电动机主要由电动机1、塑料、塑料盘盘2、抛光盘、抛光盘3、抛光织、抛光织物物4、套紧圈、套紧圈5、抛光罩、抛光罩6、电动机开关盒、电动机开关盒7和底和底座或支架、工作台面及座或支架、工作台面及抛光盘盖等组成。抛光盘盖等组成。其转其转速为速为1340r/min。 机械抛光机械抛光 抛光方法抛光方法 电解抛光电解抛光 化学抛光化学抛光 抛光操作过程及其应注意的事项：抛光操作过程及其应注意的事项： a) a) 添加抛光液状态添加抛光液状态 b) b) 初期抛光状态初期抛光状态 C)C)抛光过程中向中心加水抛光过程中向中心加水 d) d) 抛光时的试样转动抛光时的试样转动 e) e) 抛

6、光末期精抛状态抛光末期精抛状态 抛光操作过程及其应注意的事项：抛光操作过程及其应注意的事项： 甩尾现象甩尾现象 沾污现象沾污现象 抛光缺陷抛光缺陷 抛光后用水清洗抛光后用水清洗 热风机吹干热风机吹干 电解抛光设备及其原理电解抛光设备及其原理: : 5. 5. 金相试样显微组织的显示方法金相试样显微组织的显示方法 浸蚀法浸蚀法 擦蚀法擦蚀法 显示方法显示方法化学浸蚀法化学浸蚀法 擦蚀法擦蚀法 擦蚀法擦蚀法 擦蚀法擦蚀法 擦蚀法擦蚀法 物理显示法物理显示法化学浸蚀的原理：化学浸蚀的原理：是利用试剂对金属试样中各相或组是利用试剂对金属试样中各相或组织的浸蚀速度、着色能力不同，在抛光面上呈现出高织的浸

7、蚀速度、着色能力不同，在抛光面上呈现出高低不平的峰谷及色泽的差异，在可见光的垂直照射下，低不平的峰谷及色泽的差异，在可见光的垂直照射下，对光线的吸收和反射不同，从而显示出各种明暗不同对光线的吸收和反射不同，从而显示出各种明暗不同的组织来。的组织来。 纯金属及单相合金化学腐蚀的情况纯金属及单相合金化学腐蚀的情况 a a）Sn-SbSn-Sb合金合金 b b）珠光体组织）珠光体组织两相合金腐蚀的情况两相合金腐蚀的情况 浸蚀操作方法及步骤浸蚀操作方法及步骤 试试 样样 浸浸 蚀蚀 操操 作作铁铁素素体体组组织织 回回火火索索氏氏体体组组织织 水清洗水清洗热风机吹干热风机吹干正常浸蚀（上）与欠浸蚀（下

8、）的组织示意图正常浸蚀（上）与欠浸蚀（下）的组织示意图 2 2组织检验组织检验2 2组织检验组织检验2 2组织检验组织检验2 2组织检验组织检验2 2组织检验组织检验2 2组织检验组织检验3 3组织检验取样组织检验取样3 3组织检验取样组织检验取样图1 棒材 直径、边长：40mm 3 3组织检验取样组织检验取样图2 棒材 直径、边长：30mm 图3 棒材 直径、边长：3040mm 3 3组织检验取样组织检验取样图4 钢管3 3组织检验取样组织检验取样图5 钢丝取样示意图 3 3组织检验取样组织检验取样3 3组织检验取样组织检验取样3 3组织检验取样组织检验取样3 3组织检验取样组织检验取样3

9、3组织检验取样组织检验取样4 4钢中非金属夹杂物含量的测定钢中非金属夹杂物含量的测定4 4钢中非金属夹杂物含量的测定钢中非金属夹杂物含量的测定n内生夹杂物n外来夹杂物4 4钢中非金属夹杂物含量的测定钢中非金属夹杂物含量的测定nGBT 10561-2005标准列出三类夹杂物级别图n氧化物一类n硫化物及硅酸盐同列为一类n碳化物(每一类又按照夹杂物最严重的粗细分为两个系列，每个系列分5级，级别越高，表示夹杂物含量越多。评级时若不能评成整数，可以采用半级。)4 4钢中非金属夹杂物含量的测定钢中非金属夹杂物含量的测定n评级图片级别i从0.5级到3级，这些级别随着夹杂物的长度或串（条）状夹杂物的长度(A,

10、B,C类)，或夹杂物的数量(D类)，或夹杂物的直径(DS类)的增加而递增。n各类夹杂物类型与形态表各类夹杂物类型与形态表1。夹杂物系列划分界限见表。夹杂物系列划分界限见表2 。n具体夹杂物长度级别划分界限见表具体夹杂物长度级别划分界限见表3。各类夹杂物的宽。各类夹杂物的宽度划分界限见表度划分界限见表4。4 4钢中非金属夹杂物含量的测定钢中非金属夹杂物含量的测定表表1 各类夹杂物类型与形态各类夹杂物类型与形态表表2 夹杂物系列划分界限夹杂物系列划分界限4 4钢中非金属夹杂物含量的测定钢中非金属夹杂物含量的测定表表3 夹杂物级别划分界限夹杂物级别划分界限表表4 夹杂物级别划分界限夹杂物级别划分界限

11、4 4钢中非金属夹杂物含量的测定钢中非金属夹杂物含量的测定表表5 ISO4967-1998 和和ASTM E45-97 标准中夹杂物的最小长度标准中夹杂物的最小长度(或个数和直径或个数和直径)4 4钢中非金属夹杂物含量的测定钢中非金属夹杂物含量的测定表表6 ISO4967-1998 和和ASTM E45-97 标准中夹杂物的宽度和直径标准中夹杂物的宽度和直径4 4钢中非金属夹杂物含量的测定钢中非金属夹杂物含量的测定n夹杂物评定方法n投影到毛玻璃上n用目镜直接观察格子轮廓线或标线的测量网夹杂物评定的视场应夹杂物评定的视场应为边长为为边长为0.71mm(实实际面积为际面积为0.50mm2 ) 的正

12、方形视场。的正方形视场。在在100 倍下观察倍下观察, 采用投影采用投影法时法时,必须保证在毛玻璃上必须保证在毛玻璃上放大放大1002 倍倍,如果直接用如果直接用目镜观察目镜观察,则必须在适当位则必须在适当位置上放置试验网格置上放置试验网格,以使检以使检验的面积为验的面积为0. 50mm2 ,4 4钢中非金属夹杂物含量的测定钢中非金属夹杂物含量的测定nJK标准评级n将夹杂物分为A，B，C和D四个基本类型，它们分别是硫化物、氧化铝、硅酸盐和球状氧化物。每类夹杂物按照厚度和直径的不同又可分为细系和粗系两个系列，每个夹杂物由表示夹杂物数量递增的五级图片(15)组成。评定夹杂物级别时，允许评半级。结果

13、是用每个试样每类夹杂物最恶劣视场的级别数表示。评级方法可以有评级方法可以有GB和和ASTM JK4 4钢中非金属夹杂物含量的测定钢中非金属夹杂物含量的测定nASTM 评级标准nASTM标准评级图又称修改的JK图，评级图中夹杂物的分类，系列的划分均与JK评级标准图相同，但评级图由0.52.5组成，它适用于评定高纯度钢的夹杂物，常用于承受较大压延量的产品中如板材、管材和线材等。结果是用每类夹杂物不同级别的视场总数来表示。4 4钢中非金属夹杂物含量的测定钢中非金属夹杂物含量的测定5 55 5n概述概述n奥氏体晶粒的显示方法奥氏体晶粒的显示方法：n氧化法氧化法 ；n P网法；网法；nF（或（或Fe3C

14、）网法；）网法；n渗碳法；渗碳法；n淬硬件在淬硬件在250回火法；回火法；n加热缓冷法加热缓冷法n 奥氏体晶粒度的评定：奥氏体晶粒度的评定：n比较法；比较法；n计算法计算法bMM.式中QQGGlg64396评级图，孪晶 GS 3 100X评级图，孪晶 GS 0.090 75X评级图，A GS 3 100X每个样上测三次取其弦长平均值，即每个样上测三次取其弦长平均值，即d=总长度总长度/晶粒总晶粒总个数。然后由个数。然后由d值查晶粒度号与弦的平均长度的值查晶粒度号与弦的平均长度的关系表关系表即可得知晶粒度级。即可得知晶粒度级。d1=长度长度/晶粒个数晶粒个数d2=长度长度/晶粒个数晶粒个数d3=

15、长度长度/晶粒个数晶粒个数晶粒弦平均长度（晶粒弦平均长度（d，单位，单位mm ）的计算方法）的计算方法d=注：氧化方法处理后，晶界呈黑色网状注：氧化方法处理后，晶界呈黑色网状钢种一定，加热温度升高，则晶粒尺寸增大钢种一定，加热温度升高，则晶粒尺寸增大粒度号计算的晶粒平均直径(mm)弦的平均长度(mm)一个晶粒的平均面积(mm2)在1mm3内晶粒的平均数量-31.0000.87511-20.7130.6500.52.8-10.5000.4440.25800.3530.3130.12522.610.2500.2220.06256420.1770.1570.031218130.1250.1110.0

16、15651240.0880.07830.00781144850.0620.05530.00390409660.0440.03910.001951158570.0300.02670.000983238180.0220.01960.000499268290.01560.01380.00024262144100.01100.00980.000122741458110.00780.00680.0000612107263120.00550.00480.0001316010518调整金相原始金相手工绘制自动计算6 66 66 66 6级别 组 织 特 征 A系列 B系列 C系列0 l 2游离渗碳体呈尺寸2

17、mm的粒状，均匀分布游离渗碳体呈尺寸5 mm的粒状，均匀分布于铁素体晶内和晶粒间 游离渗碳体趋于网状，包围铁素体晶粒周边1/6 游离渗碳体呈点状或小粒状，趋于形成单层链状 游离渗碳体呈尺寸2mm的颗粒，组成单层链状游离渗碳体呈尺寸3mm 的颗粒，组成单层或双层链状 游离渗碳体呈点状或小粒状均匀分布，略有变形方向取向游离渗碳体呈尺寸2mm的颗粒，具有变形方向取向 游离渗碳体呈尺寸2mm的颗粒，略有聚集，有变形方向取向6 6级别组 织 特 征 A系列 B系列 C系列3 4 5 游离渗碳体呈网状，包围铁素体晶粒周边达1/3 游离渗碳体呈网状，包围铁素体晶粒周边达2/3 游离渗碳体沿铁素体晶界构成连续

18、或近于连续的网状 游离渗碳体呈尺寸5 mm的颗粒，组成单层或双层链状 游离渗碳体呈尺寸5 mm的颗粒，组成双层及3层链状，穿过整个视场 游离渗碳体呈尺寸5 mm的粗大颗粒，组成宽的多层链状，穿过整个视场 游离渗碳体呈尺寸3mm颗粒的聚集状态和分散带状分布，带状沿变形方向伸长 游离渗碳体呈尺寸5 mm的颗粒，组成双层及3层链状，穿过整个视场 游离渗碳体呈尺寸5 mm的粗大颗粒，组成宽的多层链状，穿过整个视场 注：各种游离渗碳体在视场中同时出现时，应以严重者为主，适当考虑次要者。 6 66 6级别 组 织 特 征 A系列 B系列 C系列 0 1 2 3 4 5 尺寸2 mm的粒状珠光体，均匀或较均

19、匀分布在变形方向上有线度不大的粒状珠光体粒状珠光体呈聚集态沿变形方向不均匀分布粒状珠光体聚集块较大，沿变形方向取向 一条连续的及几条分散的粒状珠光体呈带状分布 粒状珠光体呈明显的带状分布 细粒状珠光体团均匀分布 少量细粒状珠光体团沿变形方向分布，无明显带状 较大细粒状珠光体团沿变形方向分布 较大细粒状珠光体团呈条带状分布 细粒状珠光体团和局部片状珠光体呈条带状分布 粒状珠光体及粗片状珠光体呈明显的条带状分布(条带的宽度应1/5视场直径) 不大的细片状珠光体团均匀分布 较大的细片状珠光体团较均匀分布，略呈变形方向取向 细片状珠光体团的大小不均匀，呈条带状分布 细片状珠光体聚集为大块，呈条带状分布

20、 连续的一条或分散的几条细片状珠光体带，穿过整个视场 粗片状珠光体连成宽带状,穿过整个视场6 66 6级别 组 织 特 征 A系列 B系列 C系列0 1 2 3 4 5 等轴的铁素体晶粒和少量的珠光体，没有带状 组织的总取向为变形方向，带状不很明显 等轴铁素体晶粒基体上有12条连续的铁素体带 等轴铁素体晶粒基体上有几条连续的铁素体带穿过整个视场等轴铁素体晶粒和较粗的变形铁素体晶粒组成贯穿视场的交替带 等轴铁素体晶粒和大量较粗的变形铁素体晶粒组成贯穿视场的交替带 均匀的铁素体珠光体组织，没有带状 组织的总取向为变形方向，带状不很明显 等轴铁索体晶粒基体上有12条连续的和几条分散的等轴铁素体带 等

21、轴晶粒组成几条连续的贯穿视场的铁素体珠光体交替带 等轴晶粒和一些变形晶粒组成贯穿视场的铁素体珠光体均匀交替带 变形晶粒为主构成贯穿视场的铁素体珠光体不均匀交替带 均匀的铁素体珠光体组织，没有带状 铁素体聚集，沿变形方向取向，带状不很明显 等轴铁素体晶粒基体上有l一2条连续的和几条分散的等轴铁素体珠光体带 等轴晶粒组成的几条连续铁素体珠光体交替的带，穿过整个视场 等轴晶粒和一些变形晶粒组成贯穿视场的铁素体珠光体均匀交替带 变形晶粒为主构成贯穿视场的铁素体珠光体不均匀交替带6 66 6级别 组 织 特 征 A系列 B系列0 12 345 均匀的铁素体和珠光体组织，无魏氏组织特征 铁素体组织中，有呈

22、现不规则的块状铁素体出现 呈现个别针状组织区 由铁素体网向晶内生长，分布于晶粒内部的细针状魏氏组织 明显的魏氏组织 粗大针状及厚网状的非常明显的魏氏组织 均匀的铁素体和珠光体组织，无魏氏组织特征 铁素体组织中出现碎块状及沿晶界铁素体网的少量分叉 出现由晶界铁素体网向晶内生长的针状组织 大量晶内细针状及由晶界铁素体网向晶内生长的针状魏氏组织 大量的由晶界铁素体网向晶内生长的长针状的明显的魏氏组织 粗大针状及厚网状的非常明显的魏氏组织7 77 77 77 77 77 77 77 7轧制全珠光体合金钢显微组织无明显脱碳的实例 7 7在轧制的全珠光体合金显微组织内部分脱碳 7 7经过热处理的合金钢显微

23、组织(全马氏体)无脱碳的实例 7 7经过热处理的合金钢马氏体组织试样表面部分脱碳的实例 7 7经过热处理的合金钢马氏体组织内完全脱碳(游离铁素体区域1至2)和部分脱碳(黑暗区域2至3) 的实例。总脱碳深度为完全脱碳和部分脱碳深度的总和(1至3)。 7 7球化处理碳素工具钢部分脱碳实例。部分脱碳区域比基体含有较少的碳化物， 大多数的碳化物是片状的而不是球状的。表面白色层是为保护边缘而采用的化学镀镍层 7 77 7 铝合金相图的一般类型 变形铝合金又可以分为两类： （1）不能用热处理强化的铝合金 成分在F点左边的铝合金。其常用的强化方法是冷加工变形，如冷轧、压延等工艺。（2）能用热处理强化的铝合金

24、 铝合金的成分在F点与D点之间。可进行热处理强化。四、变形铝合金四、变形铝合金变形铝合金常由冶金厂加工成各种规格的型材（板、带、线、管等）产品供应市场。 1、防锈铝合金 成分：防锈铝主要指Al-Mn系，Al-Mg 系合金。热处理：这类铝合金不能用热处理强化，只能通过冷变形方法强化。性能：这类铝合金，其耐蚀性好，故称防锈铝。并具有适中的强度、优良的塑性和良好的焊接性。应用：常用来制造高耐蚀性薄板容器（如油箱）、防锈蒙皮及受力小、质量轻、耐蚀的制品与结构件（如管道、窗框、灯具等），常用牌号有5A05。 Al-si 二元合金的铸态组织 变质处理变质处理后后，100未变质，未变质，500变质剂对Al-si相图影响 2牌号CuMgMnZnLY113.84.80.40.80.40.80.30LY123.94.91.21.80.30.90.30 2LY12固溶化处理加自然/人工时效正常显微组织在固溶体基体上均匀分布S相和相LY12固溶化处理加自然/人工时效淬火过程中强化相沿晶界大量析出 5403.5/20min水冷处理后的组织时晶界变粗及三角晶区更为明显 纯铜管纯铜管黄铜力学性能随Zn变化的关系 (a) 单相黄铜单相黄铜 相相 Cu-Zn合金的显微组织合金的显微组