钢的显微组织评定

1、钢的显微组织评定第一页，共四十五页。一、钢中非金属夹杂物含量的测定（GB/T10561-2005)标准适用范围：压缩比大于或等于3的轧制或锻制钢材原理：将所观察的视场与标准图谱对比，并分别对每类夹杂物进行评级，标准中的评级图片相当于100倍下纵向抛光面上的面积为0.5mm2 的正方形视场。夹杂物分五类：A：硫化物类，较宽范围形态比的单个灰色夹杂物，端部圆角B：氧化铝类，形态比小，沿轧制方向排成一排C：硅酸盐类，较宽范围形态比的单个深灰色，端部锐角D：球状氧化物，带角或圆形，形态比小，无规则分布DS：单颗粒球状，圆形或近似圆形，直径13m单颗粒夹杂每类夹杂物根据非金属夹杂物颗粒宽度的不同分为两个

2、系列，每个系列由表示夹杂物含量递增的六级图片组成第二页，共四十五页。A类硫化物，长度（L）用m表示：B类氧化铝，长度（L）用m表示：C类硅酸盐，长度（L）用m表示：D类球状氧化物，每个视场中的数量（n):DS类单颗粒球状氧化物，直径d用m表示：夹杂物级别评定：由夹杂物的测量值计算夹杂物的级别第三页，共四十五页。A类硫化物B类氧化铝第四页，共四十五页。C类硅酸盐D类球状氧化物DS类单颗粒球状氧化物第五页，共四十五页。通过其形状与上述五类夹杂物进行比较，并注明其化学特征。如：球状硫化物可作为D类夹杂物评定，试验报告中应注明Dsulf ,DCaS 球状硫化钙，DRES 表示球状稀土硫化物，DDuP表

3、示球状复相夹杂物。沉淀相类夹杂物：如硼化物、碳化物、碳氮化合物或氮化物的评定，可以根据它们的形态与上述五类夹杂物进行评定，并按上述的方法表示它们的化学特征。非传统类型夹杂物评定第六页，共四十五页。取样：沿钢材或零件的轧制或锻造方向通过中心取样；钢坯上切取的检验面应通过钢材（或钢坯）轴心的纵截面20mm10mm 钢材外表面到中心的中间位置的部分截面通过直径的截面的一半通过整个直径的截面，长度保证得到检验面积第七页，共四十五页。宽度1/4初的全厚度截面宽度和从钢板表面到中心之间的中心位置，检验面为钢板厚度的1/4截面检验面位于宽度1/4和从钢板表面到中心位置，检验面为钢板厚度的1/2截面第八页，共

4、四十五页。夹杂物评定方法：观察方法：在显微镜下采用下列两种方法之一进行检查：投影到毛玻璃上：必须保证放大1002（在毛玻璃上）。在毛玻璃投影屏上面或背后放一个清晰的边长为71mm的正方形塑料轮廓线，然后用正方形内的图像与标准图片比较用目镜直接观察：在显微镜的适当位置上放置下图所示试验网格以使在图像上试验网格内的面积是0.50mm2第九页，共四十五页。第十页，共四十五页。A法：检验整个抛光面，对每一类夹杂物，按细系和粗系记下与所检验面上最恶劣视场相符合的标准图片的级别数B法：检验整个抛光面，但可以通过研究，减少检验视场数，对试样做局部检验实际检验（抛光后未侵蚀）：每一个观察的视场与标准评级图谱对

5、比，如果一个视场处于两相邻标准图片之间时，应记录较低的一级。对于个别夹杂物或个别夹杂物，长度超过视场的边长（0.710mm)，或宽度或直径大于粗系最大值，作为超尺寸夹杂物评定，并分别记录，纳入该时常视场的评级为提高实际测量的再现性，可采用上图所示的透明网格或轮廓线非传统类夹杂物按与其形态最接近的A、B、C、D、DS类夹杂物评定对于A、B、C类夹杂物，纵向距离d40m，横向距离s 10m，一条夹杂物一个串（条）状夹杂物宽度不同，取最大宽度通则：第十一页，共四十五页。A类和C类夹杂物B类夹杂物第十二页，共四十五页。通则：用每个试样的级别以及在此基础上所得的每炉钢每类和每个宽度系列夹杂物的级别算术平

6、均值表示。A法：表示与每类夹杂物和每个宽度系列夹杂物最恶劣视场相符合的级别，e出现粗系的夹杂物，s出现细系的夹杂物 如：B1e, B2.5sB法：表示给定观察视场数（N）中每类夹杂物及每个宽度系列夹杂物在给定级别上的视场总数结果表示：第十三页，共四十五页。按照协议规定总级别( )或平均级别( )第十四页，共四十五页。试验报告：注：在特殊情况下，可采用大于100倍的放大倍率，但对标准图谱应采用同一放大倍率，并在试验报告中注明。第十五页，共四十五页。二、金属平均晶粒度测定法（GB/T6394-2002)晶粒度：指晶粒大小的量度，通常使用长度、面积或体积来表示不同方法的评定或测量晶粒大小显微晶粒度级

7、别指数G：N=2G-1 试样在放大100倍下，在645.16mm2 面积内包含的晶粒个数宏观晶粒度级别指数Gm ：N=2Gm -1 试样在1倍下，在645.16mm2 面积内包含的晶粒个数晶粒度级别指数本质晶粒度：在标准工艺条件下测量的晶粒度实际晶粒度：实际工艺条件处理下得到的晶粒度第十六页，共四十五页。试样的制备在交货状态的材料上切取，建议试样尺寸 圆形：10mm12mm;方形： 10mm 10mm切取试样应避开剪切、加热影响的区域晶粒度试样不允许重复热处理渗碳处理用试样应除去脱碳层和氧化层第十七页，共四十五页。奥氏体晶粒度的显示铁素体网法：适用于亚共析钢，碳含量为0.25%0.60%的碳素

8、钢和合金钢C%0.35% 90010加热C%0.35% 86010 加热 保温最少30min，空、水冷试样加热温度保持必要时间后，降温到73010，保温10min ，淬油或淬水，抛光，浸蚀，通过沿晶界分布的铁素体网显示奥氏体晶粒显示铁素体组织和铁素体晶粒的常用试剂： a:4ml硝酸+96ml乙醇 b：5g苦味酸+95ml乙醇 第十八页，共四十五页。氧化法：碳含量为0.25%0.60%的碳素钢和合金钢，预先抛磨，磨面朝上C%0.35% 90010加热C%0.35% 86010 加热 保温1小时，淬入水或盐水，根据情况，适当倾斜100 150研磨抛光，显示氧化层的奥氏体晶粒显示奥氏体被氧化的晶界所

9、用试剂：5ml盐酸+ 95ml乙醇 直接淬硬法：碳含量在1%以下的碳素钢和合金钢C%0.35% 90010加热C%0.35% 86010 加热 保温1小时，以能产生完全淬硬的冷却速度淬火，得M，磨抛侵蚀后显示M的原奥氏体晶粒形貌，侵蚀前可在23010回火显示马氏体组织和奥氏体晶粒的试剂：2g苦味酸+ 1g十三苯亚磺酸钠+ 100ml水1g苦味酸+ 5ml盐酸+95 ml乙醇第十九页，共四十五页。晶粒度的测定方法：1、比较法比较法：通过与标准系列评级图对比来评定平均晶粒度，存在0.5级偏差适于具有等轴晶粒的再结晶材料或铸态材料适合大多工业生产检验，如果第二相（或组元）基本上与基体晶粒大小相同由岛

10、状或片状组成，或者是第二相质点（晶粒）的数量少而尺寸又小的，并位于初生晶粒的晶界处四个系列的标准评级图：第二十页，共四十五页。评级图适用范围：第二十一页，共四十五页。使用与相应标准系列评级图相同的放大倍数，直接对比。将检测的晶粒图像与标准系列评级图投影到同一荧屏上，可提高评级精确度。当待测晶粒度超过标准系列图片所包括的范围或基准放大倍数（75、100倍）不能满足需要时，可采用教材中表4-5若采用其他放大倍数进行评定，将放大倍数M的待测晶粒图象与基准放大倍数Mb 的系列评级图片进行对比，评出的晶粒度级别G ,其显微晶粒度级别数G为： 1.1 显微晶粒度的评定：第二十二页，共四十五页。1.2宏观晶

11、粒度的评定对于特别粗大的晶粒，放大1倍，直接将有代表性的晶粒图象与系列评级图（非孪晶）和图和图（孪晶）进行比较评级，宏观晶粒度可用平均晶粒直径或GB/T6349-2002标准附录中的宏观晶粒度级别Gm 表示。当晶粒较小时，选用较高的放大倍数M进行宏观晶粒的评定，若评出的晶粒度级别数为 ，其宏观晶粒度级别数为： 第二十三页，共四十五页。通过计算给定面积网格内的晶粒数来测定晶粒度基体晶粒边界清晰可见，且第二相（组元）质点（晶粒）主要存在于基体晶粒之间而不在晶粒内时，将已知面积（5000mm2)的圆形测量网格置于晶粒图形之上，选用网格内至多能截获并不超过100个晶粒（建议50个）的放大倍数M（网格面

12、积大小以能覆盖基体晶粒为度），然后计算完全落在测量网格内的晶粒数N内和被网格切割的晶粒数N交，该面积范围内的晶粒计算为： 试样检测面上每平方毫米内晶粒数na: 晶粒度级别指数G:2、面积法第二十四页，共四十五页。3、截点法通过统计给定长度的测量网格上的晶界截点数P来测定晶粒度。对于非等轴晶粒，截点法即可用于分别测定三个相互垂直的方向晶粒度，也可计算出总体的平均晶粒度。分直线截点法和圆截点法。适用于面积法的条件均适用于截点法第二十五页，共四十五页。试样热处理的温度及时间显示晶粒边界的方法晶粒度级别数晶粒度报告（1）铁素体钢，除用渗碳法显示奥氏体晶粒度外，其它方法应报告如下内容：（2）奥氏体钢晶粒

13、显示方法晶粒度级别数（3）铜和铜合金晶粒显示方法晶粒度以毫米为单位按平均直径报出 “平均晶粒直径”检验面上所显示的晶粒平均“直径”第二十六页，共四十五页。晶粒度显示方法及晶粒度数值按相关的技术条件或供需双方协议要求报告（4）其它金属及合金（5）混合晶粒度应分别报告各种晶粒度及其所占面积百分比第二十七页，共四十五页。三、钢的显微组织评定方法（GB/T13299-1991)适用范围：低碳、中碳钢的钢板、钢带和型材的显微组织评定，其它钢种根据有关协议试样制备：一般采用冲、剪、锯等冷切割方式；低碳变形钢的珠光体、带状组织试样应取与变形方向相同的磨面；游离渗碳体和魏氏组织的取样磨面可以横向也可取纵向。抛

14、光、腐蚀后进行显微组织评定。第二十八页，共四十五页。评定游离渗碳体和珠光体的放大倍数为400（360450），评定带状组织和魏氏组织的放大倍数为100（95110）标准视场直径80mm评定采用与标准评级图相比较的方法深度约为钢板厚度10%的2个表面层不检查评级时应选择磨面上各视场中最高级别处进行评定评定结果以级别表示，级别特征在相邻2级之间，可付上半级，必要时应注明系列字母，如1A、3B显微组织评定方法第二十九页，共四十五页。评定含碳量小于或等于0.15%低碳退火钢中的游离渗碳体，是根据渗碳体的形状、分布及尺寸特征确定评定含碳量0.10%0.30%低碳变形钢中的珠光体，要根据珠光体的结构（粒状

15、、细粒状珠光体团或片状）、数量和分布特征确定评定珠光体钢中的带状组织，要根据带状铁素体数量增加，并考虑带状贯穿视场的程度、连续性和变形铁素体晶粒多少的原则确定评定珠光体钢过热后的魏氏组织，要根据析出的针状铁素体数量、尺寸和由铁素体网确定的奥氏体晶粒大小的原则确定显微组织评定原则试验记录试样编号、钢种、炉批号、规格、检验项目及评定结果，如照相时应注明放大倍数和浸蚀剂第三十页，共四十五页。四、钢的脱碳层深度测定法（GB/T224-1987)脱碳：金属表层上碳的损失，部分脱碳或全脱碳总脱碳：部分脱碳和全脱碳的总和总脱碳层深度：从产品表面到碳含量等于基体碳含量的那一点的距离测定方法总则：取决于产品脱碳

16、程度、显微组织、含碳量以及部件形状无明确规定时，用金相法试样在供货状态下检验，不需进一步热处理第三十一页，共四十五页。在光学显微镜下观察试样从表面到中心随着碳含量的变化而产生的组织变化。适用于具有退火（或铁素体-珠光体）组织的钢种，也可有条件地用于那些硬化、回火、轧制或锻制状态的产品1、金相法试样的选取和制备试验检验面垂直于产品纵轴小试样（如直径不大于25mm的圆钢，或边长不大于20mm的方钢），检测整个周边大试样（如直径大于25mm的圆钢，或边长大于20mm的方钢），截取试样同一截面的几个部分，以保证总检测周长不小于35mm，不要选取多边形产品的棱角处或脱碳极端深度的点按一般金相法进行磨制抛

17、光，试样边缘不得倒圆、卷边硝酸酒精腐蚀，显示钢的组织结构第三十二页，共四十五页。钢中组织差别：亚共析钢中以铁素体与其他组织组成的相对量变化来区分，过共析钢中以碳化物含量相对基体的变化区分借助测微目镜或直接在显微镜毛玻璃屏上测量从表面到其组织和基体组织已无区别的那一点距离对每一试样，在最深的均匀脱碳区一个视场内，应随机进行几次测量（至少5次），平均值为脱碳层深度对于轴承钢、工具钢，如技术条件中没有特殊规定，脱碳极端深度的点要排除。总脱碳层的测定：全脱碳层的测定：全脱碳层：试样表面脱碳后得到的全铁素体组织从表面测至有渗碳体或有珠光体出现的那一点，或测量产生全铁素体组织的深度为全脱碳层深度第三十三页

18、，共四十五页。在横截面试样上，沿垂直于表面方向的显微硬度梯度测定适用于脱碳层相当深但和淬火区厚度相比却又很小的亚共析、共析、过共析钢，可以避免由于淬火不完全所引起的硬度值波动，对低碳钢不准确试样的选取与制备与金相法一样，但试样腐蚀与否，以正确测定压痕尺寸为准，防止试样的过热为减少测量数据的分散性，尽可能大负荷，0.49N到4.9N之间，压痕之间的距离至少要为压痕对角线长度的2.5倍总脱碳层深度规定为从表面到已达到所要求硬度值的那一点的距离脱碳层深度的测量界限：由试样边缘测至技术条件规定的硬度处由试样边缘测至硬度值平稳处由试样边缘测至硬度值平稳处的某一百分数处2、硬度法2.1显微（维氏）硬度测量

19、法第三十四页，共四十五页。对不允许有脱碳层的产品，直接在试样的原产品表面上测定对允许有脱碳层的产品，在去除允许脱碳层的面上测定只用于判定产品是否合格2.2 洛氏硬度测量法2.3化学分析法测定碳含量在垂直于试样表面方向上的分布梯度，可用于钢的任何组织状态但试样应有恰当的几何形状（圆柱体或多面体），尺寸易机械加工，不需任何热处理用机械加工方法，平行于试样表面切取每隔0.1mm厚的试屑，注意防止任何污染，事先清除氧化膜分析含碳量，从表面一直测至含碳量达到规定数值的那一点距离作为脱碳层总深度。第三十五页，共四十五页。试样数目及取样部位测定方法脱碳层的深度脱碳层深度的结果以毫米表示，也可以单边脱碳层深度

20、占钢材直径（或厚度）的相对百分数来表示试验报告：第三十六页，共四十五页。五、中碳钢与中碳合金结构钢马氏体等级（JB/T9211-1999)适用于中碳钢与中碳合金结构钢整体淬火或淬火后200以下回火的马氏体组织的检验方法以及马氏体金相图片的比较法检验方法：按照GB/T13298-1991金相显微组织检验方法规定检验，并在金相显微镜下500观察5个以上视场与标准图片对比评级第三十七页，共四十五页。马氏体显微组织等级说明：马氏体等级显 微 组 织图 号12345678隐针马氏体，细针马氏体，铁素体不大于5%细针马氏体，板条马氏体细针马氏体，板条马氏体板条马氏体，细针马氏体板条马氏体，针状马氏体板条马

21、氏体，针状马氏体板条马氏体，粗针马氏体板条马氏体，粗针马氏体图1图2图3图4图5图6图7图8第三十八页，共四十五页。1级马氏体由于淬火温度低、淬裂变形倾向性小、晶粒小且有少量点状及小块铁素体，冲击韧性较大，但抗拉强度、耐磨性显著下降。适用于要求硬度、耐磨性、强度不太高的易淬裂及易变形的复杂薄壁件。24级马氏体硬度较高并有良好的耐磨性、抗拉强度，是机械零件常用的等级。56级马氏体为高温马氏体，具有较高的冲击韧性、屈服强度和抗拉强度。硬度及耐磨性与24级比较，并未见显著降低。适用于较大且要求硬化层较深的零件。 78级马氏体为过热组织，随着马氏体的长大，淬裂的可能性增加，耐磨性、冲击韧性下降。非特殊

22、要求，不应采用。 第三十九页，共四十五页。六、钢质模锻件金相组织评级图与评定方法（GB/T13320-2007)适用于经过调质处理、正火处理、等温正火处理、锻后控冷处理的结构钢模锻件不适用于锻件脱碳、过热、过烧等组织的评定第四十页，共四十五页。等温正火：将锻件加热到高于Ac3(或Ac1)的某一温度，保温一段时间后，控制冷却到珠光体相变区某一温度并等温保持一段时间，使奥氏体转变为珠光体型组织，然后在空气中冷却。锻后控冷：锻件在锻造成型后，利用余热通过控制锻件的冷却速度，使其得到珠光体加铁素体组织或贝氏体组织有效厚度：锻件各部位的壁厚不同时，如果按照某处壁厚确定加热时间可以保证热处理质量，则该处壁厚即为锻件的有效厚度基本术语第四十一页，共四十五页。第一组评级图，适用于中碳结构钢正火处理的锻件，以及中碳低合金非调质钢锻后控冷处理的锻件第二组评级图，适用于渗