金相检验第十单元非铁金属金相检验课件

《金相检验》第十单元

非铁金属金相检验《金相检验》第十单元非铁金属金相检验内容导入：随着现代化交通工具、通信设施和科学技术的迅速发展，非铁材料的应用日趋广泛，也被各行各业的研究人员所重视。非铁金属材料包括铝合金、铜合金、镁合金、钛合金、以及粉末冶金制品、硬质合金等性质完全不同的材料。内容导入：随着现代化交通工具、通信设施和科学技术的内容提要模块一铝及铝合金的金相检验模块二铜及铜合金的金相检验内容提要模块一铝及铝合金的金相检验模块一

铝及铝合金的金相检验模块一铝及铝合金的金相检验铝合金按成型方法分为铸造铝合金和变形铝合金两大类，如图10-1所示。铸造铝合金的AL-Si系、Al-Cu系、Al-Mg系等；变形铝合金的防锈铝、硬铝、锻铝、超硬铝等。图10-1二元铝合金的典型相图及铝合金的分类示意图铝合金按成型方法分为铸造铝合金和变形铝合金两大类，如图10-铝及铝合金的金相检验主要包括宏观检验和微观检验两大部分。

宏观检验包括断口检验和低倍检验两种方法。1．针孔度检验图10-3为铝合金的针孔度检验试样。图10-3铝合金针孔度检验试样铝及铝合金的金相检验主要包括宏观检验和微观检验两大部分。宏2.宏观缺陷检验铝合金中宏观缺陷检验，可参照GB/T3246.2-2000《变形铝及铝合金制品低倍组织检验方法》进行检验。3．宏观晶粒度检验GB/T3246.2-2000中规定了断口检验方法和制品的晶粒度检验方法。4.

氧化膜缺陷检验氧化膜在低倍试样上呈短线状裂缝，多集中于最大变形部位，并沿金属流线方向分布，如图10-4所示。图10-42A50合金低倍组织上的氧化膜——“小分层”（箭头所示）2.宏观缺陷检验图10-42A50合金低倍组织上的氧化5粗晶环检验淬火处理后的挤压制品横向低倍试样上，沿制品周边出现的粗大再结晶晶粒组织区，称粗晶环。单孔挤压呈环形，多孔挤压呈月牙形，如图10-5所示，检验时通常测定试样截面粗晶环的深度尺寸。图10-52A12合金的粗晶环5粗晶环检验图10-52A12合金的粗晶环铸造铝硅合金的变质检验a）未变质100×b）变质后300×图10-6ZL102的金相组织铸造铝硅合金的过烧检验可按照JB/T7946.2-1999《铸造铝合金金相铸造铝硅合金过烧》标准进行。铸造铝硅合金的变质检验a）未变质100×b）变质后300变形铝合金的微观检验1.变形强化铝合金的相鉴别

FeAl3相呈针状或细条状，初生Al12Fe3Si呈枝条状，共晶Al12Fe3Si呈骨架状。经变形加工后，杂质相被破碎沿压延方向呈不连续的条带状排列，组织呈变形纤维状，杂质相分布其中不易发现，见图10-7b和图10-8b。a）半连续铸造状态400×b）冷轧材210×图10-75A06合金的金相组织

混合酸水溶液侵蚀变形铝合金的微观检验FeAl3相呈针状或细条状，初生Al12a）半连续铸造状态b）热轧板材图10-83A21合金的金相组织210×10%NaOH水溶液侵蚀在实际中，由于冷却速度以及杂质的影响，组织中会出现（α+Al6Mn）共晶及粗大片状Al6(MnFe)如图10-8所示。a）半连续铸造状态b）热轧板材图10-83A21合金的当分别用25%HNO3水溶液（室温）和10gNaOH+100ml水溶液侵蚀3～5秒后，CuAl2的颜色变为铜红色(图10-9中的2，图10-10中的1)。S（CuMgAl2）相与α（Al）组成的共晶组织未侵蚀时呈灰黄色蜂窝状，经25%HNO3水溶液侵蚀后变为黑褐色(图10-9中的1，图10-10中的2)。图10-92A12合金的金相组织320×

25%HNO3水溶液侵蚀半连续铸造状态图10-102A02合金的金相组织320×

25%HNO3水溶液侵蚀半连续铸造状态

2.硬铝的相鉴别硬铝是铝-铜-镁系列的时效强化合金，一般还加有少量的锰。当分别用25%HNO3水溶液（室温）和10gNaOH+1003.锻铝的相鉴别

锻造铝合金为铝-镁-硅-铜系合金。Mg2Si相，粗晶呈多角形，共晶呈多角形。实际生产的半连续铸造铸锭，经25%HNO3、0.5%HF混合酸水溶液侵蚀呈黑色（图10-11a的2）。铸锭经均匀化后，还残存一部分枝晶状组织，并在基体上有条状的Mg2Si析出物和含Mn相的分解质点（图10-11b中的2）。（FeMnSi）Al6相，浅灰色呈骨骼状（图10-11a中的1，图10-11b中的1）。a）半连续铸造状态b)490℃均匀化12小时空冷图10-112A14合金的金相组织210×混合酸水溶液侵蚀3.锻铝的相鉴别Mg2Si相，粗晶呈多角形，共晶呈多角形4.变形铝合金的过烧检验

过烧是铝合金制品在热处理（均匀化、淬火）加热时，因仪表失灵或操作不当，使炉温超过合金中最低共晶温度，造成该共晶组织复熔的结果。开始过烧时主要是晶界不光滑（图10-12a）,严重过烧时晶界普遍复熔和出现三角晶界（图10-12b）。b)严重过烧a)开始过烧图10-122A12合金的过烧组织特征200×4.变形铝合金的过烧检验b)严重过烧a)开始过烧图10-为提高硬铝合金的耐腐蚀性能，一般采用轧制工艺包覆纯铝，因而在热处理淬火加热时保温时间太长，会使基体合金中Cu原子向包铝层中扩散，在包铝层中出现须状组织，如图10-13所示。图10-132A12T4板材包铝层中的Cu扩散150×混合酸水溶液侵蚀为提高硬铝合金的耐腐蚀性能，一般采用轧制工艺包覆纯铝，因而在模块二

铜及铜合金的金相检验模块二铜及铜合金的金相检验传统的铜合金分类方法，可分为紫铜、黄铜、青铜和白铜四大类。根据加工方法不同，又可分为铸造铜合金和形变铜合金。一、紫铜的金相组织紫铜的基本相组成为α单相组织，含氧后出现Cu2O颗粒，含量较多时沿晶界形成共晶网络，铸态组织特征，见图10-14。图10-14紫铜中的（Cu+Cu2O）传统的铜合金分类方法，可分为紫铜、黄铜、青铜和白铜四大类。根含硫后出现Cu2S颗粒，呈网状分布于基体上，见图10-15。图10-16为T2纯铜半连续铸造的铸锭低倍组织。图10-15硫铜铸态组织200×抛光态颗粒状Cu2S呈网状分布于α相基体图10-16T2纯铜铸锭低倍组织1/3×边缘较细柱状晶，中心较粗等轴晶含硫后出现Cu2S颗粒，呈网状分布于基体上，见图10-15。紫铜经加工退火后，为完全再结晶组织，见图10-17。图10-17T2纯铜再结晶退火组织120×紫铜经加工退火后，为完全再结晶组织，见图10-17。图10-无氧铜含氧量检验纯铜中氧含量评定可以参照YS/T335-2009《无氧铜氧含量金相检验方法》进行。图10-18为标准氧含量图判定级别图。1级晶界无裂纹2级晶界个别裂纹

3级晶界有局部不连续裂纹4级晶界有连续裂纹5级晶界有严重连续裂纹图10-18标准氧含量图无氧铜含氧量检验1级晶界无裂纹2级晶界个别裂纹3级晶界有局通常也可采用金相抛光状态的试样通过比较法或定量金相测定紫铜的含氧量，图10-19为紫铜在抛光态不同含氧量的特征图。a含氧量0.035%

b含氧量0.09%图10-19紫铜抛光态的含氧量200×通常也可采用金相抛光状态的试样通过比较法或定量金相测定紫铜的二、黄铜的金相组织

Cu-Zn二元合金相图见图10-20，其组织为α固溶体。单相α黄铜的铸态组织具有明显的树枝晶及偏析特征，枝轴含铜量较高，难侵蚀，在显微镜下色泽发亮；枝间含锌量较高，易侵蚀，色泽发暗，见图10-21。图10-20Cu-Zn合金相图10-21H90黄铜的铸态组织120×二、黄铜的金相组织Cu-Zn二元合金相图见图10-20，铸态α+β两相黄铜在凝固过程中先析出β晶粒，冷却时由β相析出α，两相之间存在位向关系，常表现为魏氏组织的特征。冷速越快，α相越细。用三氯化铁盐酸水溶液侵蚀时，α相因含铜量较高不易腐蚀，明场下呈亮白色，β相易受腐蚀，颜色较深，如图10-22所示。经热变形后，其组织为具有带状分布特点的α相加β相，其中α晶粒内有孪晶，如图10-23所示，图中等轴孪晶的晶粒为α相，黑色链条状为β相。图10-22双相黄铜的魏氏组织图10-23热轧H62黄铜的金相组织120×铸态α+β两相黄铜在凝固过程中先析出β晶粒，冷却时由β相析出黄铜的金相检验1.黄铜的应力腐蚀倾向评定黄铜制品应力腐蚀倾向的评定一般采用氨熏法或硝酸汞检测法。2.黄铜的的晶粒度检验铜及铜合金晶粒度评定可参照YS/T347-2004《铜及铜合金平均晶粒度测定方法》进行。该标准规定了用比较法、面积法和截距法测定铜及铜合金晶粒度的具体方法，通常测定可以用比较法。黄铜的金相检验青铜是指除紫铜、黄铜、白铜、以外的各类铜合金，常见的青铜有锡青铜、铝青铜和铍青铜等。

1.锡青铜

铸态组织常为树枝状α固溶体及（α+δ）共析组织。见图10-24。三、青铜的金相检验图10-24半连续铸造QSn8-0.4合金青铜是指除紫铜、黄铜、白铜、以外的各类铜合金，常见的青铜有锡2.铝青铜

铝青铜中含铝量较低时，在一般铸造冷速下得到单相α组织，含铝量质量分数8%-9%时，铸态组织中就会出向（α+γ2）共析体，分布于α晶粒间，见图10-25。图10-25

QAl9-2合金的铸态组织2.铝青铜图10-25QAl9-2合金的铸态组织

3.铍青铜铸态显微组织为枝晶状α铜和蓝灰色铍金属间化合物粒子。在随后的冷却过程中β相共析转变为α和γ2，见图10-26，图中黑色部分为（α+γ2）共析体。图10-26

QBe2.0合金的铸态组织3.铍青铜图10-26QBe2.0合金的铸态组织1．非铁金属材料常用的有哪几种？2．铝合金如何分类？3．铸造铝合金共有哪几大类？4．什么叫变质处理？起到何种作用？5．变形铝合金如何分类？与铸造铝合金在显微组织中有何明显区别？6．黄铜的应力腐蚀倾向如何评定？【想一想】1．非铁金属材料常用的有哪几种？【想一想】谢谢观赏！谢谢观赏！《金相检验》第十单元

非铁金属金相检验《金相检验》第十单元非铁金属金相检验内容导入：随着现代化交通工具、通信设施和科学技术的迅速发展，非铁材料的应用日趋广泛，也被各行各业的研究人员所重视。非铁金属材料包括铝合金、铜合金、镁合金、钛合金、以及粉末冶金制品、硬质合金等性质完全不同的材料。内容导入：随着现代化交通工具、通信设施和科学技术的内容提要模块一铝及铝合金的金相检验模块二铜及铜合金的金相检验内容提要模块一铝及铝合金的金相检验模块一

铝及铝合金的金相检验模块一铝及铝合金的金相检验铝合金按成型方法分为铸造铝合金和变形铝合金两大类，如图10-1所示。铸造铝合金的AL-Si系、Al-Cu系、Al-Mg系等；变形铝合金的防锈铝、硬铝、锻铝、超硬铝等。图10-1二元铝合金的典型相图及铝合金的分类示意图铝合金按成型方法分为铸造铝合金和变形铝合金两大类，如图10-铝及铝合金的金相检验主要包括宏观检验和微观检验两大部分。

宏观检验包括断口检验和低倍检验两种方法。1．针孔度检验图10-3为铝合金的针孔度检验试样。图10-3铝合金针孔度检验试样铝及铝合金的金相检验主要包括宏观检验和微观检验两大部分。宏2.宏观缺陷检验铝合金中宏观缺陷检验，可参照GB/T3246.2-2000《变形铝及铝合金制品低倍组织检验方法》进行检验。3．宏观晶粒度检验GB/T3246.2-2000中规定了断口检验方法和制品的晶粒度检验方法。4.

氧化膜缺陷检验氧化膜在低倍试样上呈短线状裂缝，多集中于最大变形部位，并沿金属流线方向分布，如图10-4所示。图10-42A50合金低倍组织上的氧化膜——“小分层”（箭头所示）2.宏观缺陷检验图10-42A50合金低倍组织上的氧化5粗晶环检验淬火处理后的挤压制品横向低倍试样上，沿制品周边出现的粗大再结晶晶粒组织区，称粗晶环。单孔挤压呈环形，多孔挤压呈月牙形，如图10-5所示，检验时通常测定试样截面粗晶环的深度尺寸。图10-52A12合金的粗晶环5粗晶环检验图10-52A12合金的粗晶环铸造铝硅合金的变质检验a）未变质100×b）变质后300×图10-6ZL102的金相组织铸造铝硅合金的过烧检验可按照JB/T7946.2-1999《铸造铝合金金相铸造铝硅合金过烧》标准进行。铸造铝硅合金的变质检验a）未变质100×b）变质后300变形铝合金的微观检验1.变形强化铝合金的相鉴别

FeAl3相呈针状或细条状，初生Al12Fe3Si呈枝条状，共晶Al12Fe3Si呈骨架状。经变形加工后，杂质相被破碎沿压延方向呈不连续的条带状排列，组织呈变形纤维状，杂质相分布其中不易发现，见图10-7b和图10-8b。a）半连续铸造状态400×b）冷轧材210×图10-75A06合金的金相组织

混合酸水溶液侵蚀变形铝合金的微观检验FeAl3相呈针状或细条状，初生Al12a）半连续铸造状态b）热轧板材图10-83A21合金的金相组织210×10%NaOH水溶液侵蚀在实际中，由于冷却速度以及杂质的影响，组织中会出现（α+Al6Mn）共晶及粗大片状Al6(MnFe)如图10-8所示。a）半连续铸造状态b）热轧板材图10-83A21合金的当分别用25%HNO3水溶液（室温）和10gNaOH+100ml水溶液侵蚀3～5秒后，CuAl2的颜色变为铜红色(图10-9中的2，图10-10中的1)。S（CuMgAl2）相与α（Al）组成的共晶组织未侵蚀时呈灰黄色蜂窝状，经25%HNO3水溶液侵蚀后变为黑褐色(图10-9中的1，图10-10中的2)。图10-92A12合金的金相组织320×

25%HNO3水溶液侵蚀半连续铸造状态图10-102A02合金的金相组织320×

25%HNO3水溶液侵蚀半连续铸造状态

2.硬铝的相鉴别硬铝是铝-铜-镁系列的时效强化合金，一般还加有少量的锰。当分别用25%HNO3水溶液（室温）和10gNaOH+1003.锻铝的相鉴别

锻造铝合金为铝-镁-硅-铜系合金。Mg2Si相，粗晶呈多角形，共晶呈多角形。实际生产的半连续铸造铸锭，经25%HNO3、0.5%HF混合酸水溶液侵蚀呈黑色（图10-11a的2）。铸锭经均匀化后，还残存一部分枝晶状组织，并在基体上有条状的Mg2Si析出物和含Mn相的分解质点（图10-11b中的2）。（FeMnSi）Al6相，浅灰色呈骨骼状（图10-11a中的1，图10-11b中的1）。a）半连续铸造状态b)490℃均匀化12小时空冷图10-112A14合金的金相组织210×混合酸水溶液侵蚀3.锻铝的相鉴别Mg2Si相，粗晶呈多角形，共晶呈多角形4.变形铝合金的过烧检验

过烧是铝合金制品在热处理（均匀化、淬火）加热时，因仪表失灵或操作不当，使炉温超过合金中最低共晶温度，造成该共晶组织复熔的结果。开始过烧时主要是晶界不光滑（图10-12a）,严重过烧时晶界普遍复熔和出现三角晶界（图10-12b）。b)严重过烧a)开始过烧图10-122A12合金的过烧组织特征200×4.变形铝合金的过烧检验b)严重过烧a)开始过烧图10-为提高硬铝合金的耐腐蚀性能，一般采用轧制工艺包覆纯铝，因而在热处理淬火加热时保温时间太长，会使基体合金中Cu原子向包铝层中扩散，在包铝层中出现须状组织，如图10-13所示。图10-132A12T4板材包铝层中的Cu扩散150×混合酸水溶液侵蚀为提高硬铝合金的耐腐蚀性能，一般采用轧制工艺包覆纯铝，因而在模块二

铜及铜合金的金相检验模块二铜及铜合金的金相检验传统的铜合金分类方法，可分为紫铜、黄铜、青铜和白铜四大类。根据加工方法不同，又可分为铸造铜合金和形变铜合金。一、紫铜的金相组织紫铜的基本相组成为α单相组织，含氧后出现Cu2O颗粒，含量较多时沿晶界形成共晶网络，铸态组织特征，见图10-14。图10-14紫铜中的（Cu+Cu2O）传统的铜合金分类方法，可分为紫铜、黄铜、青铜和白铜四大类。根含硫后出现Cu2S颗粒，呈网状分布于基体上，见图10-15。图10-16为T2纯铜半连续铸造的铸锭低倍组织。图10-15硫铜铸态组织200×抛光态颗粒状Cu2S呈网状分布于α相基体图10-16T2纯铜铸锭低倍组织1/3×边缘较细柱状晶，中心较粗等轴晶含硫后出现Cu2S颗粒，呈网状分布于基体上，见图10-15。紫铜经加工退火后，为完全再结晶组织，见图10-17。图10-17T2纯铜再结晶退火组织120×紫铜经加工退火后，为完全再结晶组织，见图10-17。图10-无氧铜含氧量检验纯铜中氧含量评定可以参照YS/T335-2009《无氧铜氧含量金相检验方法》进行。图10-18为标准氧含量图判定级别图。1级晶界无裂纹2级晶界个别裂纹

3级晶界有局部不连续裂纹4级晶界有连续裂纹5级晶界有严重连续裂纹图10-18标准氧含量图无氧铜含氧量检验1级晶界无裂纹2级晶界个别裂纹3级晶界有局通常也可采用金相抛光状态的试样通过比较法或定量金相测定紫铜的含氧量，图10-19为紫铜在抛光态不同含氧量的特征图。a含氧量0.035%

b含氧量0.09%图10-19紫铜抛光态的含氧量200×通常也可采用金相抛光状态的试样通过比较法或定量金相测定紫铜的二、黄铜的金相组织

Cu-Zn二元合金相图见图10-20，其组织为α固溶体。单相α黄铜的铸态组织具有明显的树枝晶及偏析特征，枝轴含铜量较高，难侵蚀，在显微镜下色泽发亮；枝间含锌量较高，易侵蚀，色泽发暗，见图10-21。图10-20Cu-Zn合金相图10-21H90黄铜的铸态组织120×二、黄铜的金相组织Cu-Zn二元合金相图见图10-20，铸态α+β两相黄铜在凝固过程中先析出β晶粒，冷却时由β相析出α，两相之间存在位向关系，常表现为魏氏组织的特征。冷速越快，α相越细。用三氯化铁盐酸水溶液侵蚀时，α相因含铜量较高不易腐蚀，明场下呈亮白色，β相易受腐蚀，颜色较深，如图10-22所示。经热变形后，其组织为具有