《金相分析基础》-课件：宏观金相检验

金相分析基础宏观金相检验宏观金相检验定义：宏观金相检验又称低倍检验，通过肉眼或放大镜（20倍以下）来检视金属材料及其制品的宏观组织和缺陷分布情况。宏观金相检验用途：检测原材料、零件质量；宏观缺陷和夹杂物分布，热加工工艺情况，断口分析宏观金相检验热酸浸蚀法冷酸浸蚀法酸蚀检验法印痕法检验电解浸蚀法硫印法常用方法磷印法塔形发纹酸浸法宏观金相检验01.

金属结晶组织检测铸锭三晶区金属的树枝晶宏观金相检验125金属结晶组织。热处理零件的淬硬层、渗碳层和脱碳层等。金属凝固时所产生的缺陷，如气孔、缩孔、疏松、裂纹等。67各种焊接缺陷和焊缝宏观组织。34金属中某些元素的宏观偏析，如钢中的硫、磷偏析等。压力加工所形成的流线、纤维组织。非金属夹杂物、白点、发纹、裂纹、断口等宏观金相检验金属结晶组织宏观金相检验气孔宏观金相检验气孔缩松宏观金相检验疏松裂纹宏观金相检验吊钩中的纤维组织宏观金相检验淬硬层宏观金相检验渗碳层宏观金相检验夹杂物白点宏观金相检验裂纹断口一、酸蚀检验法酸浸蚀法的原理是根据酸液对钢材浸蚀时，各部分组织耐腐蚀程度不同，从而显示不同的组织或缺陷。由低倍组织的分布情况和缺陷的数量及大小，根据相关标准评定出所检材料的冶金质量或加工质量。钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法GB/T

226-2015一、酸蚀检验法1.取样取样部位、试样大小及数量在有关标准中均有规定，也可按技术条件、供需双方协议规定取样。注意：横向检验面：垂直于钢材延伸方向纵向检验面：通过钢材纵轴一、酸蚀检验法一、酸蚀检验法酸蚀检验的浸蚀属于电化学浸蚀。每一个微电池中电位高的区域为阴极，电位低的区域为阳极。在酸蚀过程中，阳极部分被浸蚀，阴极部分不发生浸蚀。一、酸蚀检验法阳极反应：Fe

Fe2+

+2e

FeFe3++3eH2以盐酸为侵蚀液时，电化学反应为：电子由阳极流向阴极，阳极被侵蚀：阴极反应：HCl

H

+Cl

2H

+2e+-+FeCl2（灰绿色）↓Fe2+

+2Cl-Fe3+

+3Cl-FeCl3（棕褐色）↓一、酸蚀检验法检验面Ra≤1.6μm（一般至少磨至02号砂纸）。表面油污用酒精、汽油等清洗浸蚀时间以宏观缺陷（低倍组织）能清晰呈现为准。一、酸蚀检验法分类钢种酸蚀时间/min酸液成分温度/℃1易切削钢5~10碳素结构钢，碳素工具钢，硅锰弹簧钢，铁素体型、马氏体型、复相不锈钢，耐热钢25~301:1（体积分数）工业盐酸水溶液70~80表1热酸蚀试剂和试验规范合金结构钢，合金工具钢，轴承钢，高速工具钢3415~3020~40盐酸10份，硝酸1份，水10份（容

70~80奥氏体型不锈钢，耐热钢5~25积比）盐酸38份，硝酸12

份

，

水

50

份

60~80（容积比）碳素结构钢，合金钢，高速工具钢515~25一、酸蚀检验法浸蚀后，建议：热水——碱水——热水——高压风吹干若欠腐蚀，可直接继续腐蚀若过腐蚀，应将检验面重新加工去除2mm以上再重新腐蚀一、酸蚀检验法检验面Ra≤0.8μm（一般至少磨至03号砂纸）。表面油污用酒精、汽油等清洗浸蚀时间以宏观缺陷（低倍组织）能清晰呈现为准。冷酸浸蚀一般用于大试件的低倍检验，或者枝晶组织的低倍观察冷酸浸蚀时可以采用浸入式浸蚀，也可以采用擦蚀法浸蚀后用热水冲洗，再用高压风吹干若过腐蚀，应将检验面重新加工去除1mm以上再重新腐蚀一、酸蚀检验法编号冷酸蚀液成分适用范围钢与合金1

盐酸500ml，硫酸35ml，硫酸铜150g2

氯化高铁200g，硝酸300ml，水100ml3

盐酸300ml，氯化高铁500g加水至1000ml4

10~20%（容积比）

过硫酸铵水溶液5

10~40%（容积比）硝酸水溶液表2

几种常用的冷酸蚀试剂及其适用材料碳素结构钢，合金钢6

氯化高铁饱和水溶液加少量硝酸（每500ml溶液加10ml硝酸）7

100g~350g工业氯化铜铵，水1000ml8

硝酸25ml，盐酸50ml，水25ml高合金钢9

硫酸铜100g，盐酸和水各500ml合金钢，奥氏体不锈钢精密合金，高温合金10

硝酸60ml，盐酸200ml，氯化高铁50g，过硫酸铵30g，水50ml一、酸蚀检验法编号常用枝晶腐蚀液成分适用范围氯化铜20g~30g，苦味酸0.lg~0.3g，盐酸20mL~40mL，无水乙

碳素钢

合金钢，﹐1醇40mL～50mL，水80mL~～100mL硅钢表3推荐使用的枝晶腐蚀液成分及氯化铜5g~20g，氯化镁3g~5g，氯化铁10g～~30g，盐酸20mL，

碳素钢，低合金钢，无水乙醇l250mL，水750mL

铸钢23苦味酸3g~～4g，氯化铜1g~2g，洗涤剂2mL~5mL，水400mL

高碳钢其适用范围

腐蚀时间为lmin~

2min。～注：对于特殊成分钢种，可通过调整枝晶腐蚀试剂成分的比例和腐蚀条件，获得最佳的腐蚀效果。腐蚀后，如果腐蚀表面出现铜沉积，可用稀氨水溶液擦拭除掉。一、酸蚀检验法适于化学稳定性高的金属及合金。一、酸蚀检验法电解腐蚀方法腐蚀剂参数（室温）试样位置电压：≤36V

电流：＜400A腐蚀时间：5min~30min两极板间（同时多个）交流电解腐蚀法

15%~30%（容积比）工业盐酸表4电解腐试样面积<130cm2：100ml水，6ml~12ml盐酸蚀操作方法电流：8mA/mm2~16mA/mm2电流：48mA/mm2~68mA/mm2阳极（每次一个）直流电解腐蚀法试样面积>130cm2：100ml水，6ml盐酸，1g硼酸一、酸蚀检验法酸蚀检验后的腐蚀剂不能随意放置或处理，统一收集后，由专业部门或企业处理后，达到GB8978-1996才可排放二、印痕法检验印痕法是用涂有试剂的相纸紧贴在试样表面上，使试剂和钢中的某一成分在相纸上发生反应并形成具有一定色彩沉淀物斑点的检验方法。常用的印痕法检验有硫印法和磷印法。二、印痕法检验显示硫在钢中的分布和偏析程度。硫是钢中的有害杂质，会造成钢材的“热脆”现象。1.原理FeS+H2SO4→FeSO4+H2S↑MnS+H2SO4→MnSO4+H2S↑H2S+2AgBr→Ag2S↓（棕色）+2HBr二、印痕法检验制备试样，检验面粗糙度≤0.8μm2.操作室温下把印相纸浸入5%~10%稀硫酸水溶液中2~3min将湿润印相纸与磨面紧贴，排出气泡，并固定相纸以免影像模糊让印相纸与磨面紧贴3~5min取下相纸，清洗、定影、上光干燥一个磨面可以重复两次，但是第二次硫印反应时间至少增加一倍。二、印痕法检验1.原理与硫印法相似，所不同的是试样需先进行浸蚀，磷化物分布较多的地方会和硫代硫酸钠反应，当将含有盐酸的印相纸放在试样表面上时，未发生反应的硫代硫酸钠会先和盐酸发生如下反应：Na

S

O

+

2HCl=2NaCl+H

O+S↓+SO

↑2

2

322多余的硫代硫酸钠又会和印相纸上溴化银发生如下应：AgBr+2Na

S

O

=NaBr+Na3

(Ag(S

O

)

)2

2

32

3

2相纸上较深的褐色斑痕处即为含磷低的区域，颜色较浅或白色区域即为磷偏析区。二、印痕法检验2.操作制备好的金相试样磨面浸入50ml加有1g焦亚硫酸钾的饱和硫代硫酸钠溶液中，腐蚀8-10min清洗洗吹干后，把浸透体积分数为3-5%的盐酸水溶液的印相纸药面贴在试样磨面上，印相纸冲洗、定影、再冲洗干燥，按印相的褐色色调的深浅，可看出磷偏析的程度，颜色较浅或白色区域即为磷偏析区。三、塔形发纹酸浸法发纹是钢中的线状缺陷，是一种钢中的夹杂物、气孔、疏松等在热加工过程中沿加工方向延伸而成的细小缺陷。在使用中发纹易造成应力集中，从而显著降低材料的韧性和疲劳强度。三、塔形发纹酸浸法依据：钢中非金属夹杂物的检验塔形发纹酸浸GB/T15711—2018钢材塔形发纹检验的适用尺寸为直径、边长或厚度16mm~150mm，经供需双方协商，可检验其他产品和规格。制样过程防止产生过热现象，试样加工后的表面粗糙度Ra≤1.6μm。三、塔形发纹酸浸法用肉眼观察并检验每个阶梯的整个表面上发纹的数量、长度和分布，必要时可用不大于10

倍的放大镜进行检验。宏观金相检验热酸浸蚀法：粗糙度≤1.6μm，需加热浸蚀