1、金相分析基礎(chǔ)友匯 羅時(shí)雨2015-01-16 金相-金屬或合金內(nèi)部結(jié)構(gòu) 金相分析是運(yùn)用放大鏡和顯微鏡，對(duì)金屬材料的宏觀及微觀組織進(jìn)行觀察研究的方法。 宏觀組織-是用10倍以下的放大鏡或者肉眼直接觀察到的金屬材料內(nèi)部所具有的各組成物的直觀形貌； 微觀組織-主要是指在光學(xué)顯微鏡或掃描電鏡下所觀察到的金屬材料內(nèi)部具有的各組成物的直觀形貌。 不同材料(成分),不同熱處理，得到不同的金相組織。一一、前言、前言金相分析目的材料研究/改良對(duì)新材料的性能從金相組織方面做理論預(yù)期。工藝研究/改良為獲取圖紙/規(guī)范要求的性能，在理論指導(dǎo)下，有方向的尋找/調(diào)整最佳熱加工工藝，或評(píng)價(jià)熱加工工藝的合理性。質(zhì)量檢驗(yàn)-檢查產(chǎn)

2、品金相組織是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范。故障/失效分析-有圖有真相。一一、前言、前言金相分析師應(yīng)知應(yīng)會(huì)材料理論相應(yīng)成分的材質(zhì)，經(jīng)規(guī)定的加熱-保溫-冷卻工藝，會(huì)形成對(duì)應(yīng)的金相組織（Fe-C相圖，C-曲線）。金相樣品金相樣品制作技能熟練，清晰顯示所有已存在的組織，不產(chǎn)生假象（金相試驗(yàn)室技術(shù)）。金相組織認(rèn)識(shí)各類金相組織形貌特征并了解其性能（金相圖譜）。金相標(biāo)準(zhǔn)了解相關(guān)金相標(biāo)準(zhǔn)。一一、前言、前言結(jié)構(gòu)：面心立方、體心立方、密排六方等晶體結(jié)構(gòu)。相：相：金屬或合金中成分相同、結(jié)構(gòu)相同，性能一致的均勻的組成部分（如F，A，F(xiàn)e3C）。組織：組織：由相組成。以不同的形態(tài)、尺寸、數(shù)量和分布形式而組成的綜合體。可以是一種

3、或多種相分為單相組織和多相組織（如F，A，F(xiàn)e3C，P，B，S，T，M，回S， 回T，回M，W）。其中F，A，F(xiàn)e3C三種既是相也是組織，具有雙重身份，其他的都是混合物。 （相和組織的名詞解釋，可參考GB/T 7232）二、二、金屬的晶體結(jié)構(gòu)金屬的晶體結(jié)構(gòu)三、三、合金的結(jié)構(gòu)與相圖合金的結(jié)構(gòu)與相圖1、相圖的基本概念相圖是表示合金系的狀態(tài)，是合金的狀態(tài)與溫度、成分之間關(guān)系圖。利用相圖，可以知道各種成分的合金在什么溫度發(fā)生什么反應(yīng)，產(chǎn)生什么組織。還能了解合金在加熱和冷卻過程中可能會(huì)發(fā)生的轉(zhuǎn)變。2. Fe-C相圖：相圖：描述平衡態(tài)的鐵碳描述平衡態(tài)的鐵碳合金的相。合金的相。3. 鐵，鋼，鑄鐵在相圖上的位

4、置鐵，鋼，鑄鐵在相圖上的位置鐵：含碳量小于鐵：含碳量小于0.0218wt%鋼鋼：含碳量為：含碳量為0.02182.11wt%。鑄鐵：含碳量為鑄鐵：含碳量為 2.116.69wt%。含碳量大于含碳量大于Fe3C成分（成分（6.69%）時(shí)，合金太脆，已無實(shí)用價(jià)值。時(shí)，合金太脆，已無實(shí)用價(jià)值。實(shí)際所討論的鐵碳合金相圖是實(shí)際所討論的鐵碳合金相圖是Fe- Fe3C相圖。相圖。鋼鑄鐵工業(yè)純鐵四、四、Fe-C 相圖相圖4、鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變鐵在固態(tài)冷卻過程中有兩次晶體結(jié)構(gòu)變化，其變化為：1394912 -Fe -Fe -Fe四、四、Fe-C 相圖相圖四、四、Fe-C 相圖相圖鐵素體鐵素體：碳在碳在 -Fe中或

5、中或-Fe中的中的固溶體固溶體，用，用F表示。表示。體體心立方結(jié)構(gòu)心立方結(jié)構(gòu)。F含碳量含碳量很低，其性能接近純鐵，是很低，其性能接近純鐵，是一種塑性、韌性高，但強(qiáng)度和硬度較低的組織一種塑性、韌性高，但強(qiáng)度和硬度較低的組織。奧氏體：奧氏體：碳在碳在 -Fe中的中的固溶體固溶體，用，用A或或 表示，面心表示，面心立方結(jié)構(gòu)。奧氏體綜合力學(xué)性能較好立方結(jié)構(gòu)。奧氏體綜合力學(xué)性能較好。馬氏體：馬氏體：是由奧氏體在淬火過程中得到是由奧氏體在淬火過程中得到，用，用M表示。表示。硬度硬度較高，但比較脆。較高，但比較脆。四、四、Fe-C 相圖相圖四、四、Fe-C 相圖相圖滲碳體：滲碳體：用用Fe3C表示（也有人用

6、表示（也有人用K表示）。是表示）。是鐵碳化合鐵碳化合物物（不遵守化合價(jià)規(guī)律）。（不遵守化合價(jià)規(guī)律）。Fe3C硬度高、強(qiáng)度低硬度高、強(qiáng)度低, 脆性脆性大大, 塑性幾乎為零。塑性幾乎為零。珠光體：珠光體：由鐵素體和滲碳體組成的由鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物機(jī)械混合物（共析組（共析組織），常用織），常用P P表示。一般情況下，珠光體中鐵素體和滲碳體表示。一般情況下，珠光體中鐵素體和滲碳體呈片狀交替分布。通過熱處理可以使?jié)B碳體呈顆粒狀分布呈片狀交替分布。通過熱處理可以使?jié)B碳體呈顆粒狀分布在鐵素體基體上。在鐵素體基體上。萊氏體：萊氏體：由奧氏體和滲碳體組成的由奧氏體和滲碳體組成的機(jī)械混合物機(jī)械混合物（

7、共晶組（共晶組織），常用織），常用LdLd表示。當(dāng)冷卻至表示。當(dāng)冷卻至727727度時(shí)，萊氏體中的奧氏度時(shí)，萊氏體中的奧氏體將轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。體將轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。40鋼w(C)=0.4%典型鐵碳合金的平衡結(jié)晶過程四、四、Fe-C 相圖相圖五五. .亞共析鋼亞共析鋼TTTTTT曲線曲線 AFP + FS + FTBM + A殘殘A3時(shí)間時(shí)間(s)3001021031041010800-100100200500600700溫度溫度()0400A1MsMf六、六、金相組織觀察金相組織觀察切割鑲嵌磨光拋光侵蝕吹干珠光體（光鏡下）珠光體（光鏡下）10鋼鋼七. 亞共析鋼5大組織典型的圖片(舉例)緊固件常用材質(zhì)

8、：低碳鋼，中碳鋼，及其合金鋼。亞共析鋼5大組織：F，A，F(xiàn)e3C，P，M。 SYW技術(shù)資料檢測(cè)及其技術(shù)金相分析組織鑒別基本組織區(qū)別鋼中常見顯微組織的鑒別八八. . 認(rèn)識(shí)金相組織認(rèn)識(shí)金相組織很難通過自學(xué)方式學(xué)習(xí)看金相；很難通過幾堂課程或幾本教材學(xué)會(huì)看金相；至少要看（揣摩）幾千張金相照片，建立不同材質(zhì)金相組織的基本形貌概念；個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，學(xué)習(xí)金的方法： 1. 1. ?？唇鹣鄨D譜金相圖譜，對(duì)照材料理論和熱處理工藝去看，帶著問題去看； 2.2. 常做故障故障/ /失效分析失效分析； 3. 3. 常和人討論討論。九九. . 常用金相標(biāo)準(zhǔn)常用金相標(biāo)準(zhǔn)( (舉例舉例) )金相標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范很多，以下僅舉例幾個(gè)：金相試樣前處理: ASTM E3低倍組織及缺陷的