金相檢驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)

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2010-11-02金相基礎(chǔ)知識(shí)1目錄

金相檢驗(yàn)設(shè)備簡(jiǎn)述2

金相試樣的制備3課程大綱

常用鋼號(hào)的分類4金相基礎(chǔ)知識(shí)1金相檢驗(yàn)的基礎(chǔ)金屬和合金在固態(tài)下，通常都是晶體。

晶體就是原子在三維空間中有規(guī)則作周期重復(fù)排列的物質(zhì)，就是說(shuō)，在金屬和合金中，原子的排列都是有規(guī)則的，而不是雜亂無(wú)章的。什么是晶體？金相檢驗(yàn)的基礎(chǔ)晶體通常具有如下的特征：1.均勻性；2.各向異性；3.能自發(fā)地組成多面體外形；4.具有確定的熔點(diǎn)；5.晶體的理想外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)都具有特定的對(duì)稱性；6.對(duì)X射線產(chǎn)生衍射效應(yīng)。晶格的分類體心立方晶格體心立方晶格晶胞的3個(gè)棱邊長(zhǎng)度相等，3個(gè)軸間夾角均為90度，構(gòu)成立方體。晶胞的8個(gè)角上各有一個(gè)原子，在立方體的中心還有一個(gè)原子。面心立方晶格面心立方晶格晶胞的8個(gè)角上各有一個(gè)原子，構(gòu)成立方體。在立方體的6個(gè)面的中心各有一個(gè)原子。密排六方晶格密排六方晶格晶胞在晶胞的12個(gè)頂角上各有1個(gè)原子，構(gòu)成六方柱體，上、下底面的中心也各有一個(gè)原子，晶胞內(nèi)有6個(gè)原子。Fe-C相圖特性點(diǎn)溫度（℃）含碳量（%）特性點(diǎn)的含義A15380純鐵的熔點(diǎn)B14950.53包晶轉(zhuǎn)變的液相成分C11484.30共晶點(diǎn)D12276.69滲碳體熔點(diǎn)E11482.11碳在奧氏體中最大溶解度F11486.69共晶滲碳體成分點(diǎn)G9120a-Fe←→r-Fe同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn)H14950.09碳在a-Fe中最大溶解度J14950.17包晶成分點(diǎn)K7276.69共析滲碳體成分點(diǎn)N13940r-Fe←→σ-Fe同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn)P7220.00218碳在鐵素體中最大溶解度S7270.77共析點(diǎn)Q6000.008碳在鐵素體中溶解度相圖中特性點(diǎn)符號(hào)及含義相圖的相區(qū)1.單相區(qū)，簡(jiǎn)化的Fe-Fe3C相圖中有F、A、L和Fe3C四個(gè)單相區(qū)。2.兩相區(qū)，簡(jiǎn)化的Fe-Fe3C相圖中有L+A、L+Fe3C、A+F、A+FeC和F+Fe3C五個(gè)兩相區(qū)。

每個(gè)兩相區(qū)都與相應(yīng)的兩個(gè)單相區(qū)有相鄰兩條三相共存線，即：共晶線：ECF、L、A和Fe3C三相共存。共析線：PSK、A、F和Fe3C三相共存。鋼在加熱和冷卻時(shí)臨界溫度的定義AC1–加熱時(shí)，珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變的開始溫度。Ar1–冷卻時(shí)，奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變的開始溫度。AC3–加熱時(shí)，先共析鐵素體全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的終止溫度。Ar3–冷卻時(shí)，奧氏體開始析出先共析鐵素體的溫度。Accm–加熱時(shí)，二次滲碳體全部融入奧氏體的終止溫度。Arcm–冷卻時(shí)，奧氏體開始析出二次滲碳體的溫度。通常把加熱時(shí)的臨界溫度加注下標(biāo)“C”，冷卻時(shí)的臨界溫度加注下標(biāo)為“r”1.工業(yè)純鐵：w（C）﹤0.0218%2.共析鋼：w（C）=0.77%3.亞共析鋼：w（C）=0.021%～0.77%4.過(guò)共析鋼：w（C）=0.77%～2.11%5.共晶白口鐵：w（C）=4.30%6.亞共晶白口鐵：w（C）=2.11%～4.30%7.過(guò)共晶白口鐵：w（C）=4.30%～6.69%鐵碳合金的七種類型鐵碳合金的基本組織鐵素體碳溶于a-Fe中的間隙式固溶體稱為鐵素體，常用F表示。因?yàn)轶w心立方晶格的a-Fe總的間隙量雖大，但是間隙半徑卻很小，所以碳在a-Fe中的溶解度極小，室溫下不超過(guò)0.005%，隨著溫度升高，溶解度略有增加，在727度時(shí)達(dá)到最大值，也僅有0.0218%。鐵素體含碳量很低，其性能接近純鐵，是一種塑性、韌性高和強(qiáng)度、硬度低的組織。鐵碳合金的基本組織奧氏體碳溶于r-Fe中的間隙式固溶體稱為奧氏體，常用A表示。因?yàn)槊嫘牧⒎骄Ц竦膔-Fe總的間隙量雖比a-Fe的小，但空隙半徑比較大，所以能溶解較多的碳。碳在r-Fe中的溶解度隨溫度升高而增加，在727度時(shí)為0.77%，在1148度時(shí)達(dá)到最大值2.11%。奧氏體塑性很好，強(qiáng)度和硬度也比鐵素體高。鐵碳合金的基本組織滲碳體滲碳體是鐵與碳的化合物，常用Fe3C表示。滲碳體的含碳量為6.69%，熔點(diǎn)約為1227度，晶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，硬度很高，脆性極大，幾乎沒(méi)有塑性。一般來(lái)說(shuō)，在鐵碳合金中，滲碳體越多，合金就越硬，越脆。鐵碳合金的基本組織萊氏體由奧氏體和滲碳體組成的機(jī)械混合物（共晶體）叫做萊氏體，常用Ld表示。萊氏體的平均含碳量為4.3%，因它以滲碳體為基體，其性能硬而脆。當(dāng)冷卻至727度時(shí)，萊氏體中的奧氏體將轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。鐵碳合金在平衡狀態(tài)下的五個(gè)基體組織中，鐵素體、奧氏體和滲碳體是鐵碳合金的三個(gè)基本相，而珠光體和萊氏體則為基本相組成的機(jī)械混合物。

金相檢驗(yàn)設(shè)備簡(jiǎn)述2金相顯微鏡1.物鏡：顯微鏡成象質(zhì)量主要決定于物鏡的優(yōu)劣，因此它是顯微鏡中的最重要的光學(xué)零件。2.物鏡的分辨率：是指將試樣上細(xì)微組織構(gòu)成清晰可分的能力。3.象差：一般實(shí)用光束均要有一定寬度，而且物體的發(fā)光點(diǎn)也不可能全部都用在光軸上，對(duì)不同波長(zhǎng)的光折射率也不相同。因此，實(shí)際的光學(xué)系統(tǒng)與近軸光學(xué)系統(tǒng)所得圖像有所偏差。4.目鏡：是將物鏡放大的中間象再次放大。5.放大倍數(shù)=物鏡放大倍數(shù)×目鏡放大倍數(shù)。6.觀察：為了保證在聚焦過(guò)程中物鏡不觸及試樣的操作次序是先調(diào)節(jié)粗動(dòng)螺絲使物鏡接近試樣，再通過(guò)目鏡觀察試樣時(shí)用微動(dòng)螺絲進(jìn)行調(diào)節(jié)。金相組織檢驗(yàn)方法金相顯微組織檢驗(yàn)方法《GB/T13298-1991》1.試樣的侵蝕-一般情況下顯示組織用4%硝酸酒精溶液侵蝕。2.在顯微鏡下觀察鐵素體為均勻明亮的多邊形晶粒。3.滲碳體不會(huì)被硝酸酒精溶液腐蝕，所以在顯微鏡下顯示白亮顏色。4.珠光體在高倍顯微鏡下可以看到是條狀滲碳體分布于鐵素體機(jī)體上，在低倍顯微鏡下呈片層狀特征。金相顯微鏡的維護(hù)1.金相顯微鏡的工作地點(diǎn)必須干燥、少塵、少震動(dòng)，不應(yīng)放在陰暗潮濕的地方，也不應(yīng)受陽(yáng)光暴曬；2.不宜靠近揮發(fā)性、腐蝕性等化學(xué)藥品，以免造成腐蝕環(huán)境；3.在顯微鏡工作時(shí)，樣品上的殘留液體、油污必須去凈，如不慎玷污鏡頭，應(yīng)立即用棉花擦凈。油鏡頭用畢應(yīng)立即用二甲苯細(xì)心的揩凈；4.物鏡、目鏡一般應(yīng)放在干燥皿中，如果有灰塵用吹灰球洗凈，然后用擦鏡紙擦干凈；5.陰暗潮濕的空氣對(duì)顯微鏡危害很大，會(huì)造成部件生銹、發(fā)霉，以致報(bào)廢；6.機(jī)械部分不要隨意拆卸，經(jīng)常加潤(rùn)滑油，以保證正常運(yùn)轉(zhuǎn)。金相切割機(jī)使用方法1.右手將手柄抬起，左手將支撐板脫開支撐點(diǎn)，這時(shí)右手握住手柄使試樣漸漸接近砂輪片，進(jìn)行切割；2.切割時(shí)，冷卻液必須對(duì)準(zhǔn)試樣的切割位置，并同時(shí)保持均勻進(jìn)給。冷卻液的大小也應(yīng)調(diào)節(jié)至切割要求，以免溢出機(jī)外；3.切割完畢將鋸架抬起到一定的高度，支撐板便自動(dòng)將鋸架支撐在一定位置，此時(shí)方可取下試樣。金相切割機(jī)維護(hù)與保養(yǎng)1.嚴(yán)禁使用已有裂紋或破損的砂輪片進(jìn)行切割。2.不宜在沒(méi)有冷卻液或冷卻液不充分的情況下切割。3.切割機(jī)應(yīng)每天做好清潔保養(yǎng)工作，各轉(zhuǎn)動(dòng)處在操作前應(yīng)注入潤(rùn)滑油。4.機(jī)體內(nèi)積屑及垃圾應(yīng)經(jīng)常清除，使排水暢通。金相鑲嵌機(jī)維護(hù)與保養(yǎng)1.每次使用完畢，及時(shí)做好清潔保養(yǎng)工作，嚴(yán)禁使用帶有腐蝕性的液體進(jìn)行清洗，清潔后的鋼模套內(nèi)腔和上下模應(yīng)涂上油脂，防止銹蝕。2.對(duì)絲杠、花鍵套等轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)部位必須定期加油潤(rùn)滑，連續(xù)使用3～5次，以免在操作時(shí)產(chǎn)生卡死和超負(fù)荷現(xiàn)象，損壞機(jī)件。金相預(yù)磨機(jī)使用方法1.調(diào)節(jié)水旋鈕，讓水不停地流入磨盤；2.磨盤注入適量水后，放入砂紙；3.接通開關(guān)磨盤旋轉(zhuǎn)后，進(jìn)行磨光工作；4.放入不同型號(hào)的砂紙，由粗至細(xì)連續(xù)進(jìn)行磨光；5.使用的砂紙以水砂紙最為適宜。金相預(yù)磨機(jī)維護(hù)與保養(yǎng)1.不允許使用已破損的砂紙，以免影響磨光時(shí)的安全。2.及時(shí)清除底座中的沉積物以利于排水，不使用時(shí)應(yīng)及時(shí)蓋好塑料蓋。3.長(zhǎng)期使用后應(yīng)及時(shí)更換軸承的潤(rùn)滑油。金相拋光機(jī)使用方法1.取下蓋、罩和套圈，做好清潔工作；2.將拋光織物粘貼在拋光盤上，并在粘貼前先在盤上涂少量的機(jī)油，為保證使用安全，一般呢絨類織物采用粘貼法；3.將罩緊壓在盤內(nèi)，并在織物表面滴上適量的拋光液或拋光膏與水，接通電源開關(guān)，進(jìn)行拋光工作；4.在不使用時(shí)及時(shí)蓋上塑料蓋，以免灰塵或其他雜物落入拋光織物上影響拋光效果。金相拋光機(jī)維護(hù)與保養(yǎng)1.在使用時(shí)不允許對(duì)試樣加過(guò)大的壓力，以免電動(dòng)機(jī)過(guò)載而導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)損壞。2.拋光織物應(yīng)緊貼在拋光盤上，不允許使用已破損的織物，以免在拋光時(shí)試樣有飛出去的危險(xiǎn)。3.在不使用時(shí)應(yīng)及時(shí)清理排污通道的沉積物做好清潔保養(yǎng)工作。4.長(zhǎng)期使用后，應(yīng)及時(shí)更換電動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油。

金相試樣的制備3金相試樣的制備金相試樣制備是通過(guò)切割、研磨、拋光等步驟使金屬材料成為具備金相觀察所要求的過(guò)程。金相試樣截取的方向、部位及數(shù)量應(yīng)根據(jù)金屬制造的方法、檢驗(yàn)的目的、技術(shù)條件或雙方協(xié)議的規(guī)定選擇有代表性的部位進(jìn)行截取。金相試樣的制備、研磨和侵蝕參照GB/T13298—1991《金屬顯微組織檢驗(yàn)方法》的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。金相試樣的制備切割鑲嵌磨光拋光侵蝕吹干76切割

縱向取樣，沿著鋼材的鍛軋方向進(jìn)行取樣。主要檢驗(yàn)內(nèi)容：非金屬夾雜物的變形程度、晶?；兂潭?、塑性變形程度等。橫向取樣，在垂直于鋼材鍛軋方向取樣。主要檢驗(yàn)內(nèi)容：金屬材料從表層到中心的組織、顯微組織狀態(tài)、晶粒度級(jí)別、碳化物網(wǎng)、表層缺陷深度、氧化層深度、脫碳層深度及熱處理鍍層厚度等。

缺陷或失效分析取樣，應(yīng)包括零件的缺陷部分在內(nèi)。例如，包括零件斷裂時(shí)的斷口或取裂紋的橫截面，取樣時(shí)應(yīng)注意不能使缺陷處在磨制時(shí)被損傷或者消失。取樣注意事項(xiàng)試樣尺寸以磨面面積小于400平方毫米，高度以15—20mm為宜。試樣可以用手鋸、砂輪切割機(jī)、電火花切割機(jī)、車、銑、鋸等方式。脆而硬的金屬可以用錘擊法取樣。不論使用何種方法切割，均應(yīng)該注意不能使試樣由于變形或受熱導(dǎo)致組織發(fā)生變化。對(duì)于使用高溫切割的試樣，必須除去熱影響部分。2鑲嵌

在金相試樣制備過(guò)程中，有許多試樣直接磨拋有困難，需要進(jìn)行鑲嵌。通常進(jìn)行鑲嵌的試樣有：形狀不規(guī)則的試樣、線材及板材，細(xì)小工件；表面處理及滲層、鍍層等。機(jī)械鑲嵌法：將試樣放在鋼圈或小鋼板中，然后用螺釘和墊塊加以固定。樹脂鑲嵌法：利用樹脂來(lái)鑲嵌細(xì)小的金相試樣。熱壓鑲嵌法澆注鑲嵌法磨光

金相試樣經(jīng)切割或鑲嵌后，需進(jìn)行研磨才能得到光亮的磨面。研磨的過(guò)程包括粗磨和細(xì)磨。粗磨，粗磨一般在砂輪上進(jìn)行，磨料粒度的粗細(xì)對(duì)試樣表面粗糙度和磨削效率有一定的影響。粗磨時(shí)，應(yīng)注意用水冷卻，防止組織變化。細(xì)磨，一般采用金相砂紙，磨料為碳化硅和氧化鋁。依次用不同規(guī)格的砂紙進(jìn)行磨光，每更換一道砂紙，試樣應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)90°，并使前一道的磨痕徹底去除。磨光時(shí)需要用水冷卻，避免磨面過(guò)熱。2拋光

拋光的目的是在于去除金相磨面上由細(xì)磨所留下的細(xì)微磨痕及表面變形層，使磨面成為無(wú)劃痕的光滑鏡面。機(jī)械拋光，是靠拋光粉的磨削和滾壓作用，把金相試樣拋成光滑的鏡面。拋光時(shí)，拋光粉嵌入拋光織物的間隙內(nèi)，起著相當(dāng)于磨光砂紙的切削作用。電解拋光，是采用電化學(xué)溶解作用，使試樣達(dá)到拋光的目的。拋光時(shí)先接通電源，然后夾住試樣放置在電解液中，此時(shí)正確調(diào)整至額定拋光電流，并給予電解液充分的攪拌與冷卻，拋光完畢后切斷電源并放入水中沖洗、吹干。侵蝕在某些合金中，由于各組成物的硬度差別較大，或由各相本身色澤顯著不同，拋光狀態(tài)下能在顯微鏡中分辨出組織，常用的金屬組織侵蝕法有化學(xué)侵蝕和電解侵蝕?；瘜W(xué)侵蝕，是利用化學(xué)試劑的溶液，借助于化學(xué)或電化學(xué)作用顯示金屬的組織。

電解侵蝕，與電解拋光原理相同，由于各相之間與晶粒之間的析出電位不一致，在微弱電流的作用下各相的侵蝕深淺不同，因而能顯示各相的組織。常用的侵蝕劑結(jié)構(gòu)鋼淬火或調(diào)質(zhì)狀態(tài)下常用試劑序號(hào)侵蝕劑名稱1結(jié)晶苦味酸4g+水100ml，加熱至沸騰。2飽和苦味酸溶液+海鷗洗凈劑+新潔爾滅3飽和苦味酸溶液+若干滴環(huán)氧乙烷4100ml飽和苦味酸溶液+1g海鷗洗凈劑510%飽和苦味酸溶液+1ml鹽酸6三氯化鐵水溶液常用的侵蝕劑顯示原奧氏體晶界的常用試劑序號(hào)侵蝕劑名稱110g三氯化鐵+15ml鹽酸+50ml酒精