第三章宏觀檢驗

1概述

一檢驗工具肉眼或放大鏡（〈20倍〉二檢驗內容鋼中疏松、氣泡、縮孔、縮孔殘余、裂紋以及各種非正常斷口缺陷§2酸浸試驗一．原理利用酸液對鋼材各部分浸融程度的不同，來顯示出其低倍組織及各種缺陷二．顯示缺陷裂紋、夾雜、疏松、偏析及氣孔等缺陷12/21/20221第三章宏觀檢驗

1概述

一檢驗工具12/19/20三試樣

1．取樣應選取能代表全體的部位，根據(jù)檢驗目的，一般有以下幾種取樣方式：（1）表面取樣：檢驗淬火裂紋，磨削裂紋等缺陷（2）兩端取樣：檢驗鋼錠及鋼坯一個軸向（縱割）--顯示纖維流線，條帶組織等二到三個橫向（橫截面）--顯示白點、偏析、疏松，皮下氣泡等2．制樣一般要求試樣表面粗糙〈Ra1.6μm12/21/20222三試樣

1．取樣應選取能代表全體的部位，根據(jù)檢驗目的，四．執(zhí)行標準GB/T226-1991

1．熱酸浸試驗酸液配方1：1工業(yè)鹽酸水溶液作業(yè)溫度60~80℃2．冷酸浸試驗要求試樣表面粗糙度達到Ra0.80μm。酸液配方見表3-2。由于反差對比度比熱觸效果茶，故評定時要比熱觸法低1級。3．仲裁檢驗時，以熱觸法為準12/21/20223四．執(zhí)行標準GB/T226-1991

1．熱酸浸試驗13．斷口檢驗

一．作用可以發(fā)現(xiàn)鋼材冶金缺陷及熱工藝中存在大問題二．執(zhí)行標準GB/T1814-1979三．試樣1．縱向斷口（1）鋼材直徑或邊長大于40mm的應取縱向斷口（2）顯示鋼材中的偏析、非金屬夾雜物及白點等缺陷時，應選取縱向斷口2．橫向斷口鋼材直徑或邊長小于40mm的可取橫向斷口3．失效件斷口，拉力、沖擊試驗破斷后的斷口也可直接進行斷口檢驗12/21/202243．斷口檢驗

一．作用12/19/20224四．斷口分類及各種缺陷形態(tài)的識別

1．纖維斷口2．結晶斷口3．層狀斷口4．白點斷口5．縮孔殘余斷口6．氣泡斷口7．非金屬夾雜物及夾渣斷口8．黑膠斷口9．石狀斷口10．萘狀斷口12/21/20225四．斷口分類及各種缺陷形態(tài)的識別

1．纖維斷口2．結晶斷口第四章金相檢驗

1金相試樣制備一取樣選取具有代表性和典型性的部位，具體有以下幾種方式1．縱向（沿鋼材軋向）取樣：檢驗鋼中非金屬夾雜物，拉長晶粒，碳化物不均勻程度2．橫向取樣：各種金相組織鑒定如：晶粒度、珠光體、馬氏體等級3．表面取樣：檢驗表面缺陷如脫炭、裂紋深度、表面處理質量（滲碳、氮化、表淬等）4．注意事項：必須除去切取試樣時產(chǎn)生的變形和熱影響區(qū)，以保證試樣的真實性。12/21/20226第四章金相檢驗

1金相試樣制備12/19/20226二鑲嵌手持進行磨拋有困難的試樣才須經(jīng)歷鑲嵌過程三磨制1．粗磨：在落地式砂輪機上進行2．細磨：砂紙磨制（1）晶相砂紙，規(guī)格見表4-1（2）手工磨光過程3．拋光（1）拋光粉氧化鉛粉，氧化鉻粉，金剛石粉及膏（2）拋光織物粗拋用帆布細拋精拋用海軍尼，絲絨或絲綢（3）手工拋光操作（4）電解拋光特點：不會引起金屬表層的變形和流動，故更適合于奧氏體不銹鋼、高錳鋼的拋光，但不適宜于有偏析的金屬材料、鑄鐵及夾雜物檢驗試樣的拋光。設備：電解拋光液配方及相應的參數(shù)見表4-212/21/20227二鑲嵌12/19/202272浸融（顯露顯微組織）磨制好的試樣只有經(jīng)過浸融才能顯示出其組織形態(tài)一化學浸融1．原理：通過化學或電化學的作用顯示出金屬的組織2．浸融劑：見表4-33．操作要點（1）浸入法（2）揩擦法（3）浸融時間（4）浸融全過程：浸融-清水沖洗-無水酒精沖射-熱風吹干12/21/202282浸融（顯露顯微組織）12/19/20228二電解浸融1．原理：由于各個組織之間的電極電位不同，在微弱電流的作用下，各個相的浸融程度也不同，因而能顯示各相組織。2．應用：適宜不銹鋼、耐熱鋼，熱電偶等具有高化學穩(wěn)定性材料的浸融3．浸蝕劑，見表4-412/21/20229二電解浸融12/19/202293常用金相評定方法

一、鋼的脫炭層測定1．執(zhí)行標準GB/T224-19872．測定方法（1）金相法（2）硬度法（3）化學（光譜）法3、金相法測定脫炭層（1）取樣：試樣磨面必須垂直于脫炭面（2）制樣：金相試樣在磨制中不得卷邊、倒角（3）浸融：能清晰的顯示出脫炭層組織（4）脫炭層深度：全脫炭區(qū)與部分脫炭區(qū)的總和全脫炭區(qū)：其組織全部為鐵素體部分脫炭區(qū)（也稱半脫炭區(qū)）：其組織與心部正常組織有差異（5）測定操作：通常在100×下操作，脫炭層深度以毫米表示，也可以零件厚度（或直徑）的百分數(shù)表示。12/21/2022103常用金相評定方法

一、鋼的脫炭層測定12/19/2022二、鋼的平均晶粒度測定1．執(zhí)行標準GB/T6394-20022．試樣制備（1）取樣：應在交貨狀態(tài)的材料上切取，其部位和數(shù)量按標準或技術條件規(guī)定（2）制樣：按金相試樣磨制過程進行（3）浸融：按相應標準規(guī)定3．測定方法：比較法、截點法、面積法（1）比較法：通過與標準評級圖對比來評定平均晶粒度，此法適宜于評定具有等晶軸材料（2）面積法：通過計算給定面積網(wǎng)格內的晶粒度來測定晶粒度（3）截點法：通過計算給定測量線段與晶粒邊界相交截點數(shù)來測定晶粒度4．其它（1）非均勻等軸晶粒的各種組織應使用截點法（2）當雙方對結果有爭議時，截點法是所有情況下的仲裁方法12/21/202211二、鋼的平均晶粒度測定12/19/202211三、鋼中非金屬夾雜物的評定1．執(zhí)行標準：GB/T10561-20052．試樣制備：（1）取樣：縱向切取，具體部位依據(jù)標準或技術條件規(guī)定。（2）制樣：按金相試樣磨制過程進行，重要的是要避免夾雜物的剝落、變形或拋光面的污染。3．測定方法（1）應在未經(jīng)浸融的試樣磨面上進行，使用100×±2×倍率觀察（2）將觀察的視場與標準評級圖譜進行對比來評級，以最差的視場作為評定對象（3）根據(jù)夾雜物形態(tài)和分布，標準圖譜分為A、B、C、D、DS五大類，評定級別從0.5級到3級。12/21/202212三、鋼中非金屬夾雜物的評定12/19/202212第五章壓力容器用材及組織鑒別

1壓力容器用材特點及要求一、特點1．壓力容器用材要能承受高溫、高壓、真空、低溫、高變載荷等的作用。2．壓力容器用材目前仍以鋼材為主，少量使用非金屬材料。隨著科技發(fā)展，有色金屬在特殊結構壓力容器中的應用日漸增多。12/21/202213第五章壓力容器用材及組織鑒別

1壓力容器用材特點及要求1二、要求1．滿意的屈強指標一般控制屈強比在0.6~0.8范圍2．良好的韌性、塑性。3．合理的成分和組織壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程中規(guī)定，用于焊接結構壓力容器主要受壓元件的碳鋼和低碳鋼，其含碳量（質量分數(shù)）不應大于0.25%，為保證材料具有良好的可焊性和加工工藝性，一般控制碳當量不大于0.45%。4．滿足耐腐蝕性能5．良好的工藝性和經(jīng)濟性12/21/202214二、要求12/19/2022142合金元素在鋼中的作用一、合金元素在鋼中存在的形式1．以碳化物存在于鋼中（1）強碳化物形成元素V、Nb、Ti，形成間隙相碳化物，如V4C3、NbC、TiC，這些元素只有在缺少碳情況下才進入固溶體。（2）中強碳化物形成元素Cr、Mo、W。（3）弱碳化物形成元素Mn，加入鋼中是Mn少量溶入滲碳體[（FeMn）]3C，大部份溶入固溶體。（4）非碳化物形成元素Si、Al、Cu、Ni、Co，與碳的結合力比較小，因此不能與碳結合。12/21/2022152合金元素在鋼中的作用12/19/2022152.以固溶體存在于鋼中（1）非碳化物形成元素幾乎全部熔于固溶體中（2）一些碳化物形成元素如Cr和Mn，它們既可形成碳化物也可熔于固溶體。其分配比例與其對碳的結合力有關，隨著結合力的增強，其在固溶體中的部分就減少。在含Ti奧氏體不銹鋼（即穩(wěn)定型奧氏體不銹鋼）中，碳首先與Ti結合成TiC，而鉻則被趕入固溶體。3．以非金屬夾雜物存在于鋼中。這類合金元素常與鋼中的氮、氧、硫等化合形成穩(wěn)定的氧化物、硫化物及硅酸鹽等。如Al、Mn、Si、Ti等元素還可以形成Al2O3、MnO、SiO2、MnS等非金屬夾雜物，而V、Nb、Ti、Al等元素還可以形成氮化物如AlN、TiN、V4N等非金屬夾雜物。12/21/2022162.以固溶體存在于鋼中12/19/202216二、合金元素對熱處理的影響

1．對臨界點的影響（1）Mn、Ni、Co等屬擴大奧氏體相區(qū)元素，使Ac3線下移，當這些元素含量很高時，可使鋼在常溫下得到奧氏體組織如高錳鋼(Mn13)，鉻鎳不銹鋼（18－8型），因此它們又被稱為奧氏體形成元素。（2）Si、Cr、Al等屬縮小奧氏體相區(qū)元素，，當其含量很高時，可使鋼在各種溫度下均呈鐵素體組織，如高鉻不銹鋼（1Cr17），因此它們被稱為鐵素體形成元素。12/21/202217二、合金元素對熱處理的影響

1．對臨界點的影響12/19/22．對奧斯體化的影響（1）合金元素形成的碳化物在加熱時較難溶解，因此奧斯體化的溫度需較高，時間需較長，形成碳化物的傾向愈強，這種作用也就愈大。（2）強碳化物形成元素所生成的碳化物又阻止奧氏體晶粒長大的作用，易獲得細晶粒組織。12/21/2022182．對奧斯體化的影響12/19/2022183．對C曲線的影響（1）使C曲線右移的元素有Ni、Mn、Cr、Mo等使C曲線右移的元素有Co、Al等（2）降低馬氏體轉變點的元素有Ni、Cr、Mn、Mo、V等升高馬氏體轉變點的元素有Co、Al等4．對回火溫度的影響（1）對回火穩(wěn)定性的作用：V、W、Ti、Cr等提高鋼的回火穩(wěn)定性（2）對回火脆性影響：Si可使第一類回火脆由250℃推遲到320℃左右，而強碳化物形成元素V、Ti、Mo等可減弱第一類回火脆性。Mo、W能有效降低第二類回火脆傾向，減少P、As、Sb、Sn等有害元素含量也是降低第二類回火脆的重要措施。12/21/2022193．對C曲線的影響12/19/2022195．對高溫、低溫性能的影響（1）Mo、Cr等合金元素較顯著的提高鋼的高溫強度，Ni和Co的作用較小。（2）Ni、Mn等元素降低脆性轉變溫度，可以低溫鋼常用它們來合金化，而P、C、Si、Cu等元素提高脆性轉變溫度，在低溫鋼中它們是不受歡迎的。12/21/2022205．對高溫、低溫性能的影響12/19/2022203碳鋼和低合金鋼

一、碳素結構鋼1．質量等級：按鋼中P、S含量劃分為四個級別即A、B、C、D。2．牌號表示：以Q235-AF為例，其中Q235表示鋼材屈服強度為235，A表示鋼材質量等級，F(xiàn)是沸騰鋼。12/21/2022213碳鋼和低合金鋼

一、碳素結構鋼12/19/202221二、優(yōu)質碳素結構鋼（1）特點：其質量要優(yōu)于普通碳素結構鋼（P、S含量較低），鋼材除保證化學成分和力學性能之外還要求低倍組織和表面質量達到標準規(guī)定。（2）牌號：低碳的有08、10、15、20等，中碳的有30、35、40等，還有用作彈簧的55、60等。12/21/202222二、優(yōu)質碳素結構鋼12/19/202222三、低合金鋼在低碳鋼中添加少量合金元素(<5%)構成低合金鋼，其力學性能比同等碳含量的碳素鋼明顯提高，而且還具備一定的耐熱、耐低溫、耐腐蝕等方面的性能。12/21/202223三、低合金鋼12/19/202223四、壓力容器專用鋼板和鍛件1．鋼板（1）執(zhí)行標準GB/T6654-1996(2)代表性鋼號16MnR350Mpa等級用鋼，供貨狀況為正火或控制，屬鐵素體珠光體型鋼18MnMoNbR500Mpa等級用鋼，供貨狀況為正火加回火，屬馬氏體型調制鋼12/21/202224四、壓力容器專用鋼板和鍛件12/19/2022242鍛件執(zhí)行標準JB4726－2000標準規(guī)定，根據(jù)重要程度鍛件劃分為四個等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，按順序檢驗項目逐級加多加嚴。要求鍛件達到一定鍛造比，而以鋼錠為原料時不得小于3，以軋材為原料時不得小于1.6。12/21/2022252鍛件12/19/202225五、基本組織形態(tài)與鑒別1．鐵素體在顯微鏡下觀察有明顯晶界，而晶粒本身不受浸融呈白色，低碳鋼中鐵素體以主要相存在，在其晶界上有少量片狀珠光體，隨鋼中碳含量的增加，鐵素體數(shù)量減少，珠光體數(shù)量增加，針狀鐵素體是出現(xiàn)在低中碳鋼或低合金鋼中的一種過熱組織，即魏化組織鐵素體。在軋制的鋼板和鋼管中鐵素體往往呈帶狀分布，這往往是由于枝晶偏析和非金屬夾雜物而造成的。12/21/202226五、基本組織形態(tài)與鑒別12/19/20222640鋼室溫組織（400×）12/21/20222740鋼室溫組織（400×）12/19/20222710鋼顯微組織（200×）12/21/20222810鋼顯微組織（200×）12/19/2022282．滲碳體質硬而脆，不同的熱處理方法可改變其形態(tài)和分布。按形態(tài)可分為片狀和球狀滲碳體。3．珠光體按形態(tài)可分為片狀和粒狀滲碳體。鄰近共析成分的鋼，當冷速較快時，先共析相來不及析出，在金相上也呈現(xiàn)單一珠光體，此時稱為偽共析組織。12/21/2022292．滲碳體12/19/2022294．馬氏體與下貝的鑒別（1）從形態(tài)上區(qū)分：馬氏體針葉寬且長，兩片針葉相交60°角下貝針葉細且短，兩片針葉相交55°角（2）從受浸融上區(qū)分：馬氏體較下貝較難金浸融，常用輕（淺）浸融區(qū)分兩者，此法也可用于檢測空淬鋼的滲碳層深度。12/21/2022304．馬氏體與下貝的鑒別12/19/2022304合金結構鋼一、質量分等：共分為三類優(yōu)質鋼――磷硫含量不得大于0.035%高級優(yōu)質鋼（后加A）――磷硫含量不得大于0.025%特級優(yōu)質鋼――磷含量不大于0.025%，此外還限制鋼中銅含量。12/21/2022314合金結構鋼12/19/202231二、在壓力容器中的應用GB150中規(guī)定，合金結構用于制造緊固件，具體鋼號有40Cr、35CrMoA、35CrMoVA等，供貨狀態(tài)為調質。三、金相檢驗淬火后應獲得細小針狀馬氏體，經(jīng)高溫回火后得到均勻而細致的回火索氏體組織（鐵素體基體上分布著細小顆粒碳化物）。12/21/202232二、在壓力容器中的應用12/19/2022325低合金低溫鋼一、低溫用鋼分類1．鐵素體型（1）低碳、低合金化、高凈化鋼液，如16MnDR（2）用鎳合金化的如 2.5%Ni、3.5％Ni鋼，這是同時普遍適用的。（3）金相組織為鐵素體加少量珠光體或者是索氏體貝氏體也屬此類鋼2．低碳馬氏體型此類鋼淬火組織為馬氏體。正火組合為馬氏體＋鐵素體及少量奧氏體，回火后（550~580℃）為鐵素體＋富碳奧氏體，這部分奧氏體冷至－200℃也不發(fā)生轉變，使鋼具有深低溫下的韌性，如9％Ni鋼。3．奧氏體型如高級低溫鋼18－8不銹鋼，另一種是高錳奧氏體鋼如20Mn23Al等12/21/2022335低合金低溫鋼一、低溫用鋼分類12/19/202233二、壓力容器用低合金低溫鋼1．鋼板（GB3531－1996）16MnDR供貨狀態(tài)正火，15MnNiDR供貨狀態(tài)正火或正火＋回火等2．鋼管09MnD供貨狀態(tài)正火3.鍛件（JB4727-2000）(1)低溫壓力容器用鋼鍛件分為Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ三個等級，檢驗項目逐漸加多（2）鋼號有16MnD、09MnNiD、20MnMoD等五個，供貨狀態(tài)均為淬火＋回火（調質狀態(tài)）12/21/202234二、壓力容器用低合金低溫鋼12/19/2022346珠光體耐熱鋼和高合金鋼

一、珠光體耐熱鋼1．耐熱鋼的強化原理（1）固溶強化少量多元合金化是低合金熱強鋼的固溶強化原則（2）沉淀強化沉淀析出第二相質點，有促進鋼材組織在高溫下的穩(wěn)定作用（3）晶界強化加入微量B元素，提高晶界的高溫強度12/21/2022356珠光體耐熱鋼和高合金鋼

一、珠光體耐熱鋼12/19/202．壓力容器用珠光體耐熱鋼(1)鋼板（GB/T6654）鋼號15CrMoR供貨狀態(tài)正火＋回火，屬低碳珠光體耐熱鋼，在500~550℃下有較高持久強度，長期運行無石墨化傾向，但有球化傾向。（2）鋼管鋼號有12CrMo、15CrMo（GB/T6479）供貨狀態(tài)為正火＋回火1Cr5Mo（GB/T6479）供貨狀態(tài)為退火對鋼管使用中的球化問題，研究表明輕度以至中度球狀化對持久強度的影響不大，但完全球化的組織會顯著降低鋼的熱強性。(3)鍛件（JB4726）鋼號有15CrMo、12Cr1MoV、14Cr1Mo等，供貨狀態(tài)均為正火＋回火（4）鏍柱鋼號有1Cr5Mo、25Cr2MoVA供貨狀態(tài)均為調質，后者專屬中碳珠光體耐熱鋼，屈服強度達600－735Mpa12/21/2022362．壓力容器用珠光體耐熱鋼12/19/2022363.金相檢驗（1）珠光體球化球化的速度和程度主要取決于溫度和時間20鋼球化評級標準（DL/T674-1999）:采用與標準圖譜對比方法，在250×或500×下進行評定，球化分5個級別，允許用半級表示15CrMo鋼球化評級標準（DL/T787-2001）：采用與標準圖譜對比方法，在500×下進行評定，球化分5個級別，允許用半級表示（2）碳化物石墨化不含Cr的碳鋼和0.5Mo珠光體鋼在高溫下容易發(fā)生石墨化，如電廠中的主蒸汽管道（20鋼）石墨化的溫度區(qū)間為450~700℃，焊接接頭的熱影響區(qū)和管道的彎管段是石墨化的易發(fā)處，石墨化評定劃分為4個級別石墨化的出現(xiàn)一段伴有宏觀上變形(管段脹粗)及微觀上的珠光體球狀化。12/21/2022373.金相檢驗12/19/20223720鋼焊接熱影響區(qū)出現(xiàn)的石墨化組織

（3）回火脆化（見第二章第三節(jié)）

12/21/20223820鋼焊接熱影響區(qū)出現(xiàn)的石墨化組織

（3）回火脆化（見第二章二、高合金鋼1．不銹鋼（1）鐵素體不銹鋼基本上以鉻進行合金化，隨鉻含量的提高其耐酸性能最增加，主要鋼種有1Cr17、1Cr28、1Cr17Mo2Ti，加入Ti是為減低晶間腐蝕傾向，加入Mo可提高耐還原性酸的能力和應力腐蝕抗力，金相組織為鐵素體加碳化物，該類鋼不能通過熱處理來強化性能。12/21/202239二、高合金鋼12/19/202239（2）馬氏體不銹鋼鉻含量在13％左右，碳含量在0.1~0.4%,經(jīng)淬火處理后獲得馬氏體組織，發(fā)展成為強度硬度高的馬氏體不銹鋼。這類鋼有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13等27種牌號。金相組織為淬火態(tài)是馬氏體為主，低溫回火是回火馬氏體，高溫回火是回火索氏體。12/21/202240（2）馬氏體不銹鋼鉻含量在13％左右，碳含量在0.1~0.（3）奧氏體不銹鋼以鉻和鎳元素進行合金化，含Cr16－25％，含鎳7－20％，在常溫下可以呈奧氏體組織。此類鋼既有優(yōu)良耐腐蝕性又有良好的塑性和低溫韌性，特別是具有優(yōu)越的焊接性和冷變形能力，是工程上應用十分普遍的鋼材，其致命的弱點是對氯離子應力腐蝕十分敏感。主要鋼號有0Cr18Ni9、0Cr18Ni10Ti等。經(jīng)固溶處理后獲得均一的奧氏體組織，加熱至500~850℃后緩冷過程種中析出Cr23C6（稱為敏化過程）。穩(wěn)定型不銹鋼經(jīng)穩(wěn)定化處理后獲得奧氏體＋少量細小的TiC或NbC。12/21/202241（3）奧氏體不銹鋼以鉻和鎳元素進行合金化，含Cr16－（4）奧氏體－鐵素體雙相不銹鋼在Cr-Ni不銹鋼中增加鐵素體形成元素(CrMo),減少奧氏體形成元素（NiMn），便可獲得雙向不銹鋼。該鋼中鐵素體(δ)含量約為50~70％，其晶間腐蝕傾向小，氯離子應力腐蝕抗力元好于奧氏體不銹鋼，對點蝕和縫隙腐蝕也具有抗力。國內典型牌號有0Cr21Ni6Mo2Ti,國外代表性牌號是S4F2205（桑德維克公司）。雙向不銹鋼供貨狀態(tài)一般為固溶處理，金相組織為δ鐵素體上分布著小島狀奧氏體，焊接性能不如奧氏體不銹鋼，由于其性能特點應用前景看好。12/21/202242（4）奧氏體－鐵素體雙相不銹鋼在Cr-Ni不銹鋼中增加鐵2.耐熱鋼（1）馬氏體熱強鋼（2）奧氏體熱強鋼3．壓力容器用高合金鋼（1）鋼板（GB4237）鐵素體型0Cr13Al交貨狀態(tài)退火馬氏體型0Cr13交貨狀態(tài)退火奧氏體型0Cr18Ni9、0Cr18Ni10Ti交貨狀態(tài)固溶處理雙相不銹鋼00Cr18Ni5Mo3Si2交貨狀態(tài)固溶處理（2）鋼管使用鋼號比鋼板少一個鐵素體型和一個雙向不銹鋼（3）鍛件（JB4728）高合金鋼鍛件分四個等級，數(shù)字越大要求檢驗項目越多越嚴(4)鏍柱（GB1220）馬氏體型2Cr13供貨狀態(tài)調質奧氏體型0Cr18Ni9、0Cr18Ni10Ti供貨狀態(tài)固溶處理12/21/2022432.耐熱鋼12/19/2022434．金相檢驗試樣制備：比碳鋼低合金鋼困難，由于基體太軟，易產(chǎn)生機械滑移和擾亂金屬層，此類試樣采用電解拋光，電解浸融是最理想的方法。12/21/2022444．金相檢驗12/19/2022447其它材料

一、鑄鐵與鑄鋼1．鑄鐵（1）白口鑄鐵：碳幾乎全部以Fe3C形式出現(xiàn)，其斷面呈亮白色，性能脆而硬，多作為煉鋼原料（2）灰口鑄鐵：石墨化過程充分，碳大部以片狀石墨出現(xiàn)，斷面呈暗灰色，多制作為鑄件使用。金相檢驗內容（GB7216）：石墨分布和大小評定，基本組織評定磷共晶及共晶相檢驗等（3）可鍛鑄鐵：由白口鑄鐵經(jīng)石墨化退火而制成（4）球墨鑄鐵：石墨呈圓球狀，它是鑄鐵中力學性能最高的類，其金相檢驗（GB9441）內容有石墨形態(tài)大小和球化率評定，基本組織評定及淬火組織檢驗（5）鑄鐵試樣制備要求;防止石墨剝落，石墨曳尾，防止拋光不足。12/21/2022457其它材料

一、鑄鐵與鑄鋼12/19/2022452．鑄鋼二、有色金屬1．鉻及其合金2．銅及其合金3．鈦及其合金4．鎳及其合金5．有色金屬金相試樣制備技術12/21/2022462．鑄鋼12/19/202246第三章宏觀檢驗

1概述

一檢驗工具肉眼或放大鏡（〈20倍〉二檢驗內容鋼中疏松、氣泡、縮孔、縮孔殘余、裂紋以及各種非正常斷口缺陷§2酸浸試驗一．原理利用酸液對鋼材各部分浸融程度的不同，來顯示出其低倍組織及各種缺陷二．顯示缺陷裂紋、夾雜、疏松、偏析及氣孔等缺陷12/21/202247第三章宏觀檢驗

1概述

一檢驗工具12/19/20三試樣

1．取樣應選取能代表全體的部位，根據(jù)檢驗目的，一般有以下幾種取樣方式：（1）表面取樣：檢驗淬火裂紋，磨削裂紋等缺陷（2）兩端取樣：檢驗鋼錠及鋼坯一個軸向（縱割）--顯示纖維流線，條帶組織等二到三個橫向（橫截面）--顯示白點、偏析、疏松，皮下氣泡等2．制樣一般要求試樣表面粗糙〈Ra1.6μm12/21/202248三試樣

1．取樣應選取能代表全體的部位，根據(jù)檢驗目的，四．執(zhí)行標準GB/T226-1991

1．熱酸浸試驗酸液配方1：1工業(yè)鹽酸水溶液作業(yè)溫度60~80℃2．冷酸浸試驗要求試樣表面粗糙度達到Ra0.80μm。酸液配方見表3-2。由于反差對比度比熱觸效果茶，故評定時要比熱觸法低1級。3．仲裁檢驗時，以熱觸法為準12/21/202249四．執(zhí)行標準GB/T226-1991

1．熱酸浸試驗13．斷口檢驗

一．作用可以發(fā)現(xiàn)鋼材冶金缺陷及熱工藝中存在大問題二．執(zhí)行標準GB/T1814-1979三．試樣1．縱向斷口（1）鋼材直徑或邊長大于40mm的應取縱向斷口（2）顯示鋼材中的偏析、非金屬夾雜物及白點等缺陷時，應選取縱向斷口2．橫向斷口鋼材直徑或邊長小于40mm的可取橫向斷口3．失效件斷口，拉力、沖擊試驗破斷后的斷口也可直接進行斷口檢驗12/21/2022503．斷口檢驗

一．作用12/19/20224四．斷口分類及各種缺陷形態(tài)的識別

1．纖維斷口2．結晶斷口3．層狀斷口4．白點斷口5．縮孔殘余斷口6．氣泡斷口7．非金屬夾雜物及夾渣斷口8．黑膠斷口9．石狀斷口10．萘狀斷口12/21/202251四．斷口分類及各種缺陷形態(tài)的識別

1．纖維斷口2．結晶斷口第四章金相檢驗

1金相試樣制備一取樣選取具有代表性和典型性的部位，具體有以下幾種方式1．縱向（沿鋼材軋向）取樣：檢驗鋼中非金屬夾雜物，拉長晶粒，碳化物不均勻程度2．橫向取樣：各種金相組織鑒定如：晶粒度、珠光體、馬氏體等級3．表面取樣：檢驗表面缺陷如脫炭、裂紋深度、表面處理質量（滲碳、氮化、表淬等）4．注意事項：必須除去切取試樣時產(chǎn)生的變形和熱影響區(qū)，以保證試樣的真實性。12/21/202252第四章金相檢驗

1金相試樣制備12/19/20226二鑲嵌手持進行磨拋有困難的試樣才須經(jīng)歷鑲嵌過程三磨制1．粗磨：在落地式砂輪機上進行2．細磨：砂紙磨制（1）晶相砂紙，規(guī)格見表4-1（2）手工磨光過程3．拋光（1）拋光粉氧化鉛粉，氧化鉻粉，金剛石粉及膏（2）拋光織物粗拋用帆布細拋精拋用海軍尼，絲絨或絲綢（3）手工拋光操作（4）電解拋光特點：不會引起金屬表層的變形和流動，故更適合于奧氏體不銹鋼、高錳鋼的拋光，但不適宜于有偏析的金屬材料、鑄鐵及夾雜物檢驗試樣的拋光。設備：電解拋光液配方及相應的參數(shù)見表4-212/21/202253二鑲嵌12/19/202272浸融（顯露顯微組織）磨制好的試樣只有經(jīng)過浸融才能顯示出其組織形態(tài)一化學浸融1．原理：通過化學或電化學的作用顯示出金屬的組織2．浸融劑：見表4-33．操作要點（1）浸入法（2）揩擦法（3）浸融時間（4）浸融全過程：浸融-清水沖洗-無水酒精沖射-熱風吹干12/21/2022542浸融（顯露顯微組織）12/19/20228二電解浸融1．原理：由于各個組織之間的電極電位不同，在微弱電流的作用下，各個相的浸融程度也不同，因而能顯示各相組織。2．應用：適宜不銹鋼、耐熱鋼，熱電偶等具有高化學穩(wěn)定性材料的浸融3．浸蝕劑，見表4-412/21/202255二電解浸融12/19/202293常用金相評定方法

一、鋼的脫炭層測定1．執(zhí)行標準GB/T224-19872．測定方法（1）金相法（2）硬度法（3）化學（光譜）法3、金相法測定脫炭層（1）取樣：試樣磨面必須垂直于脫炭面（2）制樣：金相試樣在磨制中不得卷邊、倒角（3）浸融：能清晰的顯示出脫炭層組織（4）脫炭層深度：全脫炭區(qū)與部分脫炭區(qū)的總和全脫炭區(qū)：其組織全部為鐵素體部分脫炭區(qū)（也稱半脫炭區(qū)）：其組織與心部正常組織有差異（5）測定操作：通常在100×下操作，脫炭層深度以毫米表示，也可以零件厚度（或直徑）的百分數(shù)表示。12/21/2022563常用金相評定方法

一、鋼的脫炭層測定12/19/2022二、鋼的平均晶粒度測定1．執(zhí)行標準GB/T6394-20022．試樣制備（1）取樣：應在交貨狀態(tài)的材料上切取，其部位和數(shù)量按標準或技術條件規(guī)定（2）制樣：按金相試樣磨制過程進行（3）浸融：按相應標準規(guī)定3．測定方法：比較法、截點法、面積法（1）比較法：通過與標準評級圖對比來評定平均晶粒度，此法適宜于評定具有等晶軸材料（2）面積法：通過計算給定面積網(wǎng)格內的晶粒度來測定晶粒度（3）截點法：通過計算給定測量線段與晶粒邊界相交截點數(shù)來測定晶粒度4．其它（1）非均勻等軸晶粒的各種組織應使用截點法（2）當雙方對結果有爭議時，截點法是所有情況下的仲裁方法12/21/202257二、鋼的平均晶粒度測定12/19/202211三、鋼中非金屬夾雜物的評定1．執(zhí)行標準：GB/T10561-20052．試樣制備：（1）取樣：縱向切取，具體部位依據(jù)標準或技術條件規(guī)定。（2）制樣：按金相試樣磨制過程進行，重要的是要避免夾雜物的剝落、變形或拋光面的污染。3．測定方法（1）應在未經(jīng)浸融的試樣磨面上進行，使用100×±2×倍率觀察（2）將觀察的視場與標準評級圖譜進行對比來評級，以最差的視場作為評定對象（3）根據(jù)夾雜物形態(tài)和分布，標準圖譜分為A、B、C、D、DS五大類，評定級別從0.5級到3級。12/21/202258三、鋼中非金屬夾雜物的評定12/19/202212第五章壓力容器用材及組織鑒別

1壓力容器用材特點及要求一、特點1．壓力容器用材要能承受高溫、高壓、真空、低溫、高變載荷等的作用。2．壓力容器用材目前仍以鋼材為主，少量使用非金屬材料。隨著科技發(fā)展，有色金屬在特殊結構壓力容器中的應用日漸增多。12/21/202259第五章壓力容器用材及組織鑒別

1壓力容器用材特點及要求1二、要求1．滿意的屈強指標一般控制屈強比在0.6~0.8范圍2．良好的韌性、塑性。3．合理的成分和組織壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程中規(guī)定，用于焊接結構壓力容器主要受壓元件的碳鋼和低碳鋼，其含碳量（質量分數(shù)）不應大于0.25%，為保證材料具有良好的可焊性和加工工藝性，一般控制碳當量不大于0.45%。4．滿足耐腐蝕性能5．良好的工藝性和經(jīng)濟性12/21/202260二、要求12/19/2022142合金元素在鋼中的作用一、合金元素在鋼中存在的形式1．以碳化物存在于鋼中（1）強碳化物形成元素V、Nb、Ti，形成間隙相碳化物，如V4C3、NbC、TiC，這些元素只有在缺少碳情況下才進入固溶體。（2）中強碳化物形成元素Cr、Mo、W。（3）弱碳化物形成元素Mn，加入鋼中是Mn少量溶入滲碳體[（FeMn）]3C，大部份溶入固溶體。（4）非碳化物形成元素Si、Al、Cu、Ni、Co，與碳的結合力比較小，因此不能與碳結合。12/21/2022612合金元素在鋼中的作用12/19/2022152.以固溶體存在于鋼中（1）非碳化物形成元素幾乎全部熔于固溶體中（2）一些碳化物形成元素如Cr和Mn，它們既可形成碳化物也可熔于固溶體。其分配比例與其對碳的結合力有關，隨著結合力的增強，其在固溶體中的部分就減少。在含Ti奧氏體不銹鋼（即穩(wěn)定型奧氏體不銹鋼）中，碳首先與Ti結合成TiC，而鉻則被趕入固溶體。3．以非金屬夾雜物存在于鋼中。這類合金元素常與鋼中的氮、氧、硫等化合形成穩(wěn)定的氧化物、硫化物及硅酸鹽等。如Al、Mn、Si、Ti等元素還可以形成Al2O3、MnO、SiO2、MnS等非金屬夾雜物，而V、Nb、Ti、Al等元素還可以形成氮化物如AlN、TiN、V4N等非金屬夾雜物。12/21/2022622.以固溶體存在于鋼中12/19/202216二、合金元素對熱處理的影響

1．對臨界點的影響（1）Mn、Ni、Co等屬擴大奧氏體相區(qū)元素，使Ac3線下移，當這些元素含量很高時，可使鋼在常溫下得到奧氏體組織如高錳鋼(Mn13)，鉻鎳不銹鋼（18－8型），因此它們又被稱為奧氏體形成元素。（2）Si、Cr、Al等屬縮小奧氏體相區(qū)元素，，當其含量很高時，可使鋼在各種溫度下均呈鐵素體組織，如高鉻不銹鋼（1Cr17），因此它們被稱為鐵素體形成元素。12/21/202263二、合金元素對熱處理的影響

1．對臨界點的影響12/19/22．對奧斯體化的影響（1）合金元素形成的碳化物在加熱時較難溶解，因此奧斯體化的溫度需較高，時間需較長，形成碳化物的傾向愈強，這種作用也就愈大。（2）強碳化物形成元素所生成的碳化物又阻止奧氏體晶粒長大的作用，易獲得細晶粒組織。12/21/2022642．對奧斯體化的影響12/19/2022183．對C曲線的影響（1）使C曲線右移的元素有Ni、Mn、Cr、Mo等使C曲線右移的元素有Co、Al等（2）降低馬氏體轉變點的元素有Ni、Cr、Mn、Mo、V等升高馬氏體轉變點的元素有Co、Al等4．對回火溫度的影響（1）對回火穩(wěn)定性的作用：V、W、Ti、Cr等提高鋼的回火穩(wěn)定性（2）對回火脆性影響：Si可使第一類回火脆由250℃推遲到320℃左右，而強碳化物形成元素V、Ti、Mo等可減弱第一類回火脆性。Mo、W能有效降低第二類回火脆傾向，減少P、As、Sb、Sn等有害元素含量也是降低第二類回火脆的重要措施。12/21/2022653．對C曲線的影響12/19/2022195．對高溫、低溫性能的影響（1）Mo、Cr等合金元素較顯著的提高鋼的高溫強度，Ni和Co的作用較小。（2）Ni、Mn等元素降低脆性轉變溫度，可以低溫鋼常用它們來合金化，而P、C、Si、Cu等元素提高脆性轉變溫度，在低溫鋼中它們是不受歡迎的。12/21/2022665．對高溫、低溫性能的影響12/19/2022203碳鋼和低合金鋼

一、碳素結構鋼1．質量等級：按鋼中P、S含量劃分為四個級別即A、B、C、D。2．牌號表示：以Q235-AF為例，其中Q235表示鋼材屈服強度為235，A表示鋼材質量等級，F(xiàn)是沸騰鋼。12/21/2022673碳鋼和低合金鋼

一、碳素結構鋼12/19/202221二、優(yōu)質碳素結構鋼（1）特點：其質量要優(yōu)于普通碳素結構鋼（P、S含量較低），鋼材除保證化學成分和力學性能之外還要求低倍組織和表面質量達到標準規(guī)定。（2）牌號：低碳的有08、10、15、20等，中碳的有30、35、40等，還有用作彈簧的55、60等。12/21/202268二、優(yōu)質碳素結構鋼12/19/202222三、低合金鋼在低碳鋼中添加少量合金元素(<5%)構成低合金鋼，其力學性能比同等碳含量的碳素鋼明顯提高，而且還具備一定的耐熱、耐低溫、耐腐蝕等方面的性能。12/21/202269三、低合金鋼12/19/202223四、壓力容器專用鋼板和鍛件1．鋼板（1）執(zhí)行標準GB/T6654-1996(2)代表性鋼號16MnR350Mpa等級用鋼，供貨狀況為正火或控制，屬鐵素體珠光體型鋼18MnMoNbR500Mpa等級用鋼，供貨狀況為正火加回火，屬馬氏體型調制鋼12/21/202270四、壓力容器專用鋼板和鍛件12/19/2022242鍛件執(zhí)行標準JB4726－2000標準規(guī)定，根據(jù)重要程度鍛件劃分為四個等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，按順序檢驗項目逐級加多加嚴。要求鍛件達到一定鍛造比，而以鋼錠為原料時不得小于3，以軋材為原料時不得小于1.6。12/21/2022712鍛件12/19/202225五、基本組織形態(tài)與鑒別1．鐵素體在顯微鏡下觀察有明顯晶界，而晶粒本身不受浸融呈白色，低碳鋼中鐵素體以主要相存在，在其晶界上有少量片狀珠光體，隨鋼中碳含量的增加，鐵素體數(shù)量減少，珠光體數(shù)量增加，針狀鐵素體是出現(xiàn)在低中碳鋼或低合金鋼中的一種過熱組織，即魏化組織鐵素體。在軋制的鋼板和鋼管中鐵素體往往呈帶狀分布，這往往是由于枝晶偏析和非金屬夾雜物而造成的。12/21/202272五、基本組織形態(tài)與鑒別12/19/20222640鋼室溫組織（400×）12/21/20227340鋼室溫組織（400×）12/19/20222710鋼顯微組織（200×）12/21/20227410鋼顯微組織（200×）12/19/2022282．滲碳體質硬而脆，不同的熱處理方法可改變其形態(tài)和分布。按形態(tài)可分為片狀和球狀滲碳體。3．珠光體按形態(tài)可分為片狀和粒狀滲碳體。鄰近共析成分的鋼，當冷速較快時，先共析相來不及析出，在金相上也呈現(xiàn)單一珠光體，此時稱為偽共析組織。12/21/2022752．滲碳體12/19/2022294．馬氏體與下貝的鑒別（1）從形態(tài)上區(qū)分：馬氏體針葉寬且長，兩片針葉相交60°角下貝針葉細且短，兩片針葉相交55°角（2）從受浸融上區(qū)分：馬氏體較下貝較難金浸融，常用輕（淺）浸融區(qū)分兩者，此法也可用于檢測空淬鋼的滲碳層深度。12/21/2022764．馬氏體與下貝的鑒別12/19/2022304合金結構鋼一、質量分等：共分為三類優(yōu)質鋼――磷硫含量不得大于0.035%高級優(yōu)質鋼（后加A）――磷硫含量不得大于0.025%特級優(yōu)質鋼――磷含量不大于0.025%，此外還限制鋼中銅含量。12/21/2022774合金結構鋼12/19/202231二、在壓力容器中的應用GB150中規(guī)定，合金結構用于制造緊固件，具體鋼號有40Cr、35CrMoA、35CrMoVA等，供貨狀態(tài)為調質。三、金相檢驗淬火后應獲得細小針狀馬氏體，經(jīng)高溫回火后得到均勻而細致的回火索氏體組織（鐵素體基體上分布著細小顆粒碳化物）。12/21/202278二、在壓力容器中的應用12/19/2022325低合金低溫鋼一、低溫用鋼分類1．鐵素體型（1）低碳、低合金化、高凈化鋼液，如16MnDR（2）用鎳合金化的如 2.5%Ni、3.5％Ni鋼，這是同時普遍適用的。（3）金相組織為鐵素體加少量珠光體或者是索氏體貝氏體也屬此類鋼2．低碳馬氏體型此類鋼淬火組織為馬氏體。正火組合為馬氏體＋鐵素體及少量奧氏體，回火后（550~580℃）為鐵素體＋富碳奧氏體，這部分奧氏體冷至－200℃也不發(fā)生轉變，使鋼具有深低溫下的韌性，如9％Ni鋼。3．奧氏體型如高級低溫鋼18－8不銹鋼，另一種是高錳奧氏體鋼如20Mn23Al等12/21/2022795低合金低溫鋼一、低溫用鋼分類12/19/202233二、壓力容器用低合金低溫鋼1．鋼板（GB3531－1996）16MnDR供貨狀態(tài)正火，15MnNiDR供貨狀態(tài)正火或正火＋回火等2．鋼管09MnD供貨狀態(tài)正火3.鍛件（JB4727-2000）(1)低溫壓力容器用鋼鍛件分為Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ三個等級，檢驗項目逐漸加多（2）鋼號有16MnD、09MnNiD、20MnMoD等五個，供貨狀態(tài)均為淬火＋回火（調質狀態(tài)）12/21/202280二、壓力容器用低合金低溫鋼12/19/2022346珠光體耐熱鋼和高合金鋼

一、珠光體耐熱鋼1．耐熱鋼的強化原理（1）固溶強化少量多元合金化是低合金熱強鋼的固溶強化原則（2）沉淀強化沉淀析出第二相質點，有促進鋼材組織在高溫下的穩(wěn)定作用（3）晶界強化加入微量B元素，提高晶界的高溫強度12/21/2022816珠光體耐熱鋼和高合金鋼

一、珠光體耐熱鋼12/19/202．壓力容器用珠光體耐熱鋼(1)鋼板（GB/T6654）鋼號15CrMoR供貨狀態(tài)正火＋回火，屬低碳珠光體耐熱鋼，在500~550℃下有較高持久強度，長期運行無石墨化傾向，但有球化傾向。（2）鋼管鋼號有12CrMo、15CrMo（GB/T6479）供貨狀態(tài)為正火＋回火1Cr5Mo（GB/T6479）供貨狀態(tài)為退火對鋼管使用中的球化問題，研究表明輕度以至中度球狀化對持久強度的影響不大，但完全球化的組織會顯著降低鋼的熱強性。(3)鍛件（JB4726）鋼號有15CrMo、12Cr1MoV、14Cr1Mo等，供貨狀態(tài)均為正火＋回火（4）鏍柱鋼號有1Cr5Mo、25Cr2MoVA供貨狀態(tài)均為調質，后者專屬中碳珠光體耐熱鋼，屈服強度達600－735Mpa12/21/2022822．壓力容器用珠光體耐熱鋼12/19/2022363.金相檢驗（1）珠光體球化球化的速度和程度主要取決于溫度和時間20鋼球化評級標準（DL/T674-1999）:采用與標準圖譜對比方法，在250×或500×下進行評定，球化分5個級別，允許用半級表示15CrMo鋼球化評級標準（DL/T787-2001）：采用與標準圖譜對比方法，在500×下進行評定，球化分5個級別，允許用半級表示（2）碳化物石墨化不含Cr的碳鋼和0.5Mo珠光體鋼在高溫下容易發(fā)生石墨化，如電廠中的主蒸汽管道（20鋼）石墨化的溫度區(qū)間為450~700℃，焊接接頭的熱影響區(qū)和管道的彎管段是石墨化的易發(fā)處，石墨化評定劃分為4個級別石墨化的出現(xiàn)一段伴有宏觀上