金相檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)鋼的金相檢驗(yàn)第四單元內(nèi)容導(dǎo)入：

金屬材料按用途的分類中，是用量最廣的一類，而結(jié)構(gòu)鋼中按用途細(xì)分的種類也很多，但并非時(shí)時(shí)都對(duì)其顯微組織有要求，因此本單元著重分析討論結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼中對(duì)組織要求較高的幾類典型材料工程構(gòu)件鋼用于建筑、車輛、造船、橋梁、石油、化工等行業(yè)；機(jī)器零件用鋼主要制造各種機(jī)器零件。結(jié)構(gòu)鋼有哪些用途？01結(jié)構(gòu)鋼含碳量一般在0.7%以下，屬于亞共析鋼，可分為工程構(gòu)件鋼和機(jī)器零件用鋼。軸承鋼的含碳量是結(jié)構(gòu)鋼中的特例，屬于過共析鋼。結(jié)構(gòu)鋼用材有什么成分特征？02其中對(duì)金相組織要求較高的有調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼和軸承鋼等。哪些是需要金相檢驗(yàn)的常用結(jié)構(gòu)鋼類型？03冷變形鋼的金相檢驗(yàn)?zāi)K4-1所謂再結(jié)晶是指冷變形后的金屬加熱到一定溫度之后，在原來的變形組織中重新產(chǎn)生了無畸變的新晶粒，而性能也發(fā)生明顯的變化，并恢復(fù)到完全軟化狀態(tài)的過程。1.冷變形冷變形鋼的金相檢驗(yàn)冷變形是指在再結(jié)晶溫度以下的變形。冷變形鋼的金相檢驗(yàn)一般所說的冷變形鋼是指在常溫下經(jīng)過變形，制成某種機(jī)件或毛坯的鋼材。2.冷變形鋼及其加工工藝?yán)渥冃喂に囍饕校很堉?、沖壓和拉拔。鋼錠在熱軋過程組織的變化變形組織與等軸組織比較08鋼冷拉退火組織500×10鋼熱軋退火組織200×冷變形鋼金相檢驗(yàn)項(xiàng)目（1）鐵素體晶粒的檢驗(yàn)（2）游離Fe3C的檢驗(yàn)（3）帶狀組織的檢驗(yàn)三次滲碳體在晶界聚集500×20Cr鋼帶狀組織100×冷拉后的組織變形量為70%的組織200×冷拉結(jié)構(gòu)鋼經(jīng)冷拉變形后的組織，其鐵素體晶粒被拉成纖維狀，晶界處如有珠光體，也會(huì)被拉成長(zhǎng)條狀，其中滲碳體不易變形而破碎，稱為冷加工纖維狀組織。檢驗(yàn)項(xiàng)目及標(biāo)準(zhǔn)鐵素體晶粒的檢驗(yàn)交貨狀態(tài)的碳素鋼薄板和鋼帶的鐵素體晶粒度應(yīng)符合GB/T710-1991《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼熱軋薄鋼板和鋼帶》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。檢驗(yàn)項(xiàng)目及標(biāo)準(zhǔn)游離Fe3C的檢驗(yàn)游離滲碳體的硬度很高，沖壓時(shí)幾乎不變形，當(dāng)滲碳體呈方向性長(zhǎng)鏈狀或沿鐵素體晶界呈網(wǎng)絡(luò)狀分布時(shí)，則鋼的沖壓性能極壞，會(huì)導(dǎo)致板材在冷加工變形時(shí)發(fā)生開裂.游離滲碳體評(píng)定按GB/T13299-1991《鋼的顯微組織評(píng)定方法》進(jìn)行。檢驗(yàn)項(xiàng)目及標(biāo)準(zhǔn)帶狀組織的檢驗(yàn)低碳鋼板以熱軋緩慢冷卻后常出現(xiàn)鐵素體和珠光體相間的帶狀組織，呈現(xiàn)方向性，帶狀分布的珠光體較鐵素體難以發(fā)生塑性變形而導(dǎo)致開裂。按GB/T13299-1991《鋼的顯微組織評(píng)定方法》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)級(jí)。檢驗(yàn)項(xiàng)目及標(biāo)準(zhǔn)魏氏組織的檢驗(yàn)冷變形鋼的魏氏組織，是鐵素體呈針片狀平行或交叉分布在珠光體基體上。按GB/T13299-1991《鋼的顯微組織評(píng)定方法》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)級(jí)。評(píng)定時(shí)應(yīng)選擇磨面上最嚴(yán)重視場(chǎng)進(jìn)行評(píng)定。調(diào)質(zhì)鋼的金相檢驗(yàn)?zāi)K4-2調(diào)質(zhì)鋼通常是中碳優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼，如40Cr、45鋼1.選材調(diào)質(zhì)鋼的金相檢驗(yàn)調(diào)質(zhì)鋼的金相檢驗(yàn)2.熱加工工藝及正常組織調(diào)質(zhì)鋼采用淬火+高溫回火組織回火索氏體具有良好的綜合力學(xué)性能，有較高的強(qiáng)韌性。調(diào)質(zhì)鋼的金相檢驗(yàn)3.典型缺陷組織帶狀組織淬火過熱組織淬火欠熱組織正常的典型淬火組織40Cr淬火混合馬氏體淬火后高溫回火組織回火索氏體及少量鐵素體組織淬火過熱組織40Cr鋼920℃加熱油冷淬火得到的粗大馬氏體組織40Cr鋼850℃加熱油冷淬火，組織為馬氏體基體上分布有少量上貝氏體淬火欠淬透組織欠熱組織40Cr鋼淬火欠熱組織為：馬氏體+未溶鐵素體白色鐵素體塊邊角圓鈍，是加熱時(shí)鐵素體溶解不徹底的產(chǎn)物未溶鐵素體與先共析鐵素體的鑒別模塊4-31.正確的淬火加熱溫度調(diào)質(zhì)鋼的金相檢驗(yàn)亞共析鋼淬火加熱溫度是Ac3+30～50℃調(diào)質(zhì)鋼的金相檢驗(yàn)2.加熱溫度不夠高或保溫溫度不夠長(zhǎng)淬火加熱溫度是

Ac1～Ac3之間，是兩相區(qū)奧氏體+鐵素體（A+F）未溶鐵素體組織白色多邊形的鐵素體，圓鈍的塊狀先共析鐵素體組織白色鐵素體在原奧氏體晶界上形成，先與共析反應(yīng)的產(chǎn)物珠光體的生成時(shí)間，形態(tài)纖細(xì)。↘↘↘↘↘↘未溶鐵素體組織40Cr鋼淬火欠熱組織：馬氏體+未溶鐵素體白色鐵素體塊邊角圓鈍，是加熱時(shí)鐵素體溶解不徹底的產(chǎn)物↘↘小結(jié)1未溶鐵素體形態(tài)圓鈍、沒有尖角，是淬火加熱溫度欠熱的組織，亞共析鋼淬火溫度一定要在Ac3+30～50℃2先共析鐵素體形態(tài)纖細(xì)，分布在奧氏體晶界上，是亞共析結(jié)構(gòu)鋼緩慢冷卻的組織3兩種鐵素體都是白亮色，晶體結(jié)構(gòu)相同，性質(zhì)相同。由鐵素體形態(tài)判斷熱處理工藝是否正確，發(fā)現(xiàn)未溶鐵素體，可以推斷淬火加熱溫度不夠，欠熱，使淬火的工件有軟點(diǎn)，強(qiáng)度和耐磨性減低。彈簧鋼的金相檢驗(yàn)?zāi)K4-41.選材及性能要求彈簧鋼的金相檢驗(yàn)彈簧材料是碳素鋼或低合金彈簧鋼，常用材料有：70、65Mn、60Si2Mn等。高的彈性極限較高的屈強(qiáng)比高的疲勞強(qiáng)度和足夠的塑性及韌度0102彈簧制造的不同工藝?yán)涑尚蛷椈蔁岢尚蛷椈衫涑尚蛷椈衫涑尚蛷椈墒侵睆捷^細(xì)或厚度較薄的彈簧，先進(jìn)行強(qiáng)化處理（冷變形強(qiáng)化或熱處理強(qiáng)化），然后卷制成形，最后進(jìn)行退火和穩(wěn)定尺寸。熱成型彈簧直徑或厚度較大（大于10~15mm）的螺旋彈簧或板簧，一般在高于正常淬火加熱溫度50~80℃時(shí)熱成型，再淬火+中溫回火，獲得回火托氏體組織。這種組織具有高的彈性極限和疲勞極限，硬度38~50HRC。冷拔鋼絲強(qiáng)化工藝?yán)涑尚蛷椈傻你U淬鉛淬處理是將冷拉盤條加熱獲得奧氏體組織后，在500~550℃的鉛浴中等溫冷卻，以獲得索氏體組織的過程。斷口類型鉛淬后的彈簧鋼再經(jīng)多次冷拔至所需直徑。這類鋼絲表面光潔，具有極高的強(qiáng)度和一定的塑性，常稱為白鋼絲或琴弦絲。彈簧鋼絲鉛淬后，多次冷拔、冷卷成型后，只需進(jìn)行200~300℃去應(yīng)力回火處理。組織為：纖維狀的變形索氏體70鋼鉛淬后冷拉纖維狀組織500×65Mn830℃油冷淬火的混合馬氏體組織

500×淬火組織淬火過熱組織常規(guī)強(qiáng)化工藝60Si2Mn鋼860℃油冷淬火+460℃回火得到的保留馬氏體位向的回火托氏體中溫回火組織淬火過熱組織常規(guī)強(qiáng)化工藝500×小結(jié)1彈簧鋼強(qiáng)化工藝有鉛淬后拉拔，顯微組織為纖維狀索氏體，適用于細(xì)鋼絲或薄彈簧2常規(guī)強(qiáng)化為淬火+中溫回火顯微組織為回火托氏體，適用于較大較粗的彈簧軸承鋼的金相檢驗(yàn)?zāi)K4-51.選材及性能要求軸承鋼的金相檢驗(yàn)滾動(dòng)軸承鋼是制造軸承的專用鋼，其中鉻軸承鋼最為常用（占90%），含碳量為0.95~1.05%之間，屬于過共析鋼。GCr15是用量最大的鉻軸承鋼，含鉻量1.30~1.65%。1.選材及性能要求軸承鋼的金相檢驗(yàn)鉻軸承鋼碳化物顆粒細(xì)小、分布均勻，熱處理可顯著提高鋼的硬度、強(qiáng)度、耐磨性等指標(biāo)。也可用來制造冷沖模、量具等耐磨結(jié)構(gòu)零件。2.軸承鋼的熱處理及其組織預(yù)備處理是球化退火，球化退火后的組織為粒狀珠光體。硬度一般低于210HBS。最終熱處理是淬火加低溫回火。軸承鋼的金相檢驗(yàn)2.軸承鋼的熱處理及其組織GCr15一般采用835~850℃油冷淬火+150~160℃低溫回火，組織為：極細(xì)的回火馬氏體+細(xì)小均勻分布的碳化物+少量殘余奧氏體，硬度62~64HRC。軸承鋼的金相檢驗(yàn)正常的淬火+回火組織500×3.典型缺陷組織右圖所示是GCr15在890℃加熱保溫油冷淬火的組織，粗針馬氏體+較多的殘余奧氏體，其中碳化物大量減少，屬于過熱組織。

GCr15鋼淬火粗大組織500×實(shí)例1軸承鋼的金相檢驗(yàn)右圖是GCr15鋼淬火+回火缺陷組織，表層有黑色細(xì)針狀托氏體，基體為隱針馬氏體和細(xì)小結(jié)晶馬氏體+殘余奧氏體+剩余碳化物。主要原因是加熱時(shí)沒有保護(hù)措施，表面脫碳后造成

GCr15鋼淬火回火缺陷組織500×實(shí)例2軸承鋼的金相檢驗(yàn)右圖是GCr15鋼退火后金相檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的表面脫碳組織表層為片狀珠光體，心部為粒狀珠光體。

軸承鋼的金相檢驗(yàn)實(shí)例3脫碳層的測(cè)定模塊4-6脫碳層深度測(cè)定方法國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T224《鋼的脫碳層深度測(cè)定法》適用于測(cè)定鋼材（坯）及其零件的脫碳層深度。010203脫碳層深度測(cè)定金相法硬度法化學(xué)分析法1.金相法金相法是在光學(xué)顯微鏡下觀察試樣從表面到心部隨著碳含量的變化而產(chǎn)生的組織變化。（推薦用法）脫碳層組織特征與測(cè)量界限組織特征脫碳深度全脫碳層全部的鐵素體從表面到全鐵素體結(jié)束處止半脫碳層鐵素體+其它組織從全脫碳層結(jié)束到剛和心部組織一致處止總脫碳層全脫碳層+半脫碳層從脫碳表面到剛和心部組織一致處止案例1表面幾乎為全脫碳層，組織為鐵素體及極少量低碳馬氏體，逐漸向里為針狀馬氏體按照金相法規(guī)定，脫碳層深度為：從針狀馬氏體開始到表面的垂直距離1.金相法60Si2Mn鋼860℃油冷淬火的組織圖500×2.硬度法0103硬度法測(cè)脫碳層顯微硬度法洛氏硬度法2.1顯微硬度法顯微硬度法適用于脫碳層相當(dāng)深的淬火件用0.49N~4.9N（50gf~500gf）的負(fù)荷，測(cè)量在試樣橫截面上沿垂直于表面方向上的顯微硬度值的分布梯度?？偯撎紝由疃纫?guī)定為從表面到所要求硬度值的那一點(diǎn)距離。原則上至少要在相互距離盡可能遠(yuǎn)的位置進(jìn)行兩組測(cè)定，其測(cè)量值的平均值作為總脫碳層深度。表面壓痕顯著大于次表面壓痕，根據(jù)手冊(cè)查出各個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的硬度值，從要求的硬度值的壓痕位置測(cè)量至表面距離，即脫碳層深度值。顯微硬度法試樣和金相法相同，為方便讀取壓痕對(duì)角線的值，只是一般不進(jìn)行腐蝕。2.1顯微硬度法

案例2GCr15淬火+低溫回火2.2洛氏硬度法對(duì)不允許有脫碳層的產(chǎn)品，直接在試樣的原產(chǎn)品表面上測(cè)定；對(duì)允許有脫碳層的產(chǎn)品，在去除允許脫碳層的面上測(cè)定。生產(chǎn)車間現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用較多2.2洛氏硬度法方便、快捷只能確定是否脫碳，而不能測(cè)定脫碳深度。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)3.化學(xué)分析法用化學(xué)分析方法測(cè)定逐層剝?nèi)〉慕饘傩嫉奶己?，以確定脫碳層深度。逐層剝?nèi)∶恳粚拥纳疃葹?.1mm厚。亦可用光譜分析的方法測(cè)定逐層碳含量，直到和心部基體含碳量相同