金相分析及检测基础

绪论

金相分析是研究金属及其合金内部组织及缺陷的主要方法之一，它在金属材料研究领域中占有很重要的地位。利用金相显微镜在专门制备的试样上放大100～1500倍来研究金属及合金组织的方法称为金相显微分析法，它是研究金属材料微观结构最基本的一种实验技术。显微分析可以研究金属及合金的组织与其化学成分的关系；可以确定各类合金材料经过不同的加工及热处理后的显微组织；可以判别金属材料的质量优劣，如各种非金属夹杂物－－氧化物、硫化物等在组织中的数量及分布情况以及金属晶粒度的大小等。

在现代金相显微分析中，使用的主要仪器有光学显微镜和电子显微镜两大类。本书以常用的光学金相显微镜为例进行介绍。

第一章金相试样的制备

§1.1取样和镶嵌

一、纯金属的晶体结构

一、取样

（一）取样部位和磨面方向的选择

取样部位必须与检验目的和要求相一致，使所切取的式样具有代表性。

例如：

上图中1用于检验非金属夹杂物的数量、大小、形状；2用于检验晶粒的变形程度；3用于检验钢材的带状组织消除程度。

（二）取样方法

1.金相式样的形状

①Φ12×12mm的圆柱体。②12×12×12mm的立方体。③其他不规则的形状。

式样的棱边应倒圆，防止在磨制中划破砂纸和抛光织物。

2.取样方法

①硬度较低的材料如低碳钢、中碳钢、灰口铸铁、有色金属等。

用锯、车、刨、铣等机械加工。

②硬度较高的材料如白口铸铁、硬质合金、淬火后的零件等。

用锤击法，从击碎的碎片中选出大小适当者作为试样。

③韧性较高的材料

用切割机切割。

④大断面和高锰钢等

用氧乙炔焰气割。

二、试样的热处理

取下来的试样有的可直接进行磨制，有的尚需按照相应的标准经热处理后才能进行磨制，如检验钢的本质晶粒度、非金属夹杂物、碳化物不均匀等。

1.本质晶粒度试样的热处理

（1）渗碳法——用于低碳钢。

（2）网状铁素体法——用于中碳钢。

（3）网状屈氏体法——用于共析钢。

（4）网状渗碳体法——用于过共析钢。

（5）氧化法——

1°木炭氧化法将抛光试样用木炭覆盖，加热至930℃，保温3h后再将木炭抖掉，在炉膛中氧化5min后水淬。

加入至930℃，保温3h后，再通入空气，经30～60s短

时间氧化，最后水淬。

3°热浸氧化法将试样在预先脱氧良好的盐浴中加

热至930℃，保温3h，再将试样移入具有弱氧化作用的

盐浴中浸蚀。浸蚀温度仍为930℃，浸蚀时间为2～5min，

取出后油淬，最后用水清洗、吹干，置于金相显微镜下

观察。

（6）直接浸蚀法——

2、非金属夹杂物试样的热处理

3、碳化物不均匀度试样的热处理

二、镶嵌

1.机械夹持法

适用于表层检验，不易产生倒角。

要求：夹具的硬度略高于试样（低、中碳钢均可）；垫片多用铜或铝质；垫片的电极电位略高于试样。

2.塑料镶嵌法

一种是用环氧树脂在室温镶嵌；一种是在专用的镶嵌机上进行。

（1）环氧树脂镶嵌

要求:材料为环氧树脂+固化剂+磨料；用于较硬且热敏感性不高的材料。

（2）镶嵌机镶嵌

是在专用的镶嵌机上进行镶嵌。镶嵌机由加热、加压、压模装置组成。

（3）低熔点合金镶嵌

配制合金→熔化浇注即可。

§1-2 磨光与抛光

一、磨光

目的是得到光滑平整的表面。

1.粗磨

目的：将取样形成的粗糙表面和不规则外形休整成形。

要点：

（1）根据检验目的确定磨面方向。

（2）可手工或机械磨制。手工磨制常用于较软的有色金属及其合金，采用的工具为锉刀或粗砂纸。机械磨制常用于钢铁材料，采用的工具为砂轮。机械磨制时，应注意冷却试样，否则发热易导致金属内部组织变化。

2.手工细磨

手工细磨是在由粗到细的砂纸上进行。

要点：砂纸平铺在玻璃板、金属、塑料或木板上，一手紧压砂纸，另一手平稳拿住试样，将磨面轻压砂纸，向前推移，然后提起、拉回。拉回时试样不得基础砂纸，不可来回磨削，否则易磨成弧形，得不到平整的磨面。

金相砂纸规格见教材。

手工细磨时应注意：

（1）粗磨后的试样须清洗、吹干后进行细磨，直到得到方向一致的磨痕，再更换更细的砂纸，并转90°后继续磨制。

（2）磨制时压力不能过大，否则磨痕过深、发热严重。

（3）磨制软材料时，应在砂纸上滴润滑剂。

（4）磨过硬材料的砂纸不得用于软材料的磨制。

3.机械细磨

常用装置有预磨机、蜡盘、预磨膏。

（1）预磨机细磨

把由粗到细的水砂纸置于旋转盘上，加水润滑兼冷却，试样磨面轻压在砂纸上，沿径向移动试样并与旋转方向相反转动，待粗磨痕消失，新磨痕一致即可。

水砂纸与金相砂纸的规格不同。

（2）蜡盘细磨

把石蜡、磨料加热搅拌均匀，使成糊状，浇注到预磨机或抛光机上，约5～10mm厚，待冷却后刮平后即可使用。

二、抛光

金相试样磨制的最后一道工序。抛光方式有机械抛光、电解抛光、化学抛光、综合抛光等。

（一）机械抛光

目前应用最为广泛，分为粗抛和精抛（抛光粉颗粒大小不同）。较软的金属必须粗磨和精磨，对钢铁材料仅粗磨即可。

1.机械抛光设备

国产抛光机有单盘P-1和双盘P-2型，都是由电动机（0.18KW）带动旋转盘，转速为1350r/min。旋转盘由铜或铝制成，直径200～250mm。

2.抛光原理

（1）磨削作用:图1-15。

（2）滚压作用：甩出抛光微粉在织物与磨面间滚动，实现滚压作用。

3.抛光微粉

4.抛光织物（抛光布）

作用：

1）织物纤维能嵌存抛光粉，能防止磨粉不因离心力而散失。

2）能贮存部分润滑剂。

3）织物纤维与磨面间磨削，能使磨面更加光亮。

5.抛光操作

1）在抛光时，试样和操作者双手及抛光用具必须洗净，以免将粗砂粒带入抛光盘。

2）抛光微粉悬浮液的浓度一般为5～15%的抛光粉蒸馏水悬浮液，装在瓶中，使用时摇动，滴入抛光盘中心。

3）抛光盘湿度是以提起试样，磨面上的水膜在2～3s自行蒸发干为宜。

4）抛光时试样磨面应平稳轻压于抛光盘中心附近，沿径向缓慢往复移动，并逆抛光盘旋转方向轻微转动，以防磨面产生曳尾。

5）极软极硬金属的磨制特点

对于铜、铝、铅等金属及其合金，试样制备时易引起金属形变层，使金属扰乱层加厚。常采用手工取样，手工粗磨，使用新砂纸手工细磨，并在砂纸上滴以润滑剂。

对于硬质合金试样，常采用60目软质碳化硅砂轮粗磨；在主贴盘上洒以200目碳化硼或金刚石粉细磨试样，并滴入机油润滑，约2～3min即可；最后在特制的塑料抛光盘上抛光2～3min，抛光时涂以金刚石研磨膏，也可在金属抛光盘上蒙上尼龙布，再涂金刚石研磨膏进行抛光。

6）铸铁及非金属夹杂物试样的抛光

铸铁中的石墨及金属中的非金属夹杂物，在抛光时易拖尾、扩大、剥落，因此多用手工细磨，用肥皂作润滑剂；也可用蜡盘代替手工细磨，但是必须选用短纤维抛光布。

（二）电解抛光

利用电解方法，以试样表面作为阳极，逐渐使凹凸不平的磨面溶解成光滑平整的表面。适用于硬度较低的单相合金、容易产生塑性变形而引起加工硬化的金属材料，如奥氏体不锈钢、高锰钢、有色金属和易剥落硬质点的合金等的试样抛光。

1.电解抛光装置

包括阳极（试样）、阴极、搅拌器、电解槽、电解液、电流计等部件。

2.电解抛光原理

电解抛光是电化学过程，是一个复杂的物理化学过程，其理论尚不完善。常用薄膜理论来解释。

电解抛光的进行须依赖于稳定的薄膜，这就需要弄清楚电解抛光特性曲线。

（1）第一类电解抛光特性曲线

（2）第二类电解抛光特性曲线

3.电解抛光介质

电解液液的种类很多，按使用温度不同分为冷电解抛光液和热电解抛光液。

4.电解抛光操作

（1）试样准备粗磨→细磨至02号金相砂纸；选择电解液；检查线路等。

（2）电解抛光参数选择

（3）电解抛光注意事项

（三）化学抛光

1.化学抛光原理

化学抛光仅使磨面光滑，并不使磨面平坦，溶解速度比电解抛光慢，抛光时间较长。

2.化学抛光液及抛光操作

（四）综合抛光

1.化学机械抛光

把化学抛光液冲淡成1︰2或1︰10，并加入适量抛光粉，在机械抛光盘上进行抛光。

2.电解机械抛光

在化学机械抛光时，在试样与抛光盘之间接以直流电源，电解液同时起电解液的作用，用电解来加速抛光过程。

§1-3 金属纤维组织的显示

组织的显示方法很多，可分为化学显示、电解显示等

一、化学显示法（化学浸蚀法）

将抛光好的试样磨面浸入化学试剂中或用化学试剂擦拭试样磨面，显示出纤维组织的方法。

（一）化学浸蚀原理

化学浸蚀是一个电化学溶解过程。在金属中晶粒与晶粒之间、晶粒与晶界之间、各相间的物理化学性质不同，自由能不同，在电解质溶液中则具有不同的电极电位，可组成微电池。较低电位部分是微电池的阳极，溶解较快。溶解的地方则凹陷或沉积反应产物而着色。在显微镜下观察时，光线在晶界处被散射，不能进入物镜而显示出黑色晶界，而其它地方呈白色。

1.纯金属及单相合金的浸蚀

2.多相合金的浸蚀

多相合金的浸蚀比较复杂，不仅有选择性的化学腐蚀作用，同时还有电化学腐蚀作用。

例如片状珠光体组织中，铁素体的电极电位低于渗碳体的电极电位，在稀硝酸浸蚀剂中铁素体为阳极，渗碳体为阴极。当浸蚀时间适当时，铁素体被均匀地溶去一薄层，但在两相交界处则被腐蚀较深呈现凹陷，若在高倍显微镜下观察时，能看到渗碳体周围有一圈黑线围绕着，显示两相边界。若降低放大倍数，当物镜鉴别能力小于渗碳体片层厚度时，只能看出一条条黑线（这些黑线是渗碳体边缘的两条边界线）。若物镜兼备能力小于珠光体层间距时，则珠光体无法分辨，而呈现黑色块状。

（二）化学浸蚀剂

种类繁多，是酸、碱、盐类的混合溶液。

（三）浸蚀操作

一般浸蚀操作过程：冲洗抛光试样→酒精擦洗→浸蚀→冲洗→酒精擦洗→吹干。

1.浸蚀方式

浸蚀方式有浸入法、擦拭法两种。

2.浸蚀操作时的注意事项

（1）浸蚀时间及其深浅程度

（2）金属扰乱层的消除

（3）试样浸蚀后的清洗和保存

二、电解显示法

某些贵金属及其合金，化学稳定性很高，难以用化学浸蚀法显示组织，可采用电解浸蚀法。如纯铝、纯银、金及其合金，不锈钢、耐热钢、钛合金等的浸蚀。

三、其它显示法

（一）着色显示的基本原理

首先使试样抛光表面形成一层程度不等的薄膜，通过薄膜干涉而增加各相之间的衬度，并使之具有不同的色彩。

（二）着色显示方法

1.热染发

将抛光后的试样在空气中加热（＜500℃），使抛光面形成厚薄不匀的氧化膜。在显微镜下观察时，由于薄膜的干涉现象，便呈现不同的色彩。

热染显示的步骤：

（1）清洗

（2）氧化

（3）冷却

2.化学着色法

3.真空镀膜法（气相沉积法）

4.恒电位浸蚀法

在恒定的正极电位下，在一定成分的电解液中，经一定时间，只对某一相进行选择浸蚀的过程，不受另一相的影响，而且也不受相的相对量多少的影响，都能清晰呈现组织。

5.离子溅射法

离子溅射法是在专用的气体-离子反应室中进行。

§1-4 金相组织的胶膜复型

在不允许破坏取样检验，可采用胶膜复型法。该法的优点是：

1.操作迅速简便，可在现场复制一个可供观察的薄膜样品。

2.复型不受工件尺寸和形状限制。

3.复型显示的组织清晰，也可拍摄金相照片。

4.复型所需材料、设备简单，可在金相显微镜或生物显微镜下观察。

一、胶膜复型的原理

二、胶膜复型制作技术

（一）试样表面的磨制和浸蚀

用大型工件金相检查仪进行粗磨、细磨、电解抛光、深度浸蚀。

（二）胶质溶液的配制

两种方法：

1.将醋酸纤维或硝酸纤维透明胶片剪碎，用3×10-4～5×10-4kg溶于10ml乙酸乙酯或丙酮中，即成透明胶纸溶液。

2.将去除乳剂的照相胶片3×10-4～5×10-4kg，加入10ml三氯甲烷中，搅拌溶解后成为白色胶纸溶液，再加入2～3ml酒精，搅拌后即成无色透明胶纸溶液。

§1-5 宏观检验

【宏观检验】用肉眼或放大镜检验金属表面或断口的宏观缺陷的方法，也称宏观分析或低倍组织检验。

宏观检验的内容：

1.铸态结晶组织。表层细晶区、柱状晶区、中心等轴晶区。

2.铸件凝固时形成的气孔、缩孔、疏松等缺陷。

3.某些元素的宏观偏析，如钢中的硫、磷偏析等。

4.压力加工形成的流线、纤维组织。

5.热处理件的淬硬层、渗碳层和脱碳层等。

6.各种焊接缺陷以及夹杂物、白点、发纹、断口等。

一、热酸浸蚀法

1.试样制备

酸浸蚀试样制备时取样部位及数量按有关标准进行，并严防温度升高而引起组织变化。切取试样用锯、剪、气割和砂轮切割等方式。

2.试剂

3.浸蚀时间

浸蚀时间与钢材成分、状态、表面粗糙度、检验目的和试剂新旧程度等有关，以低倍组织能清晰呈现为宜，一般为10～40min。

4.清洗

热水刷洗→碱水刷洗→热水刷洗→吹干。

5.热酸浸蚀的基本原理

二、冷酸浸蚀法

三、硫印实验法

1.硫印的基本原理

2.硫印操作

（1）配制2～5%硫酸水溶液。

（2）切取略大于试样表面的印相纸，浸入硫酸水溶液中1～2min。……

（3）经3～5min，取下印相纸，进行水洗、定影、冲洗、上光干燥。

§1-6 非金属夹杂物的检验

非金属夹杂物对钢材的危害：

1.导致应力集中，引起疲劳断裂。

2.降低塑性、韧性、焊接性、耐腐蚀性，易发生点蚀。

3.沿晶界分布的硫化物将引起热脆。

一、非金属夹杂物的分类

1.按夹杂物的来源分

（1）内在夹杂物

①在钢冶炼过程中的脱氧产物；②冶炼过程中溶解的硫、氧、氮形成的化合物。③钢液内的反应产物和冷却时的析出物。

（2）外来夹杂物

钢在冶炼过程中，由炼钢炉、出钢槽、盛钢桶等内壁脱落物。

2.按夹杂物的化学成分分

（1）氧化物系

（2）硫化物系

（3）氮化物

3.按夹杂物的塑性分

（1）塑性夹杂物在压力加工过程中，成带状、断续条状、纺锤状等，如FeS等。

（2）脆性夹杂物在压力加工过程中，成破裂串，如AL2O3等。

（3）不变形夹杂物如SiO2等。

二、非金属夹杂物的鉴定方法

分为宏观和微观两种方法。

1.宏观鉴别方法

热酸浸蚀、冷酸浸蚀、硫印、超声波、磁粉探伤、断口分析等。

2.微观鉴别方法

化学分析、岩相法、金相法、X射线结构分析法、电子显微镜观察法、电子探针法等。

三、非金属夹杂物的金相鉴定

1.试样准备

（1）取样部位和数量按相应标准执行。

（2）磨制前经淬火和低温回火提高基体硬度，以免磨制时非金属夹杂物脱落。

（3）轻磨轻抛，短时完成。（抛光布用短纤维、抛光粉用氧化镁等）

（4）抛光后→洗净→吹干→直接观察。

2.非金属夹杂物的主要特征

（1）形状

①球状FeO、SiO2→图6-1。

②方形、长方形、三角形、六角形、树枝状等图6-2

（2）夹杂物分布

成群聚集——Cr2O3；孤立分散——硅酸盐；

排列成串——AL2O3、FeO-MnO；沿晶分布——FeS、FeS-FeO共晶；

链状分布——AL2O3；

（3）夹杂物的透明度与色彩

夹杂物分为：

透明——硅酸盐、二氧化硅、硫化锰等。在暗场下明亮，色彩鲜明。图6-4。

半透明——

不透明——氮化物、硫化铁。在暗场下呈暗黑色、白色两边。图6-5。

（4）在偏振光下的各向异性效应

夹杂物有各向异性、各向同性之分。

各向异性的夹杂物在正交偏振光下，当转动显微镜的载物台360°时，产生对称的四次发光和消光现象。图6-6示。

（5）夹杂物的黑十字现象

球状透明各向同性夹杂物，在正交偏振光下呈现独特的黑十字现象。

（6）夹杂物的硬度、塑性、抛光性

用纤维硬度计测量，初步判断。

（7）夹杂物的化学性能

根据夹杂物的抗蚀性不同。

四、非金属夹杂物的鉴定程序

五、非金属夹杂物的评定原则

第二章金相显微镜

§2-1 显微镜的成像原理

众所周知，放大镜是最简单的一种光学仪器，它实际上是一块会聚透镜（凸透镜），利用它可以将物体放大。其成像光学原理如图1-1所示。

当物体AB置于透镜焦距f以外时，得到倒立的放大实像A′B′（如图2-1（a）），它的位

置在2 倍焦距以外。若将物体AB放在透镜焦距内，就可看到一个放大正立的虚象A′B′（如图2-1（b））。影像的长度与物体长度之比（A′B′/AB）就是放大镜的放大倍数（放大率）。若放大镜到物体之间的距离a近似等于透镜的焦距(a≈f)，而放大镜到像间的距离b近似相当于人眼明视距离（250mm），则放大镜的放大倍数为：N=b/a=250/f。

（a）实像放大（b）虚像放大

图2-1 放大镜光学原理图

由上式知，透镜的焦距越短，放大镜的放大倍数越大。一般采用的放大镜焦距在10～100mm 范围内，因而放大倍数在2.5～25倍之间。进一步提高放大倍数，将会由于透镜焦距缩短和表面曲率过分增大而使形成的影像变得模糊不清。为了得到更高的放大倍数，就要采用显微镜，显微镜可以使放大倍数达到1500～2000倍。

显微镜不象放大镜那样由单个透镜组成，而是由两级特定透镜所组成。靠近被观察物体的透镜叫做物镜，而靠近眼睛的透镜叫做目镜。借助物镜与目镜的两次放大，就能将物体放大到很高的倍数。图2-2所示是在显微镜中得到放大物像的光学原理图。

图2-2 显微镜光学原理图

被观察的物体AB放在物镜之前距其焦距略远一些的位置，由物体反射的光线穿过物镜，经折射后得到一个放大的倒立实象，目镜再将实像放大成倒立虚像，这就是我们在显微镜下研究实物时所观察到的经过二次放大后的物像。

在设计显微镜时，让物镜放大后形成的实像位于目镜的焦距f目之内，并使最终的倒立虚像在距眼睛250mm处成像，这时观察者看得最清晰。

三、透镜的像差

透镜成像规律是依据近轴光线得出的结论。

【近轴光线】是指与光轴接近平行（即夹角很小）的光线。

【像差】实际成像与理想成像之间的偏离。像差的存在影响象的清晰度、物和象之间的相似性、降低了光学仪器的精确性。

按像差产生原因可分为两类：一类是单色光成像时的像差，叫做单色像差。如球差、慧差、像散、像场弯曲和畸变均属单色像差；另一类是多色光成像时，由于介质折射率随光的波长不同而引起的像差，叫做色差。色差又可分为位置色差和放大率色差。

1.球差

透镜成像的主要缺陷就是球面差和色差（波长差）。球面差是指由于球面透镜的中心部分和边缘部分的厚度不同，造成不同折射现象，致使来自于试样表面同一点上的光线经折射后不能聚集于一点（图2-3），因此使影像模糊不清。球面像差的程度与光通过透镜的面积有关。光圈放得越大，光线通过透镜的面积越大，球面像差就越严重；反之，缩小光圈，限制边缘光线射入，使用通过透镜中心部分的光线，可减小球面像差。但光圈太小，也会影响成像的清晰度。色差的产生是由于白光中各种不同波长的光线在穿过透镜时折射率不同，其中紫色光线的波长最短，折射率最大，在距透镜最近处成像；红色光线的波长最长，折射率最小，在距透镜最远处成像；其余的黄、绿、蓝等光线则在它们之间成像。这些光线所成的像不能集中于一点，而呈现带有彩色边缘的光环。色差的存在也会降低透镜成像的清晰度，也应予以校正。通常采用单色光源（或加滤光片），也可使用复合透镜。如图2-3所示。

（a）球面像差（b）色差

图2-3 透镜产生像差的示意图

2.场曲

垂直于透镜光轴的物体经过透镜折射后，每一物点均能得到一个像点，但全部像点不在一个平面上，即最清晰的像呈现在一个曲面上，这种像差称为场曲，如教材图2-12。

3.畸变

影响像与物几何相似性的像差称为畸变。畸变也是由于光束的倾斜度较大而引起的，造成透镜近轴部分的放大率与边缘部分放大率不一致。

4.色差

§2-2 显微镜的物镜和目镜

一、物镜

（一）物镜的类型

1.消色差及平场消色差物镜

消色差物镜限于校正黄绿光范围的球差，校正红绿光范围的色差。

平场消色差物镜对场曲和象散作进一步校正。

2.复消色差及平面复消色差物镜

复消色差物镜的轴向色差在红、绿、紫三个光区内均已校正。球差校正的范围为绿光、紫光区，存在部分的垂轴色差。

平场复消色差物镜具有复消色差物镜的优点、场曲也得到进一步校正。

3.半复消色差物镜

（二）物镜的构造

各种透镜固定在金属圆筒内的复式透镜组，如图2-19所示。

（三）物镜的性能

物镜质量优劣与像差校正程度有关，此外

1.数值孔径

数值孔径表征物镜的聚光能力，严重影响显微镜的分辨力。αsin n NA =，如图2-21所示。

①介质的折射率n 增大，NA 变大。常用油作为介质。

②增大α，NA 变大。措施有：增加透镜的直径，但是给像差的校正带来困难；缩短物镜的焦距，这是目前常用的方法。实际上α最大不能大于70°。

2.分辨能力

用能分辨两点间最小距离d 的倒数1/d 表示。

此外，实际上衍射现象限制了物镜的分辨能力。 经推导：NA d 2λ

=

成像时，目镜进一步对物镜的像放大，但不能提高分辨力。因此，显微镜的分辨力主要决定于物镜的分辨能力。

3.放大倍数

1

f M ?=

物→M 有效=500～1000NA 。 4.景深 【景深】对高低不平的物体的能清晰成像的能力。

景深一般是以物体能同时清晰成像时最高点到最低点之间的距离d L 表示。

2

)(27NA M NA n d L λ+?=

（四）物镜的工作距离 指第一个物镜晶片到被观察物体之间的轴向距离。

一般高倍物镜的工作距离只有0.2～0.3mm 。为此在物镜内装有弹簧起缓冲作退让作用。

（五）物镜的标志 图2-27

1.物镜类型

消色差物镜一般不标符号。例如

复消色差物镜——“FS ”；平场消色差物镜——“PC ”；平场半复消色差物镜——“PF ”。

2.放大倍数

放大倍数用数字和符号表示，有时省去符号，如40×。有时物镜把焦距刻在外壳上。

3.数值孔径

直接标在外壳上，往往略去“NA ”符号。

放大倍数和数值孔径联合标识，如40×/0.65。

4.机械镜筒长

长度不同的物镜不能互换。

5.盖玻片厚度

6.介质符号

二、目镜

可起放大、校正像差作用。

（一）惠更斯目镜图2-28、2-29

特点：

1.不能单独作为放大镜使用，又称负型目镜。

2.结构简单，价格便宜，未校正像差。

（二）补偿目镜图2-30

特点：

1.可以单独作为放大镜使用，又称正型目镜。

2.具有“色过正”特性，即过度地校正了垂轴色差，适合于平场消色差物镜、平场复消色差物镜。

3.像差校正较好。

（三）摄影目镜图2-31

特点类似于补偿目镜，还能在规定的放大倍数范围内，可得到足够平坦的像面。

（四）测微目镜

1.固定式测微目镜图2-32

相似于负型目镜，在目镜的光阑处加入一片有刻度的分划板。

2.游动式测微目镜

目镜上装有固定的刻度玻璃外，还有一块可以移动的玻璃片。

§2-3 显微镜的照明系统

调整光束、改变采光方式、完成光线行程的转换。

一、光源及其使用方法

（一）光源

要求：足够的发光强度，并可调；发光均匀；发热小；光源位置可调；光源寿命长、成本低等。

1.低压钨丝灯（白炽灯）

特点：结构简单、价格低廉、发光面积小、光强度高而且均匀，但是发光效率低（10%）、亮度低、寿命短等。

2.卤钨灯

特点：发光效率高，体积小，亮度高。

3.氙灯

特点：发光效率高，体积小，发光稳定，光强度大等。

（二）光源使用方法

1.科勒照明 图2-34

2.临界照明

二、垂直照明器及照明方式

【垂直照明器】借助一套专门的装置，将金相显微镜的侧向光线垂直转向的装置。有平面玻璃反射镜、全反射棱镜、暗场用环形反射镜。

照明方式有明场照明、暗场照明。

（一）明场照明

光路：光源???→?垂直转向器

物镜→试样表面→反射光→物镜。

这样试样表面平坦部分在视场中明亮，而凹陷部位在视场中呈现黑色。

1.垂直光照明

最基本的照明法。照明时，光线均匀垂直射在试样表面，被浸湿后的式样凹凸处无阴影产生，得到清晰平坦的图像。

光路：水平光线→45°平面镜→垂直射到物镜→试样→反射光经物镜成像→平面镜→目镜。如图2-36所示。

特点：

（1）光线强度损失较大。普通的损失率高达90%，若涂一层硫化锌、硫化银高反射系数镀层，制成半反射半透射的反射镜，可减少损失。

（2）图像亮度低，衬度低，缺乏立体感。

（3）光线充满物镜，使得图像的分辨力提高。

2.斜射照明

照明光线与显微镜体的光轴至少倾斜30°。

特点：提高分辨力，可呈现跟多显微组织细节，并使试样表面凸出部分产生阴影，增加了影像衬度和立体感。

（1）调节孔径光阑中心位置 图2-37

调整孔径光阑→偏离光轴中心→物镜→斜射光射在试样表面。

注意：光阑偏移量和斜射光角度，否则出现浮雕图像而失真。

（2）棱镜反射照明图2-39

在垂直照明器内将棱镜作为折光元件。

特点：

光损失极少，镜筒内炫光少，图像亮度大，衬度高。但是棱镜挡住了物镜孔径的一半，使得有效值孔径减小，分辨能力下降。适合低放大倍数下使用。

（二）暗场照明图2-40

1.原理

照明光束从物镜周边以很大的角度投射到试样表面。这样，试样抛光部分的光线不会进入视场，而被腐蚀的组织凹陷部分的一部分光线能进入视场成像。于是试样的组织便以明亮的物象呈现在暗黑的视场内，故为暗场照明。

2.特点和应用

（1）物镜有效数值孔径增加，提高了物镜的分辨力。可以观察到超微粒子。

（2）减轻了光线多次通过物镜界面引起的反射和炫光，提高了衬度。

（3）能观察非金属夹杂物的透明度及其固有色彩，有利于鉴别非金属夹杂物。

3.暗场照明的调节使用

在明场照明下观察试样组织后，按下列步骤进行暗场观察。

（1）将暗场反射聚光镜安装在物镜座上，将环形光阑插入光程中，推入环形反射镜。

（2）调节暗场反射聚光使其焦点刚好在试样表面。

（3）在暗场观察时，将孔径光阑开大作为视场光阑。调节视场光阑，以控制环状光束的粗细。

（4）进行调焦操作使像清晰。

三、显微镜的光学行程图2-42

1.直立式（正置式）

要求：试样表面与载物台平行；试样不能太大。

2.倒立式

要求：试样不能过重。

四、光阑

作用：①改善光学系统成像质量。②决定通过系统的光通量。③拦截系统中有害的杂散光等。

1.孔径光阑

位于光源聚光镜之后，用来控制物镜孔径角。

孔径光阑↓→孔径角↓→景深↑，消除宽光束单色像差，提高衬度；分辨力↓。

孔径光阑调节时，视野内的亮度也会发生变化，但这不是目的。调整亮度应采用更换光源或调节光源电压等措施。

2.视场光阑

限制光学系统成像范围的光阑称为视场光阑。应调整到目镜观察到的视场不再增大为止。

五、滤色片

1.增加多相合金组织在金相照片（黑白）上的衬度。

2.有助于鉴别带有色彩组织的微细部分。

3.校正消色差物镜的残余色差。

4.提高物镜的分辨能力。

§2-4 显微镜的机械系统

以国产XJ-16型为例。图2-44

1.底座、镜臂、托架

2.载物台

3.镜筒

4.调焦机构

§2-5 显微镜的调整与使用

一、光源的调整

1.照明均匀性——光源灯丝的位置不在光轴上，使聚光后的光束不对称。

2.视场亮度——光源发出的光线经聚光后不落在孔径光阑的平面上。

调整：

1.调整光源使之位于光轴上——把孔径光阑开大，将一小张图纸或毛玻璃片放在孔径光阑处，径向调整光源，观察光阑，将灯丝影像调到光阑中心。

2.调整亮度——调节灯丝的轴向位置，使灯丝影像调到最小，即灯丝在孔径光阑中心聚焦。

二、测微目镜的校正

原因：镜头的实际放大倍数与公称放大倍数不一致。

校正方法：

将物镜测微尺放在载物台上→调焦使测微尺的第n 格与测微目镜的m 格对齐→则目镜中每一小格的实际长度为01.0?=m

n K

三、载物台机械中心的调整

要求载物台的机械中心与光学系统的主光轴同心。移动载物台，使测微目镜中的十字线与刻度尺的十字线重合、直到中心重合或调到很小的同心圆为止。

四、显微镜的调焦

利用粗调和细调手轮，将载物台上的式样与物镜之间调整到合适的距离，获得清晰图像。

1.先用低倍作概略观察，再换作高倍研究细节。

2.消色差物镜调焦时应以中心清晰为准。

五、油浸系物镜的使用

凡物镜前透镜与试样间的介质为液体的物镜，称为液浸系物镜。

油浸系物镜的数值孔径大、放大倍数也高，而工作距离很小

§2-8 常用金相显微镜

金相显微镜按外形结构分：台式、立式、卧式

按其性能参数与用途：初级、中级、高级

一、台式金相显微镜

特点：结构简单、体积小、重量轻。

4X1：倒立光程、科勒照明（图2-47）XJX-1：直立光程（图2-48）

二、立式金相显微镜

中级金相显微镜。可进行明场、暗场、偏振光观察

国产XJL-02型立式金相显微镜组成：

（1）载物台：显微镜主体最上方，可做任意方向平移

（2）镜体：显微镜的主体

（3）照明系统：配有专用变压器。灯座可做径向和轴向调节。灯前有聚光镜组，并装有孔径光阑，提高光源利用率

（4）摄影系统：

三、大型金相显微镜

卧式金相显微镜

由：镜体、垂直照明器、照明系统、投影和摄影系统组成

§2-9 金相显微镜的维护保养

一、光学零件的维护和保养

1.生霉和起雾

生霉：镜头表面呈现出蜘蛛丝状物质

螺母、金相检验报告、、、金相技术[1]

金相技术 φ10 螺母 金相检验报告 姓名： 班级： KT833 学号： 实验日期： 2011年11月06日

φ10螺母的金相检验报告 一、材料的原始条件： 螺母 二、实验设备及材料： 金相显微镜、抛光机、预磨机、吹风机、各号金相砂纸、抛光布、抛光剂、脱脂棉、滤纸、3%硝酸酒精腐蚀液、待检测试样 三、实验内容： 试样的制备 1、取样 试样的选取应根据被检验零件的特点，选取有代表性的部位。 对于内径为10mm的球墨铸铁螺母试样，选取其一个光滑的棱面作为实验面。 2、打磨 分为粗磨和细磨。 首先进行手工磨光，在一个平整的桌面上放置一块干净的玻璃板，在玻璃板上铺上砂纸，并用左手压住砂纸，右手握住试样，使磨面朝下并水平与砂纸接触，然后轻轻向前推行进行磨制，提起试样进行返回，重复上述步骤直至打磨掉试样表面的锈迹污渍并使其光整。 再利用预磨机进行打磨，从粗砂纸向细砂纸依次打磨，每换一号砂纸，应将试样转90度再磨制，使磨削方向与之前的磨痕方向垂直，以便观察前一道磨痕是否完全消除，在打磨过程中需要不断用水冷却试样，避免其受热引起组织变化。 3、抛光 本实验采用抛光机进行抛光。 抛光前需要仔细的清洗试样，避免打磨时把砂纸上的沙粒附着试样表面，在

抛光时对试样表面造成影响。 抛光时先将一定量的抛光剂倒在抛光布上，然后拿稳试样使其磨面平稳的压在旋转的抛光布上，压力不宜过大。每隔一段时间需拿起试样进行观察，当试样表面干燥时，应添加抛光剂。待试样表面的磨痕全部消除干净并呈现光亮的镜面时，即停止包抛光。抛光结束后应用水进行清洗，并用脱脂棉擦洗，将试样上的抛光剂彻底洗净。 4、浸蚀 本试样采用3%的硝酸酒精进行腐蚀，浸蚀前需要把试样上所带的水甩掉避免稀释腐蚀剂。 将试样的抛光面浸入腐蚀剂中，浸蚀时间要适当，当抛光面由光亮的镜面变成暗灰色不能成像时即停止腐蚀，并迅速用清水冲洗干净。 最后，用滤纸吸干试样上的水，并用吹风机进行烘干，即可进行金相观察。 四、结果的分析 1、金相组织

金相分析操作指导书

机械工程材料实验指导书 西安交通大学 材料科学与工程学院 《机械工程材料》课程组 顾美转编

目录 金相显微分析基础知识 （一）光学金相显微镜的一些基础知识概述 2—12（二）金相样品的制备方法概述 13—19实验一金相显微镜的使用与金相样品 的制备 20—28实验二碳钢和铸铁的平衡组织和非平衡 组织的观察与分析 29—39 2004．1

金相显微分析基础知识 金相分析在材料研究领域占有十分重要的地位,是研究材料内部组织的主要手段之一。金相显微分析法就是利用金相显微镜来观察为之分析而专门制备的金相样品，通过放大几十倍到上千倍来研究材料组织的方法。现代金相显微分析的主要仪器为：光学显微镜和电子显微镜两大类。这里仅介绍常用的光学金相显微镜及金相样品制备的一些基础知识． （一）光学金相显微镜的一些基础知识概述一．金相显微镜的构造 金相显微镜的种类和型式很多，最常见的有台式、立式和卧式三大类。金相显微镜的构造通常由光学系统、照明系统和机械系统三大部分组成，有的显微镜还附带有多种功能及摄影装置。目前，已把显微镜与计算机及相关的分析系统相连，能更方便、更快捷地进行金相分析研究工作。 1．光学系统： 其主要构件是物镜和目镜，它们主要起放大作用。并获得清晰的图象。 物镜的优劣直接影响成象的质量。而目镜是将物镜放大的象再次放大。2．照明系统： 主要包括光源和照明器以及其它主要附件 （1）光源的种类： 包括白炽灯（钨丝灯）、卤钨灯、碳弧灯、氙灯和水银灯等。常用的 是白炽灯和氙灯，一般白炽灯适应于作为中、小型显微镜上的光源 使用，电压为6—12伏，功率15—30瓦。而氙灯通过瞬间脉冲高压 点燃，一般正常工作电压为18伏，功率为150瓦，适用于特殊功能 的观察和摄影之用。一般大型金相显微镜常同时配有两种照明光源， 以适应普通观察和特殊情况的观察与摄影之用。 （2）光源的照明方式： 主要有临界照明和科勒照明。散光照明和平行光照明适应于特殊情 况使用。 1）临界照明：光源的象聚焦在样品表面上，虽然可得到很高的亮度，但对光源本身亮度的均匀性要求很高。目前很少使用。

金相试样制备试验报告.

金相试样的制备 一、实验目的 （1）了解金相显微试样制备原理，熟悉金相显微试样的制备过程。 （2）初步掌握金相显微试样的制备方法。 二、实验原理 金相试样制备 金相试样制备过程一般包括：取样、粗磨、细磨、抛光和浸蚀五个步骤。 1.取样 从需要检测的金属材料和零件上截取试样称为"取样"。取样的部位和磨面的选择必须根据分析要求而定。截取方法有多种，对于软材料可以用锯、车、刨等方法；对于硬材料可以用砂轮切片机或线切割机等切割的方法，对于硬而脆的材料可以用锤击的方法。无论用哪种方法都应注意，尽量避免和减轻因塑性变形或受热引起的组织失真现象。试样的尺寸并无统一规定，从便于握持和磨制角度考虑，一般直径或边长为15~20mm，高为12~18mm比较适宜。对那些尺寸过小、形状不规则和需要保护边缘的试样，可以采取镶嵌或机械夹持的办法。 金相试样的镶嵌，是利用热塑性塑料(如聚氯乙烯)，热凝性塑料(如胶木粉)以及冷凝性塑料(如环氧树脂+固化剂)作为填料进行的。前两种属于热镶填料，热镶必须在专用设备一镶嵌机上进行。第三种属于冷镶填料，冷镶方法不需要专用设备，只将适宜尺寸(约φl5~20mm)

的钢管、塑料管或纸壳管放在平滑的塑料(或玻璃)板上，试样置于管内待磨面朝下倒入填料，放置一段时间凝固硬化即可。 2.粗磨 粗磨的目的主要有以下三点： 1)修整有些试样，例如用锤击法敲下来的试样，形状很不规则，必须经过粗磨，修整为规则形状的试样； 2)磨平无论用什么方法取样，切口往往不十分平滑，为了将观察面磨平，同时去掉切割时产生的变形层，必须进行粗磨； 3)倒角在不影响观察目的的前提下，需将试样上的棱角磨掉，以免划破砂纸和抛光织物。 黑色金属材料的粗磨在砂轮机上进行，具体操作方法是将试样牢牢地捏住，用砂轮的侧面磨制。在试样与砂轮接触的一瞬间，尽量使磨面与砂轮面平行，用力不可过大。由于磨削力的作用往往出现试样磨面的上半部分磨削量偏大，故需人为地进行调整，尽量加大试样下半部分的压力，以求整个磨面均匀受力。另外在磨制过程中，试样必须沿砂轮的径向往复缓慢移动，防止砂轮表面形成凹沟。必须指出的是，磨削过程会使试样表面温度骤然升高，只有不断地将试样浸水冷却，才能防止组织发生变化。 砂轮机转速比较快，一般2850r/min，工作者不应站在砂轮的正前方，以防被飞出物击伤。操作时严禁戴手套，以免手被卷入砂轮机。 3.细磨 粗磨后的试样，磨面上仍有较粗较深的磨痕，为了消除这些磨痕必须进行细磨。细磨，可分为手工磨和机械磨两种。 （1）手工磨 手工磨是将砂纸铺在玻璃板上，左手按住砂纸，右手握住试样在砂纸上作单向推磨。金相砂纸由粗到细分许多种，其规格可参考表2-1。 表2-1 常用金相砂纸的规格

金相分析软件介绍

金相分析软件介绍 检验类别模块名称功能说明 1、金属平均晶粒度【001】金属平均晶粒度测定… GB 6394-2002 自动评级【010】铸造铝铜合金晶粒度测定…GB 10852-89 【019】珠光体平均晶粒度测定…GB 6394-2002 【062】金属的平均晶粒度评级…ASTM E112 【074】黑白相面积及晶粒度评级…BW 2003-01 【149】彩色试样图像平均晶粒度测定…GB 6394-2002 辅助评级【304】钨、钼及其合金的烧结坯条、棒材晶粒度测试方法（面积法）自动评级【305】钨、钼及其合金的烧结坯条、棒材晶粒度测试方法（切割线法）自动评级【322】铜及铜合金_平均晶粒度测定方法…YS/T 347-2004 自动评级【328】彩色试样图像平均晶粒度测定方法２ 2、非金属夹杂物显微评定【002】非金属夹杂物显微评定…GB 10561-89 自动评级【252】钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法…GB/T 10561-2005/ISO 4967:1998 3、贵金属氧化亚铜金相检验【003】贵金属氧化亚铜金相检验…GB 3490-83 自动评级 4、脱碳层深度测定【004】脱碳层深度测定…GB 224-87 辅助评级 5、铁素体晶粒延伸度测定【005】铁素体晶粒延伸度测定…GB 4335-84 自动评级 6、工具钢大块碳化物评级【006】工具钢大块碳化物评级…GB 4462-84 自动评级 7、不锈钢相面积含量测定【007】不锈钢相面积含量测定…GB 6401-86 自动评级 ８、灰铸铁金相【008】铸铁共晶团数量测定…GB 7216-87 自动评级【056】贝氏体含量测定…GB 7216-87 【058】石墨分布形状…GB 7216-87 比较评级 【059】石墨长度…GB 7216-87 辅助评级【065】珠光体片间距…GB 7216_87 【066】珠光体数量…GB 7216_87 自动评级【067】灰铸铁过冷石墨含量…SS 2002-01 【185】碳化物分布形状…GB 7216-87 比较评级 【186】碳化物数量…GB 7216-87 自动评级 【187】磷共晶类型…GB 7216-87 比较评级【188】磷共晶分布形状…GB 7216-87 【189】磷共晶数量…GB 7216-87 自动评级

螺栓材质检测 金相报告

金相实验 螺栓材料检测 专业：材料成型级控制工程 班级： k1233-1 姓名: 龙旭岑金星学号：20129330135 20129330103

一实验前准备： 样品名称：六角螺栓零件 2.材质： 强度( 500 N/mm2 以下或 60000 psi 以下 )的螺栓使用一般软钢材,一般使用 SAE 1008 或是 JIS SWRM 8( 或 SWRCH 8 ). 较低强度( 600 N/mm2 或74000 psi )的螺栓使用一般软钢材, 但限定含 碳量等级, 一般使用 SAE 1010 - 1015或是JIS SWRM 10 - 15( 或 SWRCH 10 –15 ). 较高强度( 800 N/mm2 或125000 psi )的螺栓中碳钢, 低碳硼钢加淬火及 回火, 一般使用 SAE 1035 - 1040或是SWRCH 35K – 40K. 高强度( 900 N/mm2以上或150000 psi以上)的螺栓使用中碳合金钢或是低碳硼钢, 在应用上, 公制Class 10.9 级使用低碳硼钢者, 其印记需在级数印 记下加上底线成为 10.9 , 英制8.2级其印记也和一般Grade 8螺栓使用印记不同, 以便于识别, 使用低碳硼钢制作之高强度螺栓不可用于高温状态下使用. 设计强度超过Class 12.9 或是ASTM A574 超高强度螺栓限用中碳合金钢加淬 火及回火. 根据上述，猜测我们所选择的螺栓主材是Q235 3.样品宏观照片：

4.加工工艺流程： 退火--酸洗--成型--辗牙--热处理--表面处理 5．热处理 （一）退火（珠光体型钢） 1、预热处理：正火 高温回火（马氏体型钢） （1）、正火目的是细化晶粒，减少组织中的带状程度，并调整好硬度，便于机械加工，正火后，钢材具有等轴状细晶粒。 2、淬火：将钢体加热到850℃左右进行淬火，淬火介质可根据钢件尺寸大小和该钢的淬透性加以选择，一般可选择水或油甚至空气淬火。处于淬火状态的钢，塑性低，内应力大。 3、回火： （1）、为使钢材具有高塑性、韧性和适当的强度，钢材在400-500℃左右进行高温回火，对回火脆性敏感性较大的钢，回火后必须迅速冷却，抑制回火脆性 的发生。

金相检验试用期总结

金相检验试用期总结 金相、力学检验个人工作总结自今年4月份开始进入单位，转眼一年过去了。对于本人来说，又积累了一年的经验。在这短暂的一年中，由于院、部门领导，各位同行同事以及亲友的帮助，较顺利地完成了自己的本职工作，让本人在检测技术能力上取得了较大的进步。在此谨感谢各位领导，同事。总结过去，展望未来，现将2016年工作简要总结如下：一、学而时习之，不断提高在检验工作上，作为一名金相、力学检验的新人，我充分的意识到首先我需要虚心的学习理论、充分的参与实践操作工作，尽快的提高自身检验能力。在领导、同事的关怀和帮助下，使我很快的熟悉了工作环境，明确了工作任务及目标。并于7月份、9月份分别参加物理专业技能培训以及全省无损检测培训，均使自己受益匪浅。对待每项检测任务，我都积极的协助有经验的老员工去完成检测工作，并在检测的实践工作过程中边学习理论，边掌握实践。对于不懂的问题就虚心向专业人士请教并实践掌握之。截止目前，已基本掌握相关检测技术方法及检测手段。累计完成了力学、金相实验报告89份。二、吃得苦中苦，爱岗敬业在工作中，除了学习理论检测知识及掌握检测技术来提高自己的检测能力外，我也意识到要提高自己的工作热情、端正自己的工作态度，才能保证对送检试样的检测质量。 金相检验工作总结

在热处理过程中，金相检验具有很重要的地位。金相检验是一道非常严谨的工作，主要包括取样、镶嵌、磨制、抛光、侵蚀、观察、检测等几个步骤，每一道工序都必须仔细认真完成，只要一道工序出现工作失误都可能造成误检、数据偏差较大。在昆山溢阳潮热处理 有限公司实习的过程当中，我有许多的心得体会，我把主要的技术步骤总结如下。取样。根据检验零件的技术要求，在被检零件上选择有代表性的部位取试样。试样的截取应该便于以后的磨制和观察、检测为准。齿类零件做试样时一般切两个齿并留齿根。其他的零件必须与检测面垂直，切时注意别烧伤。尤其是切荣立减速 轴是必须慢速、冲水到位，否则就切坏了。 镶嵌。我们公司用的镶嵌材料是HM3金相镶嵌粉。镶嵌时，被检测面朝下，镶嵌粉一 般放7小勺就够了，保温10分钟左右即可取出。 磨制。磨制包括粗磨和细磨。粗磨：经取样和镶嵌的试样，首先应在砂轮片上磨平，磨制划痕均匀。在砂轮打磨试样时，用力均匀压力不要太大，并经常用水冷却，避免试样因受热而发生组织变形。细磨：由粗到细的各号水磨砂纸和金相砂纸上依次进行磨制。我们公司主要用240、600、1000号水磨砂纸和金相砂纸进行磨制。磨制时用力要均匀，在每张砂纸的磨制时间不要太长，一般每一张砂纸磨制试样的个

低倍基础知识培训

低倍检验基础知识培训 一、基本概念 金相检验分为两部分：低倍检验和高倍检验 1、低倍组织检验又称宏观检验是用肉眼和放大镜及体式显微镜来检查钢材的纵、横断面或断口上各种宏观缺陷的一种方法。通过宏观检验在发现钢中缺陷同时 还可以观察钢材组织的不均匀性。 2、高倍检验又叫微观检验，利用金相显微镜、X光、电子显微镜等手段，来观察各种金属不同状态的显微组织结构和各种缺馅，称为高倍检验。 钢材的宏观缺陷多数是在钢锭浇铸结晶过程中形成的，要掌握宏观组织检验， 正确判定缺陷，首先对铸锭的结晶过程大致有一个了解。 二、钢锭的结晶过程钢液在钢锭模内由液态逐渐冷凝而结晶成固态时，整个结 晶过程比较复杂，而且影响钢锭结晶的因素也很多，需要仔细分析。 1、合金钢铸锭的宏观组织钢材合金铸锭的典型宏观组织：外壳的细晶区、中间的柱状晶区和心部的等轴晶区。 在浇注过程中，当液态金属注入锭模时，钢液接触钢锭模受强烈冷却，结晶首先从靠近模壁开始，在很大过冷度的情况下，其成核率高，结晶非常迅速，晶核的生成速度大大超过了晶核的成长速度，迅速在模壁表面形成细小等轴区图中 1 部位。 随着铸锭细晶区的形成，钢锭由于冷凝而收缩，锭模由于受热而膨胀，使钢锭与模壁间产生了孔隙，锭模内的液态金属冷却速度和散热缓慢，结晶速度减慢，激冷层与钢液的界面上晶体沿着与散热方向相反的方向（向着锭心）成长，形成柱状晶。如图中2部位是柱状晶区。 随着钢锭结晶的发展，钢液温度逐渐下降，锭模温度逐渐升高，散热速度更慢，柱状晶成长速度也逐渐变慢，最后停止向前伸长，中心部钢液温度继续降低，当达到熔点以下时，钢锭中心部未凝固的钢液中几乎同时产生晶核，但是由冷却速度减慢，过冷度减少，生核率低，散热方向也不明显，故最后形成粗大等轴晶区。图中3 部位是无定向粗大等轴晶区。

金相实验报告(成分组织观察分析)

金相综合实验报告 实验名称: 碳钢成分-工艺-组织-性能综合分析实验专业: 材料科学与工程 班级: 材料11（1） 指导老师：席生岐高圆 小组组长: 仇程希 小组成员：齐慧媛李敏朱婧王艳姿闫士琪陈长龙黄忠鹤郭晓波丁江蒋经国庞小通林乐 二〇一四年四月三日

一、实验目的 1.了解碳钢热处理工艺操作； 2.学会使用洛氏硬度计测量材料的硬度性能值； 3.利用数码显微镜获取金相组织图像，掌握热处理后钢的金相组织分析方法； 4.探讨淬火温度、淬火冷却速度、回火温度对45和T12钢的组织和性能（硬度）的影响； 5.巩固课堂教学所学相关专业知识，体会材料的成分—工艺—组织—性能之间关系。 二、实验内容 1.进行45和T12钢试样退火、正火、淬火、回火热处理，工艺规范参考相关资料； 2.用洛氏硬度计测定试样热处理试样前后的硬度； 3.制备所给表中样品的金相试样，观察并获取其显微组织图像； 4.对照金相图谱，分析探讨本次实验可能得到的典型组织：片状珠光体、片状马氏体、板条状马氏体、回火马氏体、回火托氏体、回火索氏体等的金相特征。三、实验原理 热处理是一种很重要的金属加工工艺方法。热处理的主要目的是改变钢的性能，热处理工艺的特点是将钢加热到一定温度，经一定时间保温，然后以某种速度冷却下来，从而达到改变钢的性能的目的。研究非平衡热处理组织，主要是根据过冷奥氏体等温转变曲线来确定。 热处理之所以能使钢的性能发生显著变化，主要是由于钢的内部组织结构发生了的一系列的变化。采用不同的热处理工艺，将会使钢得到不同的组织结构，从而获得所需要的性能。 钢的热处理基本工艺方法可分为退火、正火、淬火和回火等。 (一)碳钢热处理工艺 1.加热温度 亚共析钢加热温度一般为Ac3+30-50℃，过共析钢加热温度一般为Ac 1＋30-50℃（淬火）或Acm+50-100℃（正火）。 淬火后回火温度有三种，即：低温回火（150-250℃）、中温回火（350-500℃）、

热处理金相基础知识

热处理金相基础知识 RUSER redacted on the night of December 17,2020

一、目的 （1）观察碳钢经不同热处理后的基本组织。 （2）了解热处理工艺对钢组织和性能的影响。 （3）熟悉碳钢几种典型热处理组织的形态及特征。 二、概述 碳钢经退火、正火可得到平衡或接近平衡组织，经淬火得到的是非平衡组 织。因此，研究热处理后的组织时，不仅要参考铁碳相图，而且更主要的是参考钢的等温转变曲线（C曲线）。 铁碳相图能说明慢冷时合金的结晶过程和室温下的组织以及相的相对量，C 曲线则能说明一定成分的钢在不同冷却条件下所得到的组织。C曲线适用于等温冷却条件；而CCT曲线（奥氏体连续冷却曲线）适用于连续冷却条件。在一定的程度上可用C曲线，也能够估计连续冷却时的组织变化。 1、共析钢等温冷却时的显微组织 共析钢过冷奥氏体在不同温度等温转变的组织及性能列于表4－1中。 2、共析钢连续冷却时的显微组织 为了简便起见，不用CCT曲线，而用C曲线（图4－1）来分析。例如共析钢奥氏体，在慢冷时（相当于炉冷，见图4－1中的υ 1 ）应得到100%的珠光 体；当冷却速度增大到υ 2 时（相当于空冷），得到的是较细的珠光体，即索氏 体或屈氏体；当冷却速度增大到υ 3 时（相当于油冷），得到的为屈氏体和马氏 体；当冷却速度增大至υ 4、υ 5 （相当于水冷），很大的过冷度使奥氏体骤冷到 马氏体转变开始点（Ms）后，瞬时转变成马氏体，其中与C曲线鼻尖相切的冷却速度（υ 4 ）称为淬火的临界冷却速度。 3、亚共析钢和过共析钢连续冷却时的显微组织 亚共析钢的C曲线与共析钢相比，只是在其上部多了一条铁素体先析出线，如图4－2所示。 当奥氏体缓慢冷却时（相当于炉冷，如图4－2中υ 1 ），转变产物接近平 衡组织，即珠光体和铁素体。随着冷却速度的增大，即υ 3>υ 2 >υ 1 时，奥氏体 的过冷度逐渐增大，析出的铁素体越来越少，而珠光体的量逐渐增加，组织变得更细，此时析出的少量铁素体多分布在晶粒的边界上。 表4－1

关于金相组织的基本知识

关于金相组织的基本知识

首先金相人员进行试样组织分析时候，必须了解铁碳相图Fe-C（Fe-Fe?C）的意义和特点，以及点、线、区的之间意义；大家可以参考资料铁碳相图的原理和知识基础。 图中ABCD为液相线，AHJECF为固相线； 相图中有五个单相区，它们是：ABCD以上--液相区（用L符号表示）； AHNA--固溶体区（用θ表示） NJESGN—奥氏体区（用A或表示）

GPQG—铁素体区（用F表示） DFKZ—渗碳体区（用Fe3C或Cm表示） 相图中有七个两相区，分别是：L+γ，L+δ，L+Fe3C，γ+δ，γ+α，γ+Fe3C，α+Fe3C 鉄碳相图中的特性点； A点 1538℃ｗ（C） 0% 纯铁的熔点； B点1495℃ｗ（C）0.53% 包晶转变时液态合金的成分； C点 1148℃ｗ（C） 0.43% 共晶点； D 点 1227℃ｗ（C）6.69% 渗碳体的熔点； E点 1148℃ｗ（C） 2.11% 碳在γ-Fe中的最大溶解度；G点 912℃ｗ（C） 0% α-Fe<=>γ-Fe转变温度； H点 1495℃ｗ（C） 0.09% 碳在γ-Fe中的最大溶解度；J点 1495 ｗ（C）包晶点； K点 727 ℃ｗ（C） 6.69% 渗碳体的成分； M 点 700 ｗ（C） 0%纯铁的磁性转变点； N点 1394 ℃ｗ（C） 0% γ-Fe<=>δ-Fe的转变温度；P点 727℃ｗ（C）0.0218% 碳在α-Fe中的最大溶解度； S点 727℃ｗ（C） 0.77% 共析点； Q点 600℃ｗ（C） 0.0057% 600℃时碳在α-Fe中的溶解度； 相图中还有两条磁性转变线：MO线（770℃）为铁素体的磁性转变线； 230℃虚线为渗碳体的磁性转变线。 Fe-Fe3C相图上有3条水平线，即HJB-包晶转变线；ECF-共晶转变线；PSK-共析转变线 HJB-包晶线：在1495℃恒温下，碳的质量分数为0.53%的液相与碳的质量分数为0.09%的的δ铁素体发生包晶反应，形成碳的质量分数为0.17%的奥氏体，其反应式为：LB+δh<=>γj 共晶转变线（ECF线）：发生在1148℃的恒温中，由碳的质量分数为4.3%的液相转变为碳的质量分数 2.11%的奥氏体和渗碳体[w(C)=6.69%]所组成的混合物，称为莱氏体，用Ld表示；反应式为：Ld<=>γE+Fe3C。

金相实验报告 实验报告范本

实验一 金属材料显微分析的基本方法 一、实验目的： 了解金相显微镜的构造、原理及使用规则； 掌握金相显微试样制备的基本操作方法。 通过观察，熟悉铁碳合金在平衡状态下的显微组织； 了解并掌握铁碳合金中的相及组织组成物的本质、形态及分布特征； 分析并掌握平衡状态下铁碳合金的组织和性能之间的关系。 二、实验概述： 金相分析是研究工程材料内部组织结构的主要方法金相显微分析法：利用金相显微镜在专门制备的试样上观察 材料的组织和缺陷的方法。 1.金相显微镜的构造、原理及使用； 2.金相显微试样的制备方法。 为了能够在金相显微镜下真实地、清楚地观察到 金属内部的显微组织，需要精心地制备金相显微试样。 金相试样的制备过程主要步骤有： 本实验金相试样制备过程的步骤如下: 3.观察碳钢和白口铸铁的平衡组织 分析各种相组分和组织组成物的特征 碳钢：亚共析钢、共析钢、过共析钢 白口铸铁：亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁 相或组织：铁素体、渗碳体、珠光体、莱氏体 区分：铁素体与渗碳体、各种渗碳体

磨制方法 ●砂纸平铺在玻璃板上，一手按住砂纸，另一手握住试样，使 试样磨面朝下并与砂纸接触，在轻微压力作用下向前推行磨制。 方式重复进行。

显微组织。 右图为单相组织和 双 相组织的显微组织图 实验概述： 三、实验设备及材料 ?金相分析实验使用的主要仪器设备有： 光学金相显微镜、抛光机、电吹风机等。 ?实验材料有： 低碳钢试样，工业纯铁、20钢、T8钢、亚共晶白口铸铁等显微组织样品，金相砂纸，抛光粉，硝酸酒精溶液（含4%HNO3），酒精，脱脂棉等。 实验一金属的显微分析法 实验内容及步骤 ?实验前必须仔细阅读实验讲义的有关内容； ?听取实验指导教师讲解金相显微镜的构造、使用方法等内容，熟悉金相显微镜的构造及其操作规程； ?由实验指导教师讲解金相试样制备的基本操作过程，学生每人一块试样，进行试样制备全过程的操作，直至制成合格的金相试样； ?在金相显微镜下观察所制备试样的显微组织特征，并用摄像机拍照存盘。

金相分析基础

《金相分析基础》 指导书 材料系热加工教研室

实验一金相试样的制备 一．实验目的 1.初步掌握制备金相试样的常规方法及要点。 2.初步掌握金相试样的制备技术，提高动手能力 二．实验内容 正确地检验和分析金属的显微组织必须具备优良的金相试样。金相试样的制备分取样、磨制、抛光、组织显示（浸蚀）等几个步骤。 1.取样：取样应根据被检零件的检验目的，选择有代表性的部位。 同时还须考虑切取方法、检验面的选择及样品是否需要装夹或镶嵌。切取试样时应防止样品过热和变形。金相样品的尺寸一般以12×10mm为宜。 2.对于细小或形状特殊的试样，如线材、细小管材、薄板、锤击碎 块等。在磨光时不易握持，用镶嵌方法镶成标准大小的试块，常用的镶嵌法有相机械夹持法和有机材料镶嵌法等。 3.磨制：分粗磨和细磨两步。粗磨是将切割后的试样在砂轮上磨平， 对不作表层检验或测量的试样磨平后应倒角。细磨是消除粗磨时产生的磨痕，为试样磨面的抛光做好准备。细磨一般在从粗到细不同粒度的一系列砂纸上进行。 4.抛光：目的为去除金相磨面上因细磨而留下的磨痕，使之成为光 滑、无痕的镜面。金相试样的抛光可分为机械抛光、电解抛光、

化学抛光三类。机械抛光简便易行，应用较广。 5.组织显示：由于金属中合金成分和组织的不同，造成腐蚀能力的 差异，腐蚀后使个组织间、晶界和晶内产生一定的衬度，金属组织得以显示。常用的金相组织显示方法有：（1）化学浸蚀法；（2）电解浸蚀法；（3）金相组织特殊显示法。其中化学显示法最为常用。 三．实验设备及材料 设备：切割机、砂轮机、金相砂纸一套，玻璃板一块、金相试样抛光机、腐蚀用的试剂、抛光悬浮液、酒精、脱脂棉、夹子、吹风机。材料：不同热处理后的45钢、20钢、T8钢、T12钢之中的任意两块。四．实验步骤 1.教师讲解试样制备的一般过程，并作教学演示。、 2.先取样（切割），在进行粗磨，然后把试样分别进行退火、淬火、 回火等热处理。待试样冷却准备磨制。 3.每位同学领取已预先经砂轮平整的金相样品一只，依次在砂纸上 磨制。每换一道砂纸时，应将样品磨面洗净，同时旋转90°进行磨制，并观察上道磨痕的去除情况。 4.将细磨好的试样在水中冲洗，而后进行粗抛（Al2O3）和细抛 （Cr2O3）。粗抛后应用水将样品冲洗后在细抛。 5.将细抛好的试样再用水洗净，酒精冲洗后用电吹风吹干，然后选

金相的基础知识

金相的基础知识 金相即金相学，就是研究金属或合金内部结构的科学。不仅如此，它还研究当外界条件或内在因素改变时，对金属或合金内部结构的影响。所谓外部条件就是指温度、加工变形、浇注情况等。所谓内在因素主要指金属或合金的化学成分。金相组织是反映金属金相的具体形态，如马氏体，奥氏体，铁素体，珠光体等等。 奥氏体 1.奥氏体－碳与合金元素溶解在γ-fe中的固溶体，仍保持γ-fe的面心立方晶格。晶界比较直，呈规则多边形；淬火钢中残余奥氏体分布在马氏体间的空隙处 2.铁素体－碳与合金元素溶解在a-fe中的固溶体。亚共析钢中的慢冷铁素体呈块状，晶界比较圆滑，当碳含量接近共析成分时，铁素体沿晶粒边界析出。 3.渗碳体－碳与铁形成的一种化合物。在液态铁碳合金中，首先单独结晶的渗碳体（一次渗碳体）为块状，角不尖锐，共晶渗碳体呈骨骼状。过共析钢冷却时沿acm线析出的碳化物（二次渗碳体）呈网结状，共析渗碳体呈片状。铁碳合金冷却到ar1以下时，由铁素体中析出渗碳体（三次渗碳体），在二次渗碳体上或晶界处呈不连续薄片状。 珠光体 4.珠光体－铁碳合金中共析反应所形成的铁素体与渗碳体的机械混合物。珠光体的片间距离取决于奥氏体分解时的过冷度。过冷度越大，所形成的珠光体片间距离越小。在a1~650℃形成的珠光体片层较厚，在金相显微镜下放大400倍以上可分辨出平行的宽条铁素体和细条渗碳体，称为粗珠光体、片状珠光体，简称珠光体。在650~600℃形成的珠光体用金相显微镜放大500倍，从珠光体的渗碳体上仅看到一条黑线，只有放大1000倍才能分辨的片层，称为索氏体。在600~550℃形成的珠光体用金相显微镜放大500倍，不能分辨珠光体片层，仅看到黑色的球团状组织，只有用电子显微镜放大10000倍才能分辨的片层称为屈氏体。 上贝氏体 5.上贝氏体－过饱和针状铁素体和渗碳体的混合物，渗碳体在铁素体针间。过冷奥氏体在中温（约350~550℃）的相变产物，其典型形态是一束大致平行位向差为6~8od铁素体板条，并在各板条间分布着沿板条长轴方向排列的碳化物短棒或小片；典型上贝氏体呈羽毛状，晶界为对称轴，由于方位不同，羽毛可对称或不对称，铁素体羽毛可呈针状、点状、块状。若是高碳高合金钢，看不清针状羽毛；中碳中合金钢，针状羽毛较清楚；低碳低合金钢，羽毛很清楚，针粗。转变时先在晶界处形成上贝氏体，往晶内长大，不穿晶。 下贝氏体 6.下贝氏体－同上，但渗碳体在铁素体针内。过冷奥氏体在350℃~ms的转变产物。其典型形态是双凸透镜状含过饱和碳的铁素体，并在其内分布着单方向排列的碳化物小薄片；在晶内呈针状，针叶不交叉，但可交接。与回火马氏体不同，马氏体有层次之分，下贝氏体则颜色一致，下贝氏体的碳化物质点比回火马氏体粗，易受侵蚀变黑，回火马氏体颜色较浅，不易受侵蚀。高碳高合金钢的碳化物分散度比低碳低合金钢高，针叶比低碳低合金钢细。 粒状贝氏体 7.粒状贝氏体－大块状或条状的铁素体内分布着众多小岛的复相组织。过冷奥氏体在贝氏体转变温度区的最上部的转变产物。刚形成时是由条状铁素体合并而成的块状铁素体和小岛状富碳奥氏体组成，富碳奥氏体在随后的冷却过程中，可能全部保留成为残余奥氏体；也可能部分或全部分解为铁素体和渗碳体的混合物（珠光体或贝氏体）；最可能部分转变为马氏体，部分保留下来而形成两相混合物，称为m-a组织。 无碳化物贝氏体 8.无碳化物贝氏体－板条状铁素体单相组成的组织，也称为铁素体贝氏体。形成温度在贝氏体转变温度区的最上部。板条铁素体之间为富碳奥氏体，富碳奥氏体在随后的冷却过程中也有类似上面的转变。无碳化物贝氏体一般出现在低碳钢中，在硅、铝含量高的钢中也容易形成。马氏体

金相检验作业指导书

1目的 为使金相检测的操作有所依循,保证实验的准确性和稳定性。 2范围 凡本公司需做金相检验的检测作业,均适用。 3作业内容 3.1检验标准 检验项目和标准根据客户要求定。 3.2操作程序 3.2.1金相试样的制备 取样－粗磨－细磨－抛光 3.2.1.1取样 取样要具有代表性，截取过程中应防止组织发生变化。 3.2.1.2粗磨 粗磨一般在专用的砂轮和砂布上进行，目的是将取样所形成的粗糙表面、不规则外形的试样修整成形，为以后的磨制和抛光作好准备。在砂轮上磨制后，为使试样的检验面进一步磨平，在0号或00号砂布上再进行磨制，磨至试样磨面看不到砂轮磨痕为止。粗磨后，将试样和双手清洗干净，以防粗沙粒带入砂纸。 3.2.1.3 细磨 细磨一般在金相砂纸上对粗磨好的试样进一步磨制，为抛光作好准备。细磨一般要由粗到细依次经过800 1000 1200 金相砂纸。每更换一道砂纸转动90 角， ＃＃＃○ 以观察上道砂纸划痕是否全部磨掉。细磨后，将试样和双手冲洗干净。 3.2.1.4抛光 抛光的目的是除去试样磨面上磨痕，使其呈光亮无痕的镜面。抛光在涂有金刚石研磨膏的专用抛光机上进行，并在抛光机上沿半径方向往复移动或转动，以防产生抛光道痕或拖尾。抛光好的试样冲洗干净，并迅速用吹风机吹干。 3.2.2金相组织的浸蚀 3.2.2.1溶液的配制 2—5%硝酸酒精溶液：2—5mL硝酸95-98mL无水乙醇 3.2.2.2金相组织的显示

一般过程：冲洗抛光试样－酒精擦洗－吹干－浸蚀－冲洗－酒精擦洗－吹干。 方 法有揩擦法和浸入法两种。 a)揩擦法 揩擦法是用药棉球沾上浸蚀剂揩擦抛光面，直至抛光镜面变成灰暗色，冲洗吹干。 b)浸入法 浸入法是将试样浸入浸蚀剂中，再轻微移动试样，促使气泡逸出，镜面变成灰 暗色，取出冲洗吹干 3.2.3金相试样的观察判定 3.2.3.1铸铁的金相检验 a)灰铸铁(执行标准GB/T7216-87) 用未浸蚀的试样检验石墨形状和石墨长度。如在同一试样中有不同形状石墨，应观察估计每种形状石墨的百分数，并在报告中依次说明。检验石墨长度，应选择有代表性的视场取其中最长的三条以上石墨的平均值测定，被测视场不少于三个。用2－5％硝酸酒精溶液浸蚀3－5秒后观察基体组织，珠光体含量、碳化物数量、磷共晶数量，以大多数视场对照图片。 b)球墨铸铁(执行标准GB9441-88) 试样浸蚀前，观察球墨铸铁的球化级别和石墨大小。检验球化级别至少观察5 个视场，取其中3个较差的视场与级别图对照评定。检验石墨大小，以大多数视场对照级别图。抛光好的试样用2－5％硝酸酒精溶液浸蚀3－5秒，观察基体组织。检验珠光体、铁素体分散分布的含量时，以大多数视场对照级别图。检验渗碳体含量时，以含量最多的视场对照评级。 3.2.3.2铸钢的金相检验 铸钢的金相检验项目根据客户要求定。 3.2.4金相显微镜 3.2. 4.1金相显微镜的操作规程 a)检查电源和显微镜主机是否连接，确认显微镜灯泡电压已经打至最小，方可打开 主

金相浅析及完整检验标准

金相浅析及完整检验标准 金相 金属或合金内部结构 指金属或合金的化学成分以及各种成分在合金内部的物理状态和化学状态。金相组织是反映金属金相的具体形态，如马氏体，奥氏体，铁素体，珠光体等等。广义的金相组织是指两种或两种以上的物质在微观状态下的混合状态以及相互作用状况。 金相组织 金属材料的内部结构，只有在显微镜下才能观察到。在显微镜下看到的内部组织结构称为显微组织或金相组织。钢材常见的金相组织有:铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体等 金相显微镜 金相显微镜是将光学显微镜技术、光电转换技术、计算机图像处理技术完美地结合在一起而开发研制成的高科技产品，可以在计算机上很方便地观察金相图像，从而对金相图谱进行分析，评级等以及对图片进行输出、打印。众所周知，合金的成分、热处理工艺、冷热加工工艺直接影响金属材料的内部组织、结构的变化，从而使机件的机械性能发生变化。因此用金相显微镜来观察检验分析金属内部的组织结构是工业生产中的一种重要手段。 金相显微镜主要由光学系统、照明系统、机械系统、附件装置(包括摄影或其它如显微硬度等装置)组成。根据金属样品表面上不同组织组成物的光反射特征，用显微镜在可见光范围内对这些组织组成物进行光学研究并定性和定量描述。它可显示500~0.2m尺度内的金属组织特征。早在1841年，俄国人(п.п.Ансов)

就在放大镜下研究了大马士革钢剑上的花纹。至1863年,英国人(H.C.Sorby)把岩相学的方法，包括试样的制备、抛光和腐刻等技术移植到钢铁研究，发展了金相技术，后来还拍出一批低放大倍数的和其他组织的金相照片。索比和他的同代人德国人(A.Martens)及法国人(F. Osmond)的科学实践，为现代光学金相显微术奠定了基础。至20世纪初，光学金相显微术日臻完善，并普遍推广使用于金属和合金的微观分析，迄今仍然是金属学领域中的一项基本技术。 金相显微镜是用可见光作为照明源的一种显微镜可分为正立式和倒置式两种。两者的区别为: 正立式显微镜光路短，光路设计简单，光损少，制样要求高，样品高度有要求，方便多视场连续观察，镜头不易落灰易维护。 倒置式显微镜，光路长，光损较大，光路设计较复杂，制样要求较低，对样品高低无要求，检测方便快速，不适合多视场分析，同等配置下倒置显微镜的价格要高于正立式显微镜。 正立式显微镜Axio Scope A1 倒置式Axio Vert.A1 金相显微镜在钢铁冶金行业应用: ●鉴别各种冷、热加工处理后的组织 ●鉴别和评定钢中非金属夹杂物 ●各类组织的级别鉴定 ●脱碳(渗碳)层测量 ●晶粒度评级 ●组织结构测量

金属试样成分分析及金相分析实验报告

金属试样成分分析及金相分析实验报告 1.实验目的 ●电火花直读光谱仪，分析材料各组成元素及含量含量； ●激光共聚焦显微镜观察材料金相组织，分析相组成； ●超景深显微镜观察断口形貌，分析断裂类型。 2.实验设备 ●QSN-750型电火花直读光谱仪； ●VK-9710型激光共聚焦显微镜； ●VHX-1000超景深显微镜 3.实验步骤 ●电火花直读光谱仪成分分析 对需要检测成分的金属试样（最小尺寸需大于15mm，本实验实验为7A04ZrSc）进行表面处理，将表面的氧化层打磨干净，用150#的砂纸粗磨即可；然后对试样进行成分分析。 ●激光共聚焦显微镜金相分析 a.镶样：为方便样品的打磨和观察，将7A04ZrSc试样镶嵌在环氧树脂镶样件上； b.打磨：分布使用400#、600#、800#金相砂纸逐级打磨，然后再抛光机上利用金刚石抛光剂抛光 直至表面呈镜面无划痕； c.腐蚀：采用混合酸腐蚀试样至无大量气泡产生，再用蒸馏水、无水乙醇清洗干净后吹干。 d.观样：使用激光共聚焦显微镜观察7A04ZrSc试样金相组织。 4.实验结果及分析 ●成分分析 QSN-750型电火花直读光谱仪成分分析得出的数据，经整理如表1所示。 表1 7A04ZrSc试样组成各元素含量（质量分数，%） 合金Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Zr Sc 7A04ZrSc 0.199 0.863571 1.559 0.232 1.977 0.179143 6.351 0 0.146914 0.2 7A04ZrSc属Al-Zn-Mg-Cu系超高强度铝合金，亦称超硬铝，是超硬铝中相当成熟.使用较久和较广的一个合金。强度高，热处理强化效果好，退火和新淬火状态下塑性中等；与硬铝不同，人工时效状态下的耐蚀性比自然时效状态的耐蚀性好，且自然时效进程慢，需经过3个月后才能达到时效硬化峰值，故7A04在淬火人工时效状态下使用。其缺点是组织稳定性不高，低频疲劳强度低，有应力腐蚀破裂倾向。合金点焊焊接性良好，气焊不良，热处理后可切削性良好，但退火后的可切削性不佳。其内外加的Sc、Zr元素作用如下： a.Sc元素 一般来说，过渡族元素被加入到纯铝中时，由于它们在铝中溶解度低，易于沉淀或结晶，形成金属间化合物。因而合金的强度、再结晶温度及微观组织被显著提高。少量的Sc元素加入到硬质铝合金内，合金的强度、再结晶温度及微观组织被显著提高，其主要原因是由于产生了与基体共格的、稳定的、弥散的Al3Sc粒子，对位错有强烈钉扎作用，并能阻止晶界的迁移，在高温下仍能保持与基体共格的关系。

检验监测中心金相检验员岗位培训题(理论试题)

检验监测中心金相检验员岗位培训题（理论试题） 姓名：工号：得分 (说明：该试题用于金相检验员理论知识的考核，总分140分，90分以上为合格。) 一判断题（30分每题1分） 1 马氏体是一种硬而脆的组织。（） 2 莱氏体是由奥氏体渗碳体组成的共析体。（） 3 淬透性随冷却速度的增加而增大。（） 4 过冷度大小与冷却速度有关，冷却速度越大，过冷度越大。（） 5 多晶体的晶粒越细，则强度、硬度越高，塑性韧性也越大。（） 6 随含碳量的增加，钢的强度、硬度不断提高，而塑性韧性降低。（） 7 为改善钢的性能，在碳钢的基础上特意加入一些元素的钢就称为合金钢。（） 8 钢中存在锰，热处理时可有效防止回火脆性产生。（） 9 钢中的合金元素大多数都能溶于铁素体，使铁素体的强度有所提高，但韧性塑性有所降低。（） 10 Cr在钢中的作用是使钢的淬透性降低。（） 11 Mn、Cr、Mo等合金元素是形成碳化物的元素。（） 12 合金钢按用途分，可分为合金结构钢、合金工具钢、特殊用途钢。（） 13 20CrMo钢的含碳量大约为0.2%，铬大约为1%。（） 14 19CN5钢中的碳含量大约为1.9%。铬镍大约5%。（） 15 合金渗碳钢的含碳量一般为0.45%～0.65%。（） 16 合金渗碳钢渗碳淬火回火后，理想组织为隐针或细针回火马氏体及粒状碳化物。（） 17 合金调质钢淬火高温回火后的理想组织为回火索氏体及少量游离铁素体。（） 18 晶粒度是晶粒大小的量度。（） 19 钢中外来夹杂物是由于炼钢时加入的铁合金与氧结合生成氧化物而产生。（） 20 金相显微镜都是由物镜、目镜和照明系统三大主要部分组成。（） 21 测量显微镜的实际放大倍数一般用测微尺。（） 22 采用平行光照明时，经过透镜、物镜后得到一束平行光线射到试样表面。（） 23 金相试样磨制有手工磨制与机械磨制两种。（） 24 在用光学显微镜观察金相试样时，物镜的选用应从高倍到低倍。（） 25 对于轧制钢材，在检验钢中非金属夹杂物时，应取横向截面为金相磨面。（） 26 脱碳是由于钢中的铁与介质起反应而引起的。（） 27 评定渗碳件的网状渗碳体应在渗碳后的淬火前进行。（） 28 钢的回火抗力（回火稳定性）是指淬火钢回火时抵抗硬度下降的能力。（） 29 人们在正常的热处理操作工序间检测的钢的晶粒度，都是钢的实际晶粒度。（） 30 布氏硬度试验是常用的硬度试验方法之一，其硬度值的正确表示方法应为120HBS10/1000/30（钢球压头）。（） 二填空题（30分每空0.5分） 1 金属常见的晶格类型有：_________、_________和_________。 2 金属结晶是由_____和_________两个基本过程组成的。 4 在加热过程中，奥氏体的形成过程可分为：________、_______、_______和_______等四个步骤。 5 贝氏体组织形态的基本类型有_________、_________和_________。 6 回火的目的是_________、_________、和_________。 7 Fe-Fe3C相图中的共析点的含碳量为_______，相对应的温度是________。 8 有效硬化层的深度是以_____________的垂直距离并规定采用__________的试验力。 9 45钢的含碳量为_______。 10 按合金元素总含量多少来分，高速工具钢是一种________钢。 11 制备好的金相试样应具有：_____；_____；_____；_____；_____、_____、_____、；_____。 12 金相试样的尺寸一般为_________的圆柱体，或_________的长方体。 13 抛光磨料有：_______、_______、_______、_______。 14 金相显微组织显示方法有：_________、_________、_________。 15 物镜的类型分为：_________、_________、_________、_________ 16 显微硬度计主要由________、________、________、________等四部分组成。

金相分析及检测基础

绪论 金相分析是研究金属及其合金内部组织及缺陷的主要方法之一，它在金属材料研究领域中占有很重要的地位。利用金相显微镜在专门制备的试样上放大100～1500倍来研究金属及合金组织的方法称为金相显微分析法，它是研究金属材料微观结构最基本的一种实验技术。显微分析可以研究金属及合金的组织与其化学成分的关系；可以确定各类合金材料经过不同的加工及热处理后的显微组织；可以判别金属材料的质量优劣，如各种非金属夹杂物－－氧化物、硫化物等在组织中的数量及分布情况以及金属晶粒度的大小等。 在现代金相显微分析中，使用的主要仪器有光学显微镜和电子显微镜两大类。本书以常用的光学金相显微镜为例进行介绍。 第一章金相试样的制备 §1.1取样和镶嵌 一、纯金属的晶体结构 一、取样 （一）取样部位和磨面方向的选择 取样部位必须与检验目的和要求相一致，使所切取的式样具有代表性。 例如： 上图中1用于检验非金属夹杂物的数量、大小、形状；2用于检验晶粒的变形程度；3用于检验钢材的带状组织消除程度。 （二）取样方法 1.金相式样的形状 ①Φ12×12mm的圆柱体。②12×12×12mm的立方体。③其他不规则的形状。

式样的棱边应倒圆，防止在磨制中划破砂纸和抛光织物。 2.取样方法 ①硬度较低的材料如低碳钢、中碳钢、灰口铸铁、有色金属等。 用锯、车、刨、铣等机械加工。 ②硬度较高的材料如白口铸铁、硬质合金、淬火后的零件等。 用锤击法，从击碎的碎片中选出大小适当者作为试样。 ③韧性较高的材料 用切割机切割。 ④大断面和高锰钢等 用氧乙炔焰气割。 二、试样的热处理 取下来的试样有的可直接进行磨制，有的尚需按照相应的标准经热处理后才能进行磨制，如检验钢的本质晶粒度、非金属夹杂物、碳化物不均匀等。 1.本质晶粒度试样的热处理 （1）渗碳法——用于低碳钢。 （2）网状铁素体法——用于中碳钢。 （3）网状屈氏体法——用于共析钢。 （4）网状渗碳体法——用于过共析钢。 （5）氧化法—— 1°木炭氧化法将抛光试样用木炭覆盖，加热至930℃，保温3h后再将木炭抖掉，在炉膛中氧化5min后水淬。 加入至930℃，保温3h后，再通入空气，经30～60s短 时间氧化，最后水淬。 3°热浸氧化法将试样在预先脱氧良好的盐浴中加 热至930℃，保温3h，再将试样移入具有弱氧化作用的 盐浴中浸蚀。浸蚀温度仍为930℃，浸蚀时间为2～5min， 取出后油淬，最后用水清洗、吹干，置于金相显微镜下 观察。 （6）直接浸蚀法——