金相检验1(精品).ppt

金相检验基础金相检验基础一、金相试样的制备一、金相试样的制备 二、钢中非金属夹杂物检验二、钢中非金属夹杂物检验三、金属平均晶粒度的测定三、金属平均晶粒度的测定四、脱碳层的测定四、脱碳层的测定五、钢的显微组织评定方法五、钢的显微组织评定方法一、金相试样的制备一、金相试样的制备1、金相试样的选取、金相试样的选取2、金相试样的镶嵌、金相试样的镶嵌3、金相试样的磨制、金相试样的磨制4、金相试样的侵蚀、金相试样的侵蚀5、现场金相检验、现场金相检验一、金相试样的制备一、金相试样的制备 金相试样的制备主要包括取样及磨制。取样的部位要具备典型性和代金相试样的制备主要包括取样及磨制。取样的部位要具备典型性和代表性，取样的方向、部位及数量应根据产品标准、检验目的、技术条件表性，取样的方向、部位及数量应根据产品标准、检验目的、技术条件或双方协议的规定，选择有代表性的部位进行切取。金相试样的制备、或双方协议的规定，选择有代表性的部位进行切取。金相试样的制备、磨抛及侵蚀应按磨抛及侵蚀应按GB/T13298-1991金属显微组织检验方法金属显微组织检验方法的有关规的有关规定进行。定进行。1、金相试样的选取、金相试样的选取 （1）纵向试样）纵向试样 纵向试样是指沿着钢材的轧制方向进行取样。主要检验纵向试样是指沿着钢材的轧制方向进行取样。主要检验内容为：非金属夹杂物的变形程度、晶粒畸变程度、塑性变形程度、变内容为：非金属夹杂物的变形程度、晶粒畸变程度、塑性变形程度、变形后的各种组织形貌、热处理的全面情况等。形后的各种组织形貌、热处理的全面情况等。1、金相试样的选取、金相试样的选取 （2）横向试样）横向试样 横向试样是指垂直于钢材轧制方向取样。主要检验内容横向试样是指垂直于钢材轧制方向取样。主要检验内容为：金属材料从表层到中心的轧制、显微组织状态、晶粒度级别、碳化为：金属材料从表层到中心的轧制、显微组织状态、晶粒度级别、碳化物网、表层缺陷深度、氧化层深度、脱碳层深度、腐蚀层深度、表面化物网、表层缺陷深度、氧化层深度、脱碳层深度、腐蚀层深度、表面化学热处理及镀层厚度等。学热处理及镀层厚度等。试样尺寸以磨面面积小于试样尺寸以磨面面积小于40mm2，高度，高度1520mm为宜。为宜。1、金相试样的选取、金相试样的选取 试样可用手锯、砂轮切割机、显微切片机、化学切割装置、电火花切试样可用手锯、砂轮切割机、显微切片机、化学切割装置、电火花切割机、剪切、锯、刨、车、铣等截取，必要时也可用气割法截取。硬而割机、剪切、锯、刨、车、铣等截取，必要时也可用气割法截取。硬而脆的金属可以用锤击法取样。不论用那种方法切割，均应注意不能使试脆的金属可以用锤击法取样。不论用那种方法切割，均应注意不能使试样由于变形或过热导致组织发生变化。对于使用高温切割的试样，必须样由于变形或过热导致组织发生变化。对于使用高温切割的试样，必须除去热影响部分。除去热影响部分。2、金相试样的镶嵌、金相试样的镶嵌 在金相试样的制备过程中，有许多试样直接磨抛有困难，所以应进行在金相试样的制备过程中，有许多试样直接磨抛有困难，所以应进行镶嵌。经过镶嵌的样品，不但磨抛方便，而且可以提高工作效率及试验镶嵌。经过镶嵌的样品，不但磨抛方便，而且可以提高工作效率及试验结果准确性。通常进行镶嵌的试样有：形状不规则的试件，线材及板材，结果准确性。通常进行镶嵌的试样有：形状不规则的试件，线材及板材，细小工件，表面处理及渗层镀层，表面脱碳的材料等。细小工件，表面处理及渗层镀层，表面脱碳的材料等。样品镶嵌的常用方法有：样品镶嵌的常用方法有：2、金相试样的镶嵌、金相试样的镶嵌 （1）机械镶嵌法）机械镶嵌法 机械镶嵌法系试样放在钢圈或小钢夹中，然后用螺钉机械镶嵌法系试样放在钢圈或小钢夹中，然后用螺钉和垫块加以固定。该方法操作简便，适合于镶嵌形状规则的试样。和垫块加以固定。该方法操作简便，适合于镶嵌形状规则的试样。2、金相试样的镶嵌、金相试样的镶嵌 （2）树脂镶嵌法）树脂镶嵌法 树脂镶嵌法是利用树脂镶嵌细小的金相试样，可以将树脂镶嵌法是利用树脂镶嵌细小的金相试样，可以将任何形状的试样镶嵌成一定尺寸的试样。树脂镶嵌法可分为热压和浇注任何形状的试样镶嵌成一定尺寸的试样。树脂镶嵌法可分为热压和浇注镶嵌法两类。镶嵌法两类。（2）树脂镶嵌法）树脂镶嵌法 1）热压镶嵌法）热压镶嵌法 热压镶嵌法是将聚氯乙烯、聚苯乙烯或电木粉经加热至热压镶嵌法是将聚氯乙烯、聚苯乙烯或电木粉经加热至一定温度并施加一定压力和保温一定时间，使镶嵌材料于试样紧固地粘一定温度并施加一定压力和保温一定时间，使镶嵌材料于试样紧固地粘合在一起，然后进行试样研磨。热压镶嵌需要用镶嵌机来完成。合在一起，然后进行试样研磨。热压镶嵌需要用镶嵌机来完成。（2）树脂镶嵌法）树脂镶嵌法 2）浇注镶嵌法）浇注镶嵌法 由于热压镶嵌法需要加热和加压，对于淬火钢及软金属有由于热压镶嵌法需要加热和加压，对于淬火钢及软金属有 一定影响，故可采用冷浇注法。浇注镶嵌法适用于不允许加热的试样，软一定影响，故可采用冷浇注法。浇注镶嵌法适用于不允许加热的试样，软或熔点低的金属，形状复杂的试样，多孔性试样等。或在没有镶嵌设备的或熔点低的金属，形状复杂的试样，多孔性试样等。或在没有镶嵌设备的情况下应用。实践证明采用环氧树脂较好，常用的配方为：环氧树脂情况下应用。实践证明采用环氧树脂较好，常用的配方为：环氧树脂90g，乙二胺，乙二胺10g，还可以加入少量增塑剂（磷苯二甲酸二丁酯）。按以上配，还可以加入少量增塑剂（磷苯二甲酸二丁酯）。按以上配比搅拌均匀，注入事先准备好的金属圈内，圈内先将试样安置妥当，约比搅拌均匀，注入事先准备好的金属圈内，圈内先将试样安置妥当，约23h后可凝固脱模。后可凝固脱模。3、金相试样的磨制、金相试样的磨制 金相试样经切割或镶嵌后，需进行一系列的研磨工作，才能得到光亮金相试样经切割或镶嵌后，需进行一系列的研磨工作，才能得到光亮的磨面。研磨的过程包括磨平、磨光、抛光的磨面。研磨的过程包括磨平、磨光、抛光3个步骤。个步骤。（1）金相试样的磨平）金相试样的磨平 （1）磨平即粗磨）磨平即粗磨 试样截取后，第一步进行粗磨，粗磨一般在落地砂试样截取后，第一步进行粗磨，粗磨一般在落地砂 轮上进行。磨料粒度的粗细，对试样表面粗糙度和磨削效率有一定影响。轮上进行。磨料粒度的粗细，对试样表面粗糙度和磨削效率有一定影响。粗磨时，还应注意蘸水冷却，防止组织变化。粗磨时，还应注意蘸水冷却，防止组织变化。（2）金相试样的磨光金相试样的磨光 （2）磨光即细磨）磨光即细磨 试样粗磨后表面虽已平整，但还存在较深的磨痕及表试样粗磨后表面虽已平整，但还存在较深的磨痕及表面加工变形层，需要通过从粗到细的不同金相砂纸的磨制，把它们逐渐面加工变形层，需要通过从粗到细的不同金相砂纸的磨制，把它们逐渐减轻，为进一步抛光做好准备。金相砂纸是磨光金相试样的重要材料，减轻，为进一步抛光做好准备。金相砂纸是磨光金相试样的重要材料，一般采用的磨料为碳化硅和氧化铝。手工磨光试样时，砂纸应放在玻璃一般采用的磨料为碳化硅和氧化铝。手工磨光试样时，砂纸应放在玻璃板上，依次用板上，依次用280号、号、500号水砂纸、号水砂纸、01、03号金相砂纸磨光，每更换一号金相砂纸磨光，每更换一道砂纸，试样应转动道砂纸，试样应转动90度，并使前一道的磨痕彻底去除。度，并使前一道的磨痕彻底去除。（3）金相试样的抛光）金相试样的抛光 （3）抛光）抛光 抛光的目的是在于去除金相磨面上有细磨所留下的细微磨痕抛光的目的是在于去除金相磨面上有细磨所留下的细微磨痕及表面变形层，使磨面成为无划痕的光滑镜面。及表面变形层，使磨面成为无划痕的光滑镜面。金相试样的抛光方法有：金相试样的抛光方法有：（3）金相试样的抛光）金相试样的抛光 1）机械抛光）机械抛光 机械抛光是靠抛光粉的磨削和滚压作用，把金相试样抛成机械抛光是靠抛光粉的磨削和滚压作用，把金相试样抛成光滑的镜面。抛光时抛光粉微粉嵌入抛光织物的间隙内，相当于磨光砂光滑的镜面。抛光时抛光粉微粉嵌入抛光织物的间隙内，相当于磨光砂纸的切削作用。纸的切削作用。机械抛光所使用的设备主要是抛光机。抛光机由电动机带动抛光盘构机械抛光所使用的设备主要是抛光机。抛光机由电动机带动抛光盘构成，结构比较简单。良好的抛光机不允许有能感觉到的径向和轴向跳动，成，结构比较简单。良好的抛光机不允许有能感觉到的径向和轴向跳动，使用时抛光盘应平稳噪声小。使用时抛光盘应平稳噪声小。抛光时常用的抛光磨料有金相高效抛光剂及金刚石研磨膏，它的特点是抛光时常用的抛光磨料有金相高效抛光剂及金刚石研磨膏，它的特点是效率高抛光后表面质量好。效率高抛光后表面质量好。（3）金相试样的抛光）金相试样的抛光 抛光织物对金相试样的抛光具有重要的作用，依靠织物与磨面间的摩抛光织物对金相试样的抛光具有重要的作用，依靠织物与磨面间的摩擦使磨面光亮。在抛光过程中，织物的纤维间隙能储存和支撑抛光粉，擦使磨面光亮。在抛光过程中，织物的纤维间隙能储存和支撑抛光粉，从而产生磨削的作用。一般常用的抛光织物为丝绒和丝绸等。从而产生磨削的作用。一般常用的抛光织物为丝绒和丝绸等。抛光操作时，对试样所施加的压力要均衡，且应先重后轻。在抛光初期，抛光操作时，对试样所施加的压力要均衡，且应先重后轻。在抛光初期，试样上的磨痕方向应与抛光盘转动的方向垂直，以利于较快地抛除磨痕。试样上的磨痕方向应与抛光盘转动的方向垂直，以利于较快地抛除磨痕。在抛光后期，需将试样缓缓转动，这样有利于获得光亮平整的磨面，同在抛光后期，需将试样缓缓转动，这样有利于获得光亮平整的磨面，同时能防止夹杂物及硬性的相产生拽尾现象。时能防止夹杂物及硬性的相产生拽尾现象。（4）金相试样的侵蚀）金相试样的侵蚀 化学侵蚀法化学侵蚀法 化学侵蚀的原理化学侵蚀的原理 此法是利用化学试剂的溶液，借助于化学或电化学作用显示金属的此法是利用化学试剂的溶液，借助于化学或电化学作用显示金属的 组织。组织。纯金属及单相合金的侵蚀纯粹是一个化学溶解过程，磨面表层的原子被纯金属及单相合金的侵蚀纯粹是一个化学溶解过程，磨面表层的原子被 溶入侵蚀剂中，在溶解过程中由于晶粒与晶粒之间的不同，组织就被显溶入侵蚀剂中，在溶解过程中由于晶粒与晶粒之间的不同，组织就被显 示出来。示出来。（4）金相试样的侵蚀）金相试样的侵蚀 两相合金的侵蚀与单相合金的侵蚀原理不同，它主要是电化学腐蚀过两相合金的侵蚀与单相合金的侵蚀原理不同，它主要是电化学腐蚀过程。合金中的两个相具有不同的电位，当磨面浸入侵蚀剂中便形成许多程。合金中的两个相具有不同的电位，当磨面浸入侵蚀剂中便形成许多微小的局部电池，具有较高负电位的一相成为阴极，在正常电化学作用微小的局部电池，具有较高负电位的一相成为阴极，在正常电化学作用下不受侵蚀，保持原有的光滑平面。下不受侵蚀，保持原有的光滑平面。（4）金相试样的侵蚀）金相试样的侵蚀 多相合金的侵蚀也是一个电化学溶解过程。一般电化学作用于多相合多相合金的侵蚀也是一个电化学溶解过程。一般电化学作用于多相合金的侵蚀，往往是负电位较高的各相都产生溶解作用，只有正电位较高金的侵蚀，往往是负电位较高的各相都产生溶解作用，只有正电位较高的一相未被侵蚀，一般不能鉴别多相组织，所以要用多种侵蚀剂进行侵的一相未被侵蚀，一般不能鉴别多相组织，所以要用多种侵蚀剂进行侵蚀。蚀。（4）金相试样的侵蚀）金相试样的侵蚀 磨面侵蚀前必须冲洗清洁，去除污垢，侵蚀采用浸入法。磨面侵蚀前必须冲洗清洁，去除污垢，侵蚀采用浸入法。浸入法是将试样用夹子或手指夹住，浸入盛有侵蚀剂的器皿中，使磨浸入法是将试样用夹子或手指夹住，浸入盛有侵蚀剂的器皿中，使磨面朝下。在侵蚀过程中应摇动试样，使磨面受蚀均匀。整个侵蚀过程如面朝下。在侵蚀过程中应摇动试样，使磨面受蚀均匀。整个侵蚀过程如下：光亮的磨面经侵蚀逐渐失去光泽，再变成银白色或淡黄色，最后成下：光亮的磨面经侵蚀逐渐失去光泽，再变成银白色或淡黄色，最后成为灰黑色。一般宜侵蚀较浅先在显微镜上观察侵蚀的程度，如果组织尚为灰黑色。一般宜侵蚀较浅先在显微镜上观察侵蚀的程度，如果组织尚未显露，可不经抛光再进行侵蚀。未显露，可不经抛光再进行侵蚀。（4）金相试样的侵蚀）金相试样的侵蚀 把侵蚀适度的试样从侵蚀剂中取出后，应迅速用清水彻底冲洗，然后把侵蚀适度的试样从侵蚀剂中取出后，应迅速用清水彻底冲洗，然后浸入酒精中或用酒精喷射试样磨面，再用热风吹干，喷酒精的目的是使浸入酒精中或用酒精喷射试样磨面，再用热风吹干，喷酒精的目的是使磨面加快干燥，吹风时试样应倾斜，防止表面积水而成磨面加快干燥，吹风时试样应倾斜，防止表面积水而成“水渍水渍”。侵蚀。侵蚀后的试样磨面应保持清洁，保护磨面不受损坏。侵蚀后的试样如果不要后的试样磨面应保持清洁，保护磨面不受损坏。侵蚀后的试样如果不要求及时观察，或需保存，应立即放入干燥器内。求及时观察，或需保存，应立即放入干燥器内。一般钢铁材料常用侵蚀剂为一般钢铁材料常用侵蚀剂为4%的硝酸酒精溶液。的硝酸酒精溶液。5、现场金相检验、现场金相检验 某些大型的机件或构件，如大型齿轮、轴类、管道等进行组织无损某些大型的机件或构件，如大型齿轮、轴类、管道等进行组织无损检验时，可直接在工件上选定检验点，进行磨光检验时，可直接在工件上选定检验点，进行磨光-抛光抛光-侵蚀等侵蚀等 过程。过程。5、现场金相检验、现场金相检验 选择粒度适宜的小砂轮，插入电动手磨机上并固紧。开启手磨机将选择粒度适宜的小砂轮，插入电动手磨机上并固紧。开启手磨机将工件上欲检测的部位磨平，然后在手磨机的磨头上贴上金相砂纸贴片，工件上欲检测的部位磨平，然后在手磨机的磨头上贴上金相砂纸贴片，在被检测部位细磨，并有粗到细更换几种不同粒度的贴片，直到细磨完在被检测部位细磨，并有粗到细更换几种不同粒度的贴片，直到细磨完成，最后在磨头上贴上抛光布贴片，并加研磨膏抛光直至被检测部位光成，最后在磨头上贴上抛光布贴片，并加研磨膏抛光直至被检测部位光亮为止。观察组织时，用棉花蘸上少许化学侵蚀剂在被检测部位轻轻擦亮为止。观察组织时，用棉花蘸上少许化学侵蚀剂在被检测部位轻轻擦拭，侵蚀完毕用酒精冲淋并用吹风机吹干。拭，侵蚀完毕用酒精冲淋并用吹风机吹干。5、现场金相检验、现场金相检验 观察组织时可用便携式金相显微镜，对于无法用显微镜观察的部位，观察组织时可用便携式金相显微镜，对于无法用显微镜观察的部位，制样后采用覆膜的方法将需要观察处用薄膜复制出来，带到实验室观察。制样后采用覆膜的方法将需要观察处用薄膜复制出来，带到实验室观察。如需摄影再在显微镜上装上摄影仪或摄影照相机。如需摄影再在显微镜上装上摄影仪或摄影照相机。