金相检验技术3-4

目录第三章金相检验技术及设备§1金相试样的制备重点§2金相显微镜1、普通金相显微镜的光学原理基本内容2、金相显微镜的光学系统基本内容3、新型金相显微镜简介（偏振光、干涉和相衬显微镜）基本内容§3金相显微摄影与暗室技术难点§4显微硬度计基本内容第三章金相检验技术及设备3.1金相试样的制备第三章金相检验技术及设备金相试样的制备应具有代表性和典型性。试样的截取方向、部位及数量应根据金属制造的方法、检验的目的、技术条件或双方协议的规定选取有代表性的部位进行切取。这是金相试样的取样原则3.1.1金相试样的选取①纵向取样②横向取样③缺陷或失效分析取样④取样大小⑤取样方法第三章金相检验技术及设备3.1.1金相试样的选取1纵向取样指沿着钢材的锻轧方向进行取样。可检验内容为：第三章金相检验技术及设备非金属夹杂物的数量、大小和形状；晶粒畸变程度；塑性变形程度；变形后的各种组织形貌；带状组织；共晶碳化物等。第三章金相检验技术及设备3.1.1金相试样的选取2横向取样指垂直于钢材锻轧方向进行取样。可检验内容为：第三章金相检验技术及设备材料从表层到心部的组织；显微组织状态；晶粒度级别；碳化物网；表层缺陷深度；脱碳层深度；腐蚀层深度；表面化学热处理及镀层厚度等。第三章金相检验技术及设备3.1.1金相试样的选取第三章金相检验技术及设备3缺陷或失效分析取样在缺陷或失效部位取样，注意防止缺陷或失效部位在磨制时被损伤破坏。4取样大小：以便于在手中磨制为宜，通常一般为Ф12×12mm圆柱形或12×12×12mm的正方形。5取样方法：手锯（如灰铁，有色金属等）；砂轮切割（如高速钢，淬火钢等）；电火花切割（如钛金属等）；锤击法（对于一些硬而脆的材料）等方式。3.1金相试样的制备3.1.2金相试样的镶嵌1机械镶嵌法第三章金相检验技术及设备2低熔点合金镶嵌法：要求合金的熔点必须在100℃以下，低于材料的回火温度。3.1金相试样的制备3.1.2金相试样的镶嵌3树脂镶嵌法：利用树脂来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。分为：第三章金相检验技术及设备①热压镶嵌法：常用的电木粉热压镶嵌，保温15min；②浇注镶嵌法：在室温下进行镶嵌的一种方法，常用环氧树脂及牙托粉，配方如下：环氧树脂6101100g+乙二胺（凝固剂）8g牙托粉3份+牙托水1份（重量比）优点：不需要加热，不需要专用机械，与试样结合比较牢固，磨制时不易倒角，是一种理想的镶嵌方法。3.1金相试样的制备3.1.3金相试样的粗磨第三章金相检验技术及设备磨平即粗磨注意事项：①磨制时要用水冷却，以防止试样受热而改变组织；②接触时压力要均匀，不宜过压（易产生砂轮破裂和温度升高组织改变）；③不适用于检验表层组织的试样，如渗氮层、渗碳层组织的检验。3.1金相试样的制备3.1.4金相试样的细磨磨光即细磨细磨可分为手工细磨和机械细磨。第三章金相检验技术及设备①手工细磨：依次用100#、200#、400#、600#、800#砂纸磨制，每换一次砂纸时试样要旋转90度，直到前道划痕消失；细磨完毕后应用水冲洗试样，滴酒精吹干。②机械细磨：使用预磨机。注意用水冷却，避免磨面过热；因转盘转速高，磨制时压力要小；不允许使用已经破损的砂纸，否则会影响安全。3.1金相试样的制备3.1.5金相试样的抛光第三章金相检验技术及设备是抛光材料的磨削作用和滚压作用要求有较高的硬度，颗粒大小均匀，呈多角尖锐的外形，常用有氧化铬、氧化铝、氧化铁和氧化镁，以及金刚石研磨膏（效果最好）。①抛光原理易产生扰乱层，不能真实地反映材料的组织。消除方法：保证细磨质量；减少抛光时间；抛光与腐蚀交替进行。②抛光材料3.1金相试样的制备3.1.5金相试样的抛光第三章金相检验技术及设备要求：织物的纤维必须柔软，不能有硬而粗的纤维；织物的纤维必须要兼顾耐磨，不易撕裂。选用：一般钢铁材料选用海军呢、丝绒、平绒等；有色金属和不锈钢的抛光可选用法兰绒、丝绸等；检查夹杂物铸铁可选用帆布，的确良等。③抛光织物3.1金相试样的制备3.1.5金相试样的抛光第三章金相检验技术及设备④抛光方法注意事项：抛光液的浓度为5～15%的抛光粉蒸馏水悬浮液；抛光盘的湿度以提起试样后膜面上的水膜在3～5秒内蒸发为准；抛光压力不宜过大，时间不宜过长，否则会增加表面的扰乱层。机械抛光3.1金相试样的制备3.1.5金相试样的抛光④抛光方法有：第三章金相检验技术及设备电解抛光：采用化学溶解作用使试样达到抛光的目的。这种方法能能真实地显示材料的组织，尤其是硬度较低的金属或单相合金，对于极易加工变形的奥氏体不锈钢、高锰钢等采用电解抛光更合适。但不适用于偏析严重的金属材料、铸铁以及夹杂物的检验。3.1金相试样的制备3.1.5金相试样的抛光第三章金相检验技术及设备3.1金相试样的制备3.1.6金相试样的侵蚀第三章金相检验技术及设备原理基本与电解抛光相似。此方法对于某些具有极高化学稳定性的合金，如不锈钢、耐热钢、热电偶材料等，仍极难清晰显示出它们的组织。要点：磨面侵蚀前必须冲洗洁净，去除表面油污。侵蚀方法有浸入法和揩拭法。揩拭法侵蚀后磨面易侵蚀不均匀，适合大型工件和大试样的金相检验。金相试样侵蚀的目的是显示它的微观组织。常用方法有化学侵蚀及电解侵蚀法等。1、化学侵蚀法2、电解侵蚀法3.1金相试样的制备3.1.6金相试样的侵蚀第三章金相检验技术及设备1）2～5％硝酸酒精溶液硝酸2～5ml+酒精100ml,适用于碳钢、合金钢和经过热处理后的组织3、常用的化学侵蚀剂2）4～5％苦味酸酒精溶液苦味酸4～5ml+酒精100ml,适用于碳钢、合金钢和经过热处理后的组织，区别是渗碳体呈黑色。3）氢氟酸水溶液氢氟酸0.5ml+蒸馏水99.5ml，适用于铝及铝合金的组织。4）氯化铁盐酸酒精水溶液氯化铁（FeCl3）5g+盐酸2ml+酒精96ml，适用于铜、铝、镁、镍、锌等合金。第三章金相检验技术及设备3.2金相显微镜第三章金相检验技术及设备金相显微镜是用于观察金属内部组织结构的重要光学仪器。现代的金相显微镜已发展到相当完善和先进的程度，已成为金相组织分析最基本、最重要和应用最广泛的研究方法之一。3.2金相显微镜3.2.1显微镜的光学原理第三章金相检验技术及设备图4-7显微镜的光学成像图解①显微镜的放大倍数显微镜是运用了光学的反射和折射定律。3.2金相显微镜3.2.1显微镜的光学原理②显微镜的分辨率：是指显微镜对于要观察的物体上彼此相近的两点产生清晰像的能力，可表示为：第三章金相检验技术及设备d：显微镜可以区分的两点间的距离；λ：光的波长A：数值孔径。从公式可以看出，物镜的数值孔径越大，入射光波波长越短，则显微镜的分辨率就越高。3.2金相显微镜3.2.1显微镜的光学原理③数值孔径通常以N×A表示，表征物镜的集光能力。第三章金相检验技术及设备η：介质的折射率ψ：孔径角的一半。介质的折射率越大，则物镜的数值孔径越大，即分辨率越高。3.2金相显微镜3.2.2金相显微镜的光学系统第三章金相检验技术及设备①物镜②目镜③照明系统⑤滤色片④光栏④光栏3.2金相显微镜3.2.3新型金相显微镜简介第三章金相检验技术及设备3.2金相显微镜3.2.3新型金相显微镜简介第三章金相检验技术及设备偏振光显微镜图3-11球铁金相组织（表示石墨是一个多晶体）图3-14钢中铁硅酸盐夹杂（黑十字效应）3.2金相显微镜3.2.3新型金相显微镜简介第三章金相检验技术及设备干涉显微镜图4-13马氏体浮凸图4-14碳化硅晶体的六角形螺旋生长台阶外形，每级高度差为165Å3.2金相显微镜3.2.3新型金相显微镜简介第三章金相检验技术及设备相衬显微镜图5-12T12钢球化退火组织（明视场照明，相衬照明）3.3金相显微摄影及暗室技术什么叫金相显微摄影呢？第三章金相检验技术及设备利用感光材料在金相显微镜上真实记载金属及其合金的组织和缺陷的过程。怎样才能算是一张优质金相照片的呢？照片要黑白分明，对比度适当，深浅浓淡层次清楚。怎样才能获得优质的金相照片呢？这要求金相试样表面不得有划痕和扰乱层；适当调节金相显微镜的孔径光栏、视域光栏和滤色片；选择正确的感光材料，选择最佳的曝光时间；进行正确的暗室操作。3.3金相显微摄影及暗室技术3.3.1显微镜的成像原理第三章金相检验技术及设备图9-1显微镜的成像原理3.3金相显微摄影及暗室技术3.3.2照相显微镜第三章金相检验技术及设备图9-3Neophot21型卧式金相显微镜光路图1-光源；2-滤色片；3-补偿透镜；4-外接相机；5-照相棱镜；6-照相目镜；7-快门；8-承影屏卧式显微镜3.3金相显微摄影及暗室技术3.3.2照相显微镜第三章金相检验技术及设备图9-7各种台式显微镜台式显微镜3.3金相显微摄影及暗室技术3.3.3感光材料第三章金相检验技术及设备感光材料是照相机中所用的胶片、胶卷和相纸等材料的总称。按照用途可分为：负性感光材料（由称“底片”）、正性感光材料（如洗印的相纸、电影幻灯片的胶片等）和反转感光材料。一般分为黑白和彩色两种感光材料。黑白感光胶片又可分为：X光片、无色片、全色片、红外片（用于军事科研等）。彩色感光胶片除了彩色正、负片、彩色中间片和彩色反转片外，按照感光乳剂不同又可分为水溶性成色彩色胶片和油溶性成色彩色胶片等。3.3金相显微摄影及暗室技术3.3.3感光材料第三章金相检验技术及设备1、底片的结构其它还包括：保护膜：保护乳剂膜在冲洗过程中不致于划伤；结合膜：使乳剂膜和色基结合牢固；防晕膜：是一种化学色素，增加片基的光线吸收能力。底片的结构主要有：乳胶膜和色基组成。乳剂膜：由银盐（按照感光速度快慢分为碘化银、溴化银和氯化银）、动物胶（固定银盐的作用，并使银盐均匀地分布在乳剂层上）和色素（增加乳剂层的感色能力）；片基：硝化纤维组成的赛璐珞，透明的软片；3.3.3感光材料第三章金相检验技术及设备3.3金相显微摄影及暗室技术3.3.3感光材料2、底片的性质第三章金相检验技术及设备①感光度②感色性③宽容度④分辨率⑤反差感光度表示感光片在一定明暗亮度下得到一种良好的负片所需要曝光时间。感光度越高，对光线的反应越敏感，一般用：“国家标准”加数字表示，如GB15°，17°，18°，21°，22°，24°，28°。数字越大，感光度越大。一般金相用17°，18°，21°。原因是金相摄影对感光速度要求不高，因为在摄影时有足够亮度的照明，即使感光速度低的通过不同的曝光时间也能取得优良的负片。感色性表示对不同颜色的感受能力。可分为：色盲片（只能感受紫色和蓝色光，是用于翻拍文件图标，制作幻灯片，暗室安全灯用红绿黄色灯），分色片（除红光以外的所有可见光，对红光缺乏辨别能力，又称正色片，适用于翻拍文字图表金相照片等，暗室安全灯用暗红灯），全色片（能感受自然界7种可见光，应用最为广泛，暗室安全灯用深绿色）。宽容度重要参数之一。是感光片在感光度上的伸缩性，即感光范围。宽容度与感光度呈正比，即感光度越高，宽容度越大。分辨率金相组织细微部分在底片上能分辨清的程度。底片分辨率的大小与感光乳剂中银盐的颗粒大小有关，银盐颗粒越小，分辨率越高。此外银盐的均匀程度、乳剂膜本身的均匀程度以及片基反光膜的好坏都影响底片的分辨能力。反差重要参数之一。即底片上黑白色调的对比程度，也就是底片显影后明亮部分与阴暗部分密度的差别。反差低，黑白差别少，反差高的负片，黑白就极为分明。一般来说各类底片的反差性在乳剂的制造过程中已经确定。银盐粗，感光速度快的底片，反差低；银盐细，感光速度慢的底片，反差性高。3.3金相显微摄影及暗室技术3.3.3感光材料第三章金相检验技术及设备金相照片的质量和曝光有着密切的关系。曝光过度，所得负片的密度过厚，影像的细微部分无法分辨；曝光不足，所得负片的密度过低，使影像不清晰。因此要选择正确的曝光时间。对感光速度快的底片，曝光时间可以少些；对感光速度慢的底片，曝光时间可以多一些。曝光时间除与底片的感光度有关外，还与影象的亮度有关，一般初学者可以选用阶段曝光法来确定曝光时间