金相检验4-结构钢的金相检验

上海材料研究所1结构钢的金相检验《金相检验》第四单元主讲：王文科2007-5-2上海材料研究所2内容钢的分类冷变形钢的金相检验冷变形钢常用金相检验标准调质钢的金相检验弹簧钢的金相检验轴承钢的金相检验钢的脱碳层深度测定法结构钢金相检验分析案例2007-5-2上海材料研究所3钢的分类(预备知识)1.按用途分类2007-5-2上海材料研究所42.按化学成分分类2007-5-2上海材料研究所54.按冶炼方法分类5.按金相组织分类（1）按退火组织分类（2）按正火组织分类3.按质量分类2007-5-2上海材料研究所6结构钢碳素结构钢合金结构钢普通碳素结构钢（Q235B）优质碳素结构钢（45钢）碳素铸钢易切削钢机械零件用钢工程构件用钢（低合金结构钢）（16MnVN）渗碳钢(15,20Cr,20CrMnTi,18Cr2Ni4WA)调质钢(40Cr,35CrMo,40CrNiMo)弹簧钢(65Mn、60Si2Mn)滚动轴承钢(GCr15)2007-5-2上海材料研究所7模块一、冷变形钢的金相检验冷变形钢是指可以在常温下用冲压或拉拔等冷变形的方法，以支撑某种机械零件或毛坯的钢材。分为冷冲压用钢和冷拉结构钢。（一）、冷压结构钢的金相检验（二）、冷拉结构钢的金相检验（三）、冷变形钢热处理后的组织和性能（等轴晶组织）2007-5-2上海材料研究所8冷变形结构钢生产工艺代表组织性能检验项目冷压冲压08钢、08F钢、10钢铁素体+少量的颗粒状碳化物晶粒度铁素体晶粒、游离渗碳体、带状组织、魏氏组织冷拉拉拔15钢、25钢、45钢、15Mn冷拉纤维组织（铁素体+珠光体）渗碳体的球化断口、脱碳层、非金夹杂、铁素体晶粒度、带状组织表4-1冷压和冷拉结构钢对比2007-5-2上海材料研究所9模块二、冷变形钢常用金相检验标准（一）铁素体晶粒度测定法评级标准为GB/T4335-1984《低碳钢冷轧薄板铁素体晶粒度测定法》。适用于含碳量小于0.2％的低碳钢冷轧薄板铁素体晶粒度的测定。1、比较法2、切割法2007-5-2上海材料研究所10（二）钢的显微组织评定方法铁素体和珠光铁素体和珠光体相间的带状组织评级标准为GB/T13299-1991《钢的显微组织评定法》。图4-1钢退火组织（500×）（A系1级）图4-2钢冷轧组织(500×)(B系3～4级)铁素体游离渗碳体游离渗碳体2007-5-2上海材料研究所11图4-316Mn钢热轧带状组织（100×）(B系3～4级)2007-5-2上海材料研究所12模块三、调质钢的金相检验（一）调质钢调质：结构钢在淬火加高温回火后具有良好的综合力学性能，有较高的强韧性，这种热处理方法叫做调制处理，经调质处理后的钢称之为调质钢。热处理：淬火+高温回火、最终温度Ac3以上30~50℃。原始组织：细小均匀的铁素体+珠光体。常用牌号有：40Cr、40MnB、30CrMnSi、38CrMoAlA、40CrNiMoA、40CrMnMo等。2007-5-2上海材料研究所13（二）调质钢的缺陷组织1、脱碳层检验标准为GB/T224-1987。图4-640Cr调质处理后出现脱碳层（100×）2007-5-2上海材料研究所14粗大马氏体图4-740CrNiMo钢910℃淬油，180℃回火过热淬火组织（500×）2、淬火后回火过热组织中等针状马氏体图4-840CrNiMo钢850℃淬油，180℃回火正常淬火组织(500×)2007-5-2上海材料研究所153、淬火后回火欠热组织未溶铁素体图4-940CrNiMo钢790℃淬油，180℃回火欠热淬火组织（500×）2007-5-2上海材料研究所164、欠淬透组织图4-1040Cr钢850℃淬油冷却不足组织（500×）托氏体（片状渗碳体）2007-5-2上海材料研究所17模块四、弹簧钢的金相检验1、弹簧钢弹簧钢是用于制造各种弹性元件的专用结构钢，具有弹性极限高，足够的韧性、塑性和较高的疲劳强度。弹簧钢中加入的合金元素主要有硅和锰，目的是为提高淬透性。常用牌号：冷拔钢丝T8MnA、65Mn，碳素钢65、65Mn、70Mn，硅铬系的60SiCrA、60Si2CrVA，硅锰系的60Si2Mn，退火态使用的50CrVA、60Si2MnA、65Si2MnWA等。2007-5-2上海材料研究所182、弹簧钢的强化工艺及组织弹簧钢丝成材过程的强化处理工艺有：冷拉后淬火加中温回火，组织为回火托氏体；“铅淬”冷拔处理。（1）热成形弹簧（2）冷成形弹簧2007-5-2上海材料研究所193、弹簧钢的金相检验项目（1）石墨碳和非金属夹杂物检验按照国标GB/T10561-1989和GB/T13302-1991进行评级。（2）表面脱碳层检验按照GB/T224-1987进行。半脱碳层全脱碳层图4-1360Si2MnA钢脱碳层组织(500×)2007-5-2上海材料研究所20①脱碳层及其组织全脱碳层：全部为铁素体组织，深度由试样边缘到出现珠光体或其他组织的部分。部分脱碳层：深度由全脱碳层的终端到心部组织出现为止脱碳层的总厚度：全脱碳层和部分脱碳层之和。全脱碳层：铁素体部分脱碳层：（1）铁素体及片状珠光体；（2）片状及球状光体；未脱碳层：球状珠光体。2007-5-2上海材料研究所21②脱碳层深度的测定方法金相法硬度法（显微硬度、洛氏硬度）化学分析法2007-5-2上海材料研究所22（3）显微组织的检验球化退火处理，组织为球状珠光体。球状P图4-1465Mn钢球化退火组织(500×)2007-5-2上海材料研究所23淬火组织为针状马氏体。图4-1565Mn钢830℃淬火组织(500×)图4-1670Si3Mn钢过热淬火组织（500×）粗大羽毛状B马氏体残余奥氏体2007-5-2上海材料研究所24回火组织为回火托氏体图4-1750CrV钢正常回火托氏体组织（500×）2007-5-2上海材料研究所25模块五、轴承钢的金相检验（一）轴承钢轴承钢适合于制造各种不同工作环境的各类滚动轴承套圈和滚动体。要求硬度高、接触疲劳强度高和耐磨性好。铬元素其主要作用。硬度为61～65HRc。常见牌号有：高碳高铬轴承钢以GCr15、GCr15SiMn钢为代表；渗碳轴承钢以25钢、15Mn、G20CrMo、G20Cr2Ni4钢为代表；不锈钢轴承以9Cr18、1Cr18Ni9、1Cr17Ni2和Cr13为代表；耐腐蚀、高温轴承以Cr4Mo4V、W18CrV、W6Mo5Cr4V2为代表，中碳轴承钢以65Mn、55SiMoV为代表；防磁轴承以25Cr18Ni10W、70Mn18Cr4W2MoV为代表。轴承钢对原材料质量要求较高，要求材料严格控制杂质和有害成分，并且化学成分要均匀一致。2007-5-2上海材料研究所26（二）轴承钢的热处理及组织1、预备热处理球化退火2、最终热处理淬火+低回(200℃左右)3、组织极细回火马氏体+细小均匀碳化物+少量残余奥氏体2007-5-2上海材料研究所27（三）轴承钢的金相检验项目1、球化退火组织（YB/T1255－2001第一级别评级图）图4-18GCr15钢730℃球化退火欠热球化不良组织（500×）片状珠光体2007-5-2上海材料研究所282、非金属夹杂物的检验：依据GB/T10561－2005进行。硫化物夹杂图4-19（500×）图3-179（100×）GCr15钢带状碳化物组织2007-5-2上海材料研究所293、淬火回火组织依据YB/T1255－2001第二级别评级图进行，马氏体针的粗细和残余奥氏体的多少。图4-20GCr15钢840℃淬油160℃回火后的组织（500×）图4-21GCr15钢严重过热淬火组织（550×）粗大马氏体残余奥氏体2007-5-2上海材料研究所304、表面脱碳层图4-22GCr15钢球化处理表面脱碳层组织（400×）2007-5-2上海材料研究所315、网状碳化物组织依据YB/T1255－2001第四级别评级图进行评定。图4-23GCr15钢白色网状的碳化物（400×）2007-5-2上海材料研究所32结构钢金相检验实例选取材料GCr15(结构钢里的轴承钢)1、了解所选材料的热处理工艺及原始组织。2、检验：硬度测试、宏观检验、微观检验。3、分析和讨论产生缺陷的原因，形成机理。4、得出结论。上海材料研究所33END！2007-5-2上海材料研究所34作业请从下面几个方面比较调制钢、弹簧钢、轴承钢：1热处理工艺2组织3金相检验项目