金相检验基础知识培训

创新永无止境，永远追求更好金相检验基础知识培训金相基础知识1目录金相检验设备简述2金相试样的制备3课程大纲常用钢号的分类4金相基础知识1金相分析—是运用放大镜和显微镜，根据对金属材料的宏观及微观组织进行观察研究的方法，生产实际中常常称为金相检验。宏观组织是用10倍以下的放大镜或者人眼睛直接观察到的金属材料内部所具有的各组成物的直观形貌，微观组织主要是指在光学显微镜下所观察到得金属材料内部具有的各组成物的直观形貌。金相分析的含义金相检验的基础金属和合金在固态下，通常都是晶体。晶体就是原子在三维空间中有规则作周期重复排列的物质，就是说，在金属和合金中，原子的排列都是有规则的，而不是杂乱无章的。什么是晶体？晶体非晶体排列杂乱排列规则通常情况下，固态的金属与合金都是晶体。1、晶体中的空间点阵将原子抽象成几何点，并排列成反映晶体原子排列有规律和周期性的空间几何图形。用线将阵点连起来形成晶格。2、晶胞从晶格中取出一个完全反映晶格特征；用来分析阵点的排列规律的最小几何单元。晶格的分类体心立方晶格体心立方晶格晶胞的3个棱边长度相等，3个轴间夹角均为90度，构成立方体。晶胞的8个角上各有一个原子，在立方体的中心还有一个原子。晶格的分类面心立方晶格面心立方晶格晶胞的8个角上各有一个原子，构成立方体。在立方体的6个面的中心各有一个原子。晶格的分类密排六方晶格密排六方晶格晶胞在晶胞的12个顶角上各有1个原子，构成六方柱体，上、下底面的中心也各有一个原子，晶胞内有6个原子。相图是表达合金系中成分、温度与合金相状态关系的图解。相图通过合金相图可以确定各种成分的合金在不同温度下存在的相、相的成分及其含量。Fe-C相图Fe-C相图名称（符号）属性结构性能与应用铁素体F或αα-Fe固溶体固溶度0.0218%体心立方软、强度低、塑性与韧性优良，是钢铁的基础相。渗碳体Fe3C金属化合物复杂结构极硬，是钢铁的调整相δ铁素体δδ-Fe固溶体固溶度0.09%体心立方存在温度过高，无实用价值奥氏体A或γγ-Fe固溶体固溶度2.11%面心立方一般高温下存在，塑性优良，利于压力加工珠光体P铁素体与渗碳体的机械混合物各项性能适中，是钢铁中常见组织的组成部分莱氏体Ld奥氏体与渗碳体的机械混合物，室温下为变态莱氏体渗碳体多，硬度极高，塑性很差，应用很少铁碳合金的组织可以是单一的相，也可以是机械混合物或二者以某种形态组成的混合物。铁碳合金的基本组织铁素体碳溶于a-Fe中的间隙式固溶体称为铁素体，常用F表示。因为体心立方晶格的a-Fe总的间隙量虽大，但是间隙半径却很小，所以碳在a-Fe中的溶解度极小，室温下不超过0.005%，随着温度升高，溶解度略有增加，在727度时达到最大值，也仅有0.0218%。铁素体含碳量很低，其性能接近纯铁，是一种塑性、韧性高和强度、硬度低的组织。铁碳合金的基本组织奥氏体碳溶于r-Fe中的间隙式固溶体称为奥氏体，常用A表示。因为面心立方晶格的r-Fe总的间隙量虽比a-Fe的小，但空隙半径比较大，所以能溶解较多的碳。碳在r-Fe中的溶解度随温度升高而增加，在727度时为0.77%，在1148度时达到最大值2.11%。奥氏体塑性很好，强度和硬度也比铁素体高。铁碳合金的基本组织渗碳体渗碳体是铁与碳的化合物，常用Fe3C表示。渗碳体的含碳量为6.69%，熔点约为1227度，晶体结构复杂，硬度很高，脆性极大，几乎没有塑性。一般来说，在铁碳合金中，渗碳体越多，合金就越硬，越脆。铁碳合金的基本组织珠光体铁素体和渗碳体组成的机械混合物叫做珠光体，常用P表示。珠光体的平均含碳量为0.77%。其性能介于铁素体和渗碳体之间。一般情况下，珠光体中铁素体和渗碳体呈片状交替分布，称为片状珠光体。通过热处理可以使渗碳体呈颗粒状分布在铁素体基体上，叫做球状珠光体或粒状珠光体。铁碳合金的基本组织莱氏体由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物（共晶体）叫做莱氏体，常用Ld表示。莱氏体的平均含碳量为4.3%，因它以渗碳体为基体，其性能硬而脆。当冷却至727度时，莱氏体中的奥氏体将转变为珠光体。铁碳合金在平衡状态下的五个基体组织中，铁素体、奥氏体和渗碳体是铁碳合金的三个基本相，而珠光体和莱氏体则为基本相组成的机械混合物。特性点温度（℃）含碳量（%）特性点的含义A15380纯铁的熔点B14950.53包晶转变的液相成分C11484.30共晶点D12276.69渗碳体熔点E11482.11碳在奥氏体中最大溶解度F11486.69共晶渗碳体成分点G9120a-Fe←→r-Fe同素异构转变点H14950.09碳在a-Fe中最大溶解度J14950.17包晶成分点K7276.69共析渗碳体成分点N13940r-Fe←→σ-Fe同素异构转变点P7220.00218碳在铁素体中最大溶解度S7270.77共析点Q6000.008碳在铁素体中溶解度相图中特性点符号及含义序号线名及含义1AC线，液体向奥氏体转变的开始线，即：L→A2CD线，液体向渗碳体转变的开始线，即：L→Fe3CIACD线统称为液相线，在此线以上合金全部处于液相状态，用符号L表示。3AE线，液体向奥氏体转变的终止线。4ECF线，水平线、共晶线。AECF线统称为固相线，液体合金冷却至此线，全部结晶为固体，此线下为固相区5ES线，又称Acm线，是碳在奥氏体中溶解度曲线，即：L→Fe3CII6GS线，又称A3线。7GP线，是奥氏体向铁素体转变的终止线。8PSK线，共析线，又称A1线。9PQ线，碳在铁素体中的溶解度曲线。相图主要特性线相图的相区1.单相区，简化的Fe-Fe3C相图中有F、A、L和Fe3C四个单相区。2.两相区，简化的Fe-Fe3C相图中有L+A、L+Fe3C、A+F、A+FeC和F+Fe3C五个两相区。每个两相区都与相应的两个单相区有相邻两条三相共存线，即：共晶线：ECF、L、A和Fe3C三相共存。共析线：PSK、A、F和Fe3C三相共存。基本相定义力学性能容碳量铁素体F碳在a-Fe中的间隙固溶体强度、硬度低，塑性、韧性好最大0.0218%奥氏体A碳在r-Fe中的间隙固溶体硬度低、塑性好最大2.11%渗碳体Fe3CFe与C的金属化合物硬而脆最大6.69%铁碳合金的基本相钢在加热和冷却时临界温度的定义AC1–加热时，珠光体向奥氏体转变的开始温度。Ar1–冷却时，奥氏体向珠光体转变的开始温度。AC3–加热时，先共析铁素体全部转变为奥氏体的终止温度。Ar3–冷却时，奥氏体开始析出先共析铁素体的温度。Accm–加热时，二次渗碳体全部融入奥氏体的终止温度。Arcm–冷却时，奥氏体开始析出二次渗碳体的温度。通常把加热时的临界温度加注下标“C”，冷却时的临界温度加注下标为“r”1.工业纯铁：w（C）﹤0.0218%2.共析钢：w（C）=0.77%3.亚共析钢：w（C）=0.021%～0.77%4.过共析钢：w（C）=0.77%～2.11%5.共晶白口铁：w（C）=4.30%6.亚共晶白口铁：w（C）=2.11%～4.30%7.过共晶白口铁：w（C）=4.30%～6.69%铁碳合金的七种类型工业纯铁亚共析钢共析钢过共析钢共晶白口铁过共晶白口铁亚共晶白口铁铁碳合金的平衡转变与组织（1）工业纯铁铁素体+少量三次渗碳体2020年8月23日10时58分铁碳合金的平衡转变与组织（2）共析钢珠光体P2020年8月23日10时58分铁碳合金的平衡转变与组织（3）亚共析钢铁素体+珠光体c0.53时无2图和3图，直接跳到4图（2~3）含碳增加，F减少，P增加2020年8月23日10时58分（4）过共析钢珠光体+二次渗碳体铁碳合金的平衡转变与组织含碳增加，P减少，Fe3CII增加Fe3CIIP2020年8月23日10时58分（5）共晶白口铁低温莱氏体铁碳合金的平衡转变与组织Ld'Ld2020年8月23日10时58分（6）亚共晶白口铁珠光体+二次渗碳体+低温莱氏体铁碳合金的平衡转变与组织2020年8月23日10时58分（7）过共晶白口铁第三节Fe-C（Fe3C）相图一次渗碳体+低温莱氏体Ld'2020年8月23日10时58分五种渗碳体一次渗碳体Fe3CI三次渗碳体Fe3CIII共晶渗碳体Fe3C共晶共析渗碳体Fe3C共析二次渗碳体Fe3CIIWc4.30%的合金，降至1148℃前由液相中析出Wc0.77%的合金，由1148℃降至727℃过程中由奥氏体中析出各种成分合金，由727℃降至室温过程中由铁素体中析出含碳4.30%的液相，在1148℃时生成的共晶体的组成部分含碳0.77%的液相，在727℃时生成的共析体的组成部分各种渗碳体相在组成和性能上是完全相同的，唯形态不同而已。金相检验设备简述2金相显微镜金相显微镜是由两块透镜（物镜和目镜）组成，并借助物镜、目镜两次放大，使物体得到较高的倍数。放大率与物镜和目镜的焦距乘积成反比。金相显微镜放大原理金相显微镜的光学系统物镜目镜照明系统光栏滤色片++++金相显微镜1.物镜：显微镜成象质量主要决定于物镜的优劣，因此它是显微镜中的最重要的光学零件。2.物镜的分辨率：是指将试样上细微组织构成清晰可分的能力。3.象差：一般实用光束均要有一定宽度，而且物体的发光点也不可能全部都用在光轴上，对不同波长的光折射率也不相同。因此，实际的光学系统与近轴光学系统所得图像有所偏差。4.目镜：是将物镜放大的中间象再次放大。5.放大倍数=物镜放大倍数×目镜放大倍数。6.观察：为了保证在聚焦过程中物镜不触及试样的操作次序是先调节粗动螺丝使物镜接近试样，再通过目镜观察试样时用微动螺丝进行调节。金相组织检验方法金相显微组织检验方法《GB/T13298-1991》1.试样的侵蚀-一般情况下显示组织用4%硝酸酒精溶液侵蚀。2.在显微镜下观察铁素体为均匀明亮的多边形晶粒。3.渗碳体不会被硝酸酒精溶液腐蚀，所以在显微镜下显示白亮颜色。4.珠光体在高倍显微镜下可以看到是条状渗碳体分布于铁素体机体上，在低倍显微镜下呈片层状特征。金相显微镜的操作1.操作者必须充分了解仪器设备的结构原理，使用方法，严守操作规程；2.操作时双手要干净，试样的观察面应用酒精冲洗并吹干；3.操作显微镜时，对镜头要轻拿轻放，不用的镜头应随时放入盒中，不能用手触摸镜头；4.调整焦距时，应先轻轻转动粗调，使物镜和观察面尽量靠近，并从目镜对焦，然后轻轻转动微调，直到调节成像清晰为止。在调节中必须避免物镜和试样磨面碰撞，损坏镜头；5.显微镜使用完毕后，应及时将物镜、目镜卸下，放入盒中，最后切断电源。金相显微镜的维护1.金相显微镜的工作地点必须干燥、少尘、少震动，不应放在阴暗潮湿的地方，也不应受阳光暴晒；2.不宜靠近挥发性、腐蚀性等化学药品，以免造成腐蚀环境；3.在显微镜工作时，样品上的残留液体、油污必须去净，如不慎玷污镜头，应立即用棉花擦净。油镜头用毕应立即用二甲苯细心的揩净；4.物镜、目镜一般应放在干燥皿中，如果有灰尘用吹灰球洗净，然后用擦镜纸擦干净；5.阴暗潮湿的空气对显微镜危害很大，会造成部件生锈、发霉，以致报废；6.机械部分不要随意拆卸，经常加润滑油，以保证正常运转。金相切割机使用方法1.右手将手柄抬起，左手将支撑板脱开支撑点，这时右手握住手柄使试样渐渐接近砂轮片，进行切割；2.切割时，冷却液必须对准试样的切割位置，并同时保持均匀进给。冷却液的大小也应调节至切割要求，以免溢出机外；3.切割完毕将锯架抬起到一定的高度，支撑板便自动将锯架支撑在一定位置，此时方可取下试样。金相切割机维护与保养1.严禁使用已有裂纹或破损的砂轮片进行切割。2.不宜在没有冷却液或冷却液不充分的情况下切割。3.切割机应每天做好清洁保养工作，各转动处在操作前应注入润滑油。4.机体内积屑及垃圾应经常清除，使排水畅通。金相镶嵌机使用方法1.接通电源开关；2.将需镶嵌的试样放置在下模，放入电玉粉或胶木粉，合上防护盖板，旋紧八角旋钮，使下模上升到压力指示灯亮，恒温一定时间，使试样成形；3.松开八角旋钮及盖板，顶出试样，并在十分安全的情况下取出试样；4.如需调整设定温度时，可根据需要按键进行调整设定温度值，其他参数均不需要调整