《金相檢驗(yàn)》PPT課件.ppt

拓展項(xiàng)目 金相檢驗(yàn),實(shí)驗(yàn)一 金相顯微試樣的制備 實(shí)驗(yàn)二 鐵碳合金平衡組織分析 實(shí)驗(yàn)三 鋼的熱處理組織觀察 實(shí)驗(yàn)四 合金鋼、鑄鐵及有色金屬的組織觀察 實(shí)驗(yàn)五 焊接接頭的微觀檢驗(yàn),實(shí)驗(yàn)一 金相顯微試樣的制備,一、金相顯微試樣的制備過程 二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料 三、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?nèi)容及要求,返 回,實(shí)驗(yàn)一 金相顯微試樣的制備,一、金相顯微試樣的制備過程 （一）取樣 （二）鑲嵌 （三）磨制 （四）拋光 （五）侵蝕,返 回,（一）取樣： 1.1試樣選擇,1. 1.1.1試樣截取的方向、部位、數(shù)量應(yīng)根據(jù)規(guī)定進(jìn)行。 1.1.2需研究金屬材料從表層到中心的組織、顯微組織狀態(tài)、晶粒度級(jí)別等時(shí)，應(yīng)垂直于鍛軋方向取橫截面截取試樣。 1.1.3 需研究非金屬夾雜物的變形程度、晶?；兂潭?、塑性變形程度等情況時(shí)，應(yīng)平行于鍛軋方向取縱截面截取試樣。 1.1.4 需研究焊接接頭從表層到中心及各焊層的組織、顯微組織狀態(tài)、晶粒度級(jí)別等情況時(shí)，應(yīng)垂直于焊縫的縱截面截取試樣，并應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程的規(guī)定。,（一）取樣： 1.1試樣選擇,1. 1.1.1試樣截取的方向、部位、數(shù)量應(yīng)根據(jù)規(guī)定進(jìn)行。 1.1.2需研究金屬材料從表層到中心的組織、顯微組織狀態(tài)、晶粒度級(jí)別等時(shí)，應(yīng)垂直于鍛軋方向取橫截面截取試樣。 1.1.3 需研究非金屬夾雜物的變形程度、晶粒畸變程度、塑性變形程度等情況時(shí)，應(yīng)平行于鍛軋方向取縱截面截取試樣。 1.1.4 需研究焊接接頭從表層到中心及各焊層的組織、顯微組織狀態(tài)、晶粒度級(jí)別等情況時(shí)，應(yīng)垂直于焊縫的縱截面截取試樣，并應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程的規(guī)定。,（一）取樣：,1. 1.1.1試樣截取的方向、部位、數(shù)量應(yīng)根據(jù)規(guī)定進(jìn)行。 1.1.2需研究金屬材料從表層到中心的組織、顯微組織狀態(tài)、晶粒度級(jí)別等時(shí)，應(yīng)垂直于鍛軋方向取橫截面截取試樣。 1.1.3 需研究非金屬夾雜物的變形程度、晶?；兂潭?、塑性變形程度等情況時(shí)，應(yīng)平行于鍛軋方向取縱截面截取試樣。 1.1.4 需研究焊接接頭從表層到中心及各焊層的組織、顯微組織狀態(tài)、晶粒度級(jí)別等情況時(shí)，應(yīng)垂直于焊縫的縱截面截取試樣，并應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程的規(guī)定。,（一）取樣： 1.2試樣截取,1.2.1試樣可用手鋸、砂輪切割機(jī)、鋸、刨、銑等截取，必要時(shí)也可用氣割法、等離子切割等方法截取。 1.2.2 不論用哪種方法取樣，均應(yīng)避免截取方法對(duì)組織的影響。對(duì)過熱的影響，可在截取時(shí)采取水冷等措施避免。 1.2.3確定好部位后就可把試樣截下，試樣的尺寸通常采用直徑1215mm，高1215mm的圓柱體或邊長(zhǎng)1215mm的方形試樣。,（一）取樣： 1.2試樣截取,1.2.1試樣可用手鋸、砂輪切割機(jī)、鋸、刨、銑等截取，必要時(shí)也可用氣割法、等離子切割等方法截取。 1.2.2 不論用哪種方法取樣，均應(yīng)避免截取方法對(duì)組織的影響。對(duì)過熱的影響，可在截取時(shí)采取水冷等措施避免。 1.2.3確定好部位后就可把試樣截下，試樣的尺寸通常采用直徑1215mm，高1215mm的圓柱體或邊長(zhǎng)1215mm的方形試樣。,返 回,（二）鑲嵌,當(dāng)試樣的尺寸太?。ㄈ缃饘俳z、薄片等）時(shí)，直接用手來磨制抓持很困難，需要使用試樣夾或利用試樣鑲嵌機(jī)，把試樣鑲嵌在低熔點(diǎn)合金或塑料中。 如果試樣過于細(xì)薄、過軟、易碎、須檢驗(yàn)試樣邊緣組織、或者為了便于研磨，可對(duì)試樣進(jìn)行鑲嵌。但鑲嵌后不得改變?cè)嚇拥脑冀M織。 試樣的鑲嵌方法根據(jù)試樣特點(diǎn)及鑲嵌的目的選擇和執(zhí)行。,返 回,（三）磨制,1. 磨平 截取或者選擇好的試樣，先經(jīng)砂輪或角向磨光機(jī)磨平，為下一道砂紙的磨制做好準(zhǔn)備。磨平過程中,須用水冷卻試樣，使金屬組織不因受熱而發(fā)生變化。 2.磨光 試樣的磨光可采用手工或機(jī)械磨樣機(jī)進(jìn)行，一般磨到500#水砂紙或01#金相砂紙即可進(jìn)行宏觀檢驗(yàn)，對(duì)于微觀金相試樣則還需要進(jìn)行拋光。,（三）磨制,2.1 手工磨光 經(jīng)過磨平的試樣，洗凈、吹干后，砂紙平鋪于平滑的玻璃、金屬或其他板上，使試樣與砂紙面完全接觸，用手工依次由粗到細(xì)在各號(hào)砂紙上磨制。每更換一次砂紙，試樣或磨制方向須轉(zhuǎn)90角與舊磨痕成垂直方向。手工磨制時(shí)還須注意： a. 以均勻的壓力向前推進(jìn)，回程時(shí)將試樣提起，切忌將試樣在砂紙上來回研磨。 b. 每更換一次砂紙，均須磨至舊磨痕完全消失，新磨痕均勻一致為止。 c. 每次更換砂紙時(shí)，須用水將試樣清洗干凈，以免將粗砂粒帶到細(xì)砂紙上。 d. 試樣磨制時(shí)用力不可太大，每次磨制時(shí)間不可太長(zhǎng)以避免試樣過熱。,（三）磨制,2.2 機(jī)械磨樣機(jī)磨光 2.2.1粗磨： 將不同號(hào)數(shù)的砂紙由粗到細(xì)分別置于機(jī)械磨樣機(jī)上依次磨制。 鋼鐵材料試樣的粗磨通常在砂輪機(jī)上進(jìn)行，但在磨制； 將粗磨后的試樣用水沖洗并擦干后就開始進(jìn)行細(xì)磨。 2.2.2細(xì)磨： 細(xì)磨是在一套粗細(xì)不同的專用金相砂紙上，由粗到細(xì)依次順序進(jìn)行的。 將金相砂紙放在厚玻璃板上，手指緊握試樣，磨面緊帖砂紙向前推進(jìn)，回程時(shí)提起試樣，直到試樣磨面出現(xiàn)方向一致的均勻條紋，然后用水清洗并擦干，更換下一號(hào)砂紙，并將試樣旋轉(zhuǎn)90，使磨制方向與上一次的磨痕垂直，直到把上一號(hào)砂紙所產(chǎn)生的磨痕全部消除為止。,返 回,（四） 拋光,細(xì)磨后的試樣還需要進(jìn)一步拋光，拋光的目的是為了去除細(xì)磨時(shí)留下的細(xì)微磨痕而獲得光亮的鏡面。 金相試樣的拋光方法：機(jī)械拋光、電解拋光和化學(xué)拋光。 1.機(jī)械拋光 1.1 粗拋光 將經(jīng)過磨光后的試樣，將利用裝有尼綸、尼絨或者細(xì)帆布的拋光機(jī)或其他拋光設(shè)備，配合使用氧化鋁、氧化鎂、氧化鉻等磨料進(jìn)行拋光。拋光時(shí)間2min5min,拋光后用水洗凈并吹干。,（四） 拋光,1.2細(xì)拋光 經(jīng)過粗拋光后的試樣利用裝有尼龍綢、天鵝絨或其他纖維細(xì)勻的絲絨的拋光機(jī)或其他拋光設(shè)備，配合使用不同粒度的細(xì)拋光粉或細(xì)金剛砂軟膏進(jìn)行精拋光。 此過程中應(yīng)注意： a. 用力要輕，須從盤的中心至邊緣來回拋光，并不時(shí)滴加少許磨粉懸浮液。 b. 絨布的濕度以將試樣從盤上取下觀察時(shí)，表面水膜能在23s內(nèi)完全蒸發(fā)消失為宜。 c. 試樣拋光到磨痕完全除去，表面象鏡面為止。 d. 拋光后的試樣用水洗凈吹干，使表面不致有水跡或污物殘留。 e. 試樣拋光時(shí)，若發(fā)現(xiàn)較粗磨痕不易去除，或試樣拋光后在顯微鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)有凹坑等影響試驗(yàn)結(jié)果的缺陷時(shí)，試樣應(yīng)重新磨制。,（四） 拋光,2. 電解拋光 利用電化學(xué)反應(yīng)時(shí)的陽極溶解原理，以試樣作為陽極，碳棒或其他材料為陰極，根據(jù)樣品材料選用相應(yīng)的拋光液、電壓、電流、溫度和時(shí)間，通過電化學(xué)反應(yīng)而得到光亮表面。常用電解拋光液及使用條件見表1。,表1 常用金相電解拋光液,（四） 拋光,2. 電解拋光 利用電化學(xué)反應(yīng)時(shí)的陽極溶解原理，以試樣作為陽極，碳棒或其他材料為陰極，根據(jù)樣品材料選用相應(yīng)的拋光液、電壓、電流、溫度和時(shí)間，通過電化學(xué)反應(yīng)而得到光亮表面。常用電解拋光液及使用條件見表1。,表1 常用金相電解拋光液,（四） 拋光,3. 化學(xué)拋光 利用化學(xué)試劑對(duì)試樣表面進(jìn)行不均勻溶解，從而得到光亮表面。該方法只能使試樣表面光滑，不能達(dá)到表面平整的要求。常用金相化學(xué)拋光液見表2。,表2 常用金相化學(xué)拋光液,返 回,（五） 侵蝕,經(jīng)拋光后的試樣若直接在金相顯微鏡下觀察，只能看到一片亮光，除非某些非金屬夾雜物（MnS及石墨等）外，無法辨別出各種組成物及其形態(tài)特征。 必須使用侵蝕劑對(duì)試樣表面進(jìn)行侵蝕，才能清楚地顯示出顯微組織的真實(shí)情況。 鋼鐵材料最常用的侵蝕劑為34%的硝酸酒精溶液或4%苦味酸酒精溶液。其它可查有關(guān)侵蝕劑手冊(cè)。 最常用的金相組織顯示方法是化學(xué)侵蝕法。,1.宏觀檢驗(yàn)浸蝕,1.1 酸浸試驗(yàn)可用熱酸浸蝕或冷酸浸蝕 1.2 根據(jù)被檢件的化學(xué)成分及檢驗(yàn)?zāi)康?，確定浸蝕液的成分，浸蝕溫度和浸蝕時(shí)間，以能準(zhǔn)確顯示缺陷為準(zhǔn)。 1.3 酸浸液應(yīng)盛于耐酸器皿（如燒杯）中，酸浸試驗(yàn)宜在通風(fēng)處進(jìn)行。 1.4 試樣放入酸浸液時(shí)，被檢面應(yīng)不與器皿或其它試樣接觸，并應(yīng)完全浸入酸浸液中，以保證浸蝕均勻。,1.宏觀檢驗(yàn)浸蝕,表3 鋼鐵材料常用宏觀組織浸蝕劑,1.宏觀檢驗(yàn)浸蝕,1.7 浸蝕完畢后，即可用耐酸鉗, 將試樣從浸蝕液中取出，并立即在流動(dòng)水中沖洗，同時(shí)用毛刷將試樣表面上的腐蝕產(chǎn)物洗刷掉 。刷洗后還可采用2%NaOH或3-5%Na2CO3溶液沖洗，然后吹干。 1.8 試樣酸浸后，如發(fā)現(xiàn)浸蝕不夠時(shí)，可繼續(xù)浸蝕至達(dá)到要求為止；如發(fā)現(xiàn)浸蝕過深時(shí)，須將試樣被檢面重新進(jìn)行磨平磨光后再按上述方法重新浸蝕。 1.9 酸浸后的試樣應(yīng)及時(shí)檢查或拍照，并作好記錄。若需暫時(shí)放置，則應(yīng)置于干燥器中保存。 1.10 檢查時(shí)如發(fā)現(xiàn)折疊、裂紋、氣孔和未焊透等缺陷，可繪制簡(jiǎn)圖對(duì)其進(jìn)行記錄，拍照時(shí)應(yīng)注明放大倍數(shù)并測(cè)定缺陷的尺寸與位置，以便評(píng)定被檢件質(zhì)量。,2. 微觀檢驗(yàn)浸蝕,2.1 試樣按照要求進(jìn)行研磨并經(jīng)顯微鏡檢查合格后，即可進(jìn)行浸蝕，浸蝕時(shí)間視金屬材料的性質(zhì)、浸蝕液的濃度、溫度等而定，以能在顯微鏡下清晰顯示金屬組織為宜。 2.2 試樣浸蝕完畢后，迅速用水沖洗，然后再用無水酒精清洗，熱風(fēng)吹干。若浸蝕程度不足時(shí)，視具體情況可繼續(xù)進(jìn)行浸蝕，或重新拋光后再進(jìn)行浸蝕；若浸蝕過度時(shí)，一般可重新拋光后再進(jìn)行浸蝕；當(dāng)浸蝕過度嚴(yán)重時(shí)，則須重新磨制，并經(jīng)拋光后再進(jìn)行浸蝕。 2.3 浸蝕好的試樣，應(yīng)立即觀察拍照。,2. 微觀檢驗(yàn)浸蝕,表4 鋼鐵材料常用微觀組織浸蝕劑,返 回,二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料,1 準(zhǔn)備1215mm，高1215mm的圓柱體或邊長(zhǎng)1215mm的方形低碳鋼試樣若干，預(yù)先用砂輪將表面磨平。 2 粗砂紙和金相砂紙每人一套，毛巾、吹風(fēng)機(jī)和水盆共用。 3 機(jī)械拋光機(jī)，金相顯微鏡 4 預(yù)先配置好侵蝕劑，并準(zhǔn)備好棉簽用于侵蝕。,返 回,三、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?nèi)容及要求,1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?1）了解金相試樣的制備過程 2）掌握鋼鐵金相試樣的制備過程及方法 2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容： 學(xué)生按照金相試樣的制備流程每人制作一碳鋼試樣。 3.實(shí)驗(yàn)要求： 要求在顯微鏡下能清楚分辨顯微組織，且沒有明顯可見的磨痕。,返 回,實(shí)驗(yàn)二 鐵碳合金平衡組織分析,一、鐵碳合金相圖原理概述 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟 三、實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備 四、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募皥?bào)告要求,返 回,實(shí)驗(yàn)二 鐵碳合金平衡組織分析,一、鐵碳合金相圖原理概述 （一）工業(yè)純鐵 （二）碳鋼 共析鋼 、亞共析鋼 、過共析鋼 （三）白口鑄鐵 共晶白口鐵 、亞共晶白口鐵 、過共晶白口鐵,返 回,（一）工業(yè)純鐵,碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.0218%的鐵碳合金稱為工業(yè)純鐵。見圖2-1。 當(dāng)其冷到碳在-Fe中的固溶度線PQ以下時(shí)，將沿鐵素體晶界析出少量三次滲碳體，鐵素體的硬度在80HB左右，而滲碳的硬度高達(dá)800HB。 因工業(yè)純鐵中的滲碳體量很少，故硬度、強(qiáng)度不高而塑性、韌性較好。,返 回,圖2-1 工業(yè)純鐵組織,（二）碳鋼,碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在（0.02182.11）%之間的鐵碳合金稱為碳鋼，根據(jù)合金在相圖中的位置可分為亞共析、共析和過共析鋼。 （1）共析鋼 成分為，在727以上的組織為奧氏體，冷至727時(shí)發(fā)生共析反應(yīng)： 將鐵素體與滲碳體的機(jī)械混合物稱珠光體（P）。室溫下珠光體中滲碳體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為12%，慢冷所得的珠光體呈層片狀。,圖2-2 珠光體電鏡組織,圖2-3 珠光體光鏡組織,（二）碳鋼,采用電子顯微鏡高倍放大能看出Fe3C薄層的厚度，圖2-2中窄條為Fe3C，寬條為F基體，兩者有明顯的分界線。 在普通光學(xué)顯微鏡下觀察時(shí)，只能看到Fe3C成條條細(xì)黑線分布在鐵素體上，見圖2-3。 位向相同的一組鐵素體加滲碳體片層，稱一個(gè)共析領(lǐng)域。當(dāng)放大倍數(shù)低，珠光體組織細(xì)密或浸蝕過深時(shí)，珠光體中的片層難以分辨，呈一片暗色區(qū)域。,（二）碳鋼,（2）亞共析鋼 成分為0.0218%0.5%，珠光體成為鋼的基體，鐵素體呈連續(xù)或斷續(xù)的網(wǎng)絡(luò)狀圍繞著珠光體分布，這是由于先共析鐵素體是沿原奧氏體邊界優(yōu)先析出，至一定量后，剩余奧氏體才轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，不同含碳量的亞共析鋼的顯微組織見下圖2-4。,（二）碳鋼,（a） 20鋼,（b）40鋼,圖2-4 亞共析鋼顯微組織,（二）碳鋼,（3）過共析鋼 成分為0.77% 2.11%，但實(shí)用鋼的最大含碳量只到1.3%，因碳量再高，二次滲碳體量增多，使鋼變脆。 過共析鋼的組織由珠光體及二次滲碳體所組成，二次滲碳體呈網(wǎng)狀，碳量愈高，滲碳體網(wǎng)愈多、愈完整。與先共析鐵素體網(wǎng)很容易區(qū)別，若經(jīng)硝酸酒精溶液浸蝕后，兩者雖均為亮色，但二次滲碳體網(wǎng)要細(xì)得多；若用堿性苦味酸鈉溶液熱浸蝕后，滲碳體變成暗色，鐵素體仍為亮色。經(jīng)不同方法浸蝕后的T12鋼組織見圖2-5a、b。,（二）碳鋼,返 回,圖2-5 過共析鋼顯微組織,（a）,（b）,（a）共晶白口鐵,（b）亞共晶白口鐵,（C）過共晶白口鐵,圖2-6 白口鑄鐵組織,（三）白口鑄鐵,（3）過共析鋼 （1）共晶白口鐵（ =4.3%）此合金由液態(tài)冷卻到1148時(shí)，全部發(fā)生共晶反應(yīng)： ，所得產(chǎn)物稱萊氏體（Ld），呈豹皮狀，其中奧氏體呈短棒或小條狀分布在滲碳體基體上，在以后繼續(xù)冷卻的過程中，只有奧氏體原地發(fā)生轉(zhuǎn)變，先析出二次滲碳體，后在727形成珠光體。 沿奧氏體邊界析出的二次滲碳體，常與共晶滲碳體連成一片，不易分辨。室溫組織是由奧氏體轉(zhuǎn)變來的二次滲碳體、珠光體及原共晶滲碳體組成，稱變態(tài)萊氏體（Ld）。所謂變態(tài)的實(shí)質(zhì)是指共晶內(nèi)部組成物改變，并非形貌改觀，在顯微鏡下觀察變態(tài)萊氏體仍呈豹皮狀，見圖2-6a。,（三）白口鑄鐵,（2）亞共晶白口鐵（ =2.11%4.3%） 這類合金凝固時(shí)先析出初生奧氏體，呈樹枝狀，剩余液體在1148發(fā)生共晶反應(yīng)得到萊氏體，繼續(xù)冷卻時(shí)初生奧氏體及共晶體中的奧氏體各在原地發(fā)生相同的轉(zhuǎn)變，即先析出二次滲碳體，后形成珠光體，室溫組織是由初生奧氏體轉(zhuǎn)變所得的二次滲碳體加珠光體（Fe3CII+P）及變態(tài)萊氏體Ld所組成，見圖2-6b。 （3）過共晶白口鐵（ =4.3%6.69%）過共晶白口鑄鐵的組織由粗大片狀的一次滲碳體加變態(tài)萊氏體組成，見圖2-6c。,返 回,二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟,1. 討論Fe-Fe3C相圖 1）分析各相及組織組成物的本質(zhì)。 2）分析不同含碳量的鐵碳合金的凝固過程、室溫組織及其形貌特征。 3）總結(jié)鐵碳合金的組織、性能與含碳量的關(guān)系。 2. 觀察、分析并畫出工業(yè)純鐵、不同碳鋼及白口鑄鐵的組織示意圖。 3. 測(cè)定不同含碳量的碳鋼的硬度。,返 回,三、實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備,1. 表1-1所列的金相試樣2套，并附金相照片。 2. 金相顯微鏡2臺(tái)。 3. 布氏硬度計(jì)1臺(tái)。 4. 測(cè)定組織組成物相對(duì)含量用的亞共析鋼金相照片及透明方格紙各15張。,返 回,表1-1 本實(shí)驗(yàn)所觀察的合金,四、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募皥?bào)告要求,1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?（1）熟練運(yùn)用鐵碳合金相圖，提高分析鐵碳合金平衡凝固過程及組織變化的能力。 （2）掌握碳鋼和白口鑄鐵的顯微組織特征。 2.報(bào)告要求 （1） 列表說明鐵碳相圖中各個(gè)相的本質(zhì)，晶體結(jié)構(gòu)，溶碳量，形成條件，形態(tài)等不同點(diǎn)。 （2）畫出所觀察合金的顯微組織示意圖并加以注解。 （3）分析20鋼及亞共晶白口鐵的凝固過程。 （4）總結(jié)含碳量增加時(shí)鋼的組織和性能的變化規(guī)律。 （5）總結(jié)碳鋼和鑄鐵中各種組織組成物的本質(zhì)和形態(tài)特征。,返 回,實(shí)驗(yàn)三 鋼的熱處理組織觀察,一、鋼的原理概述 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟 三、實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備 四、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?返 回,一、鋼的熱處理組織概述,（一）退火組織 （二）正火組織 （三）淬火組織 （四）回火組織,返 回,（一）退火組織,1.碳鋼的退火組織接近其平衡組織： 工業(yè)純鐵的組織為鐵素體，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)極少量珠光體； 亞共析鋼為珠光體+鐵素體； 共析鋼為珠光體； 過共析鋼為珠光體+二次滲碳體。 2.在金相顯微鏡下： 鐵素體為亮白色； 珠光體是由鐵素體和滲碳體所構(gòu)成的片層狀組織，在高倍顯微鏡下可清楚分辨其片層，但片層太細(xì)小或放大倍數(shù)較小則無法區(qū)分時(shí)，只能看到灰色或黑色一片； 珠光體內(nèi)的滲碳體很細(xì)小，在顯微鏡看到的往往是其邊界呈黑色，在過共析鋼中呈粗大網(wǎng)狀時(shí)則為白色。如圖3-1。,（一）退火組織,返 回,a.20鋼,b.T8鋼,c.T12鋼,圖2-1. 碳鋼的退火組織,（二）正火組織,返 回,碳鋼的正火組織與其退火組織類似，只不過其先析出相的含量較少： 亞共析鋼的鐵素體量比退火組織少； 過共析鋼因二次滲碳體量本來就少，經(jīng)正火后二次滲碳體就會(huì)完全消失，只能看到片層狀的珠光體組織。,（三）淬火組織,碳鋼的淬火組織主要為馬氏體，高碳鋼則還有殘余滲碳體與殘余奧氏體出現(xiàn)。 低碳鋼的淬火組織為低碳馬氏體，在顯微鏡呈現(xiàn)板條狀形態(tài)。 高碳鋼的淬火組織為馬氏體和少量殘余奧氏體及未溶滲碳體。在顯微鏡下，高碳馬氏體呈竹葉狀或針狀，未溶滲碳體呈細(xì)小顆粒狀，殘余奧氏體則呈白色與馬氏體混在一起難以分辨（經(jīng)染色處理后可分辨）。 中碳鋼的淬火組織則是板條馬氏體與針狀馬氏體的混合形態(tài)。如圖3-2。,（三）淬火組織,返 回,a.板條馬氏體,b.混合馬氏體,c. 針狀馬氏體,圖2-2 碳鋼的淬火組織,（四）回火組織,碳鋼的回火組織隨其含碳量和回火溫度不同而不同。 高碳鋼通常淬火后進(jìn)行低溫回火，其馬氏體也變成回火馬氏體。在顯微鏡下，回火馬氏體呈黑色。 中碳鋼淬火后一般要進(jìn)行中溫或高溫回火。經(jīng)中溫回火后，析出大量細(xì)小滲碳體顆粒，但基體組織因碳原子的析出而變成鐵素體但仍保持原淬火馬氏體的形態(tài)；經(jīng)高溫回火后，滲碳體長(zhǎng)大成顆粒狀，基體組織也因進(jìn)一步發(fā)生再結(jié)晶而變成等軸狀的鐵素體。如圖3-3。,返 回,二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟,1 學(xué)會(huì)使用金相顯微鏡。 2 觀察碳鋼的退火、正火、淬火、回火組織； 3 分析含碳量不同其退火組織的變化情況；20鋼和T12鋼的正火組織與退火組織的差別；20鋼、T8鋼和T12鋼的淬火組織的差別；20鋼和T12鋼的回火組織與淬火組織的差別。 4 選擇46個(gè)試樣，仔細(xì)觀察其組織形態(tài)特征，用鉛筆在紙上畫出其組織示意圖作為實(shí)驗(yàn)報(bào)告。,返 回,三、實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備,1 準(zhǔn)備金相顯微鏡（放大倍數(shù)100和450）。 2 準(zhǔn)備金相試樣：20鋼的退火組織、正火組織、淬火組織；45鋼的退火組織、淬火組織、淬火+中溫回火組織、淬火+高溫回火組織；T8鋼的退火組織、淬火組織；T12鋼的退火組織、正火組織、淬火組織、淬火+低溫回火組織。 3 學(xué)生自備鉛筆和紙。,返 回,四、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1分析和了解碳鋼的退火、正火、淬火及回火顯微組織形態(tài)。 2分析含碳量不同的碳鋼的組織的變化情況。,返 回,實(shí)驗(yàn)四 合金鋼、鑄鐵及有色金屬的組織觀察,一、合金鋼、鑄鐵及有色金屬的組織概述 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟 三、實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備 四、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?返 回,一、合金鋼、鑄鐵及有色金屬的組織概述,（一）合金鋼 （二）鑄鐵 （三）有色金屬,返 回,（一）合金鋼,1.合金鋼的顯微組織比碳鋼復(fù)雜，其基本相有：合金鐵素體、合金奧氏體、合金碳化物（包括合金滲碳體、特殊碳化物）及金屬間化合物等。 2.以高速鋼為例：（見圖4-1） 1）其鑄態(tài)組織為魚骨狀碳化物+暗黑色的共析體+少量馬氏體（亮白色）； 2）經(jīng)鍛造后其粗大的魚骨狀碳化物被擊碎成顆粒狀，再經(jīng)退火，形成索氏體基體上分布有大量碳化物的組織； 3）經(jīng)淬火后，基體組織為馬氏體+殘余奧氏體（白色），并有大量細(xì)小的未溶碳化物顆粒分布在基體組織上； 4）再經(jīng)回火后，殘余奧氏體消失，同時(shí)析出了更多的合金碳化物，形成回火馬氏體基體上分布有大量顆粒狀合金碳化物的組織。,（一）合金鋼,鑄態(tài),退火態(tài),淬火態(tài),圖4-1 高速鋼W18Cr4V的顯微組織,返 回,（二）鑄鐵,1.鑄鐵分白口鑄鐵和灰口鑄鐵兩大類： 1）白口鑄鐵分為亞共晶白口鑄鐵、共晶白口鑄鐵、過共晶白口鑄鐵。 白口鑄鐵的基體組織都是共晶產(chǎn)物萊氏體；亞共晶白口鑄鐵除基體萊氏體組織外，還有樹枝狀的初晶奧氏體所轉(zhuǎn)變來的珠光體。共晶白口鑄鐵的組織則全部是萊氏體。過共晶白口鑄鐵的組織是萊氏體基體上分布有白色條狀一次滲碳體。見圖4-2。 2）灰口鑄鐵包括普通灰口鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵等。 灰口鑄鐵的基體組織與鋼類似，分為鐵素體基、鐵素體+珠光體基、珠光體基等，上面分布有石墨（普通灰口鑄鐵為片狀、球墨鑄鐵為球狀、可鍛鑄鐵為團(tuán)絮狀），另外因球墨鑄鐵還可以進(jìn)行強(qiáng)化熱處理，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后基體組織為回火索氏體，經(jīng)等溫淬火后的基體組織為下貝氏體。見圖4-3。,（二）鑄鐵,亞共晶,共晶,過共晶,圖4-2 白口鑄鐵的顯微組織,（二）鑄鐵,圖4-3 灰口鑄鐵的顯微組織,珠光體基普通灰口鑄鐵,鑄態(tài)球墨鑄鐵,返 回,（三）有色金屬,其組織與鋼鐵完全不同。見圖4-4。 常用鑄造鋁合金為含1013%硅的鋁硅合金，也叫做“硅鋁明”。 該合金不進(jìn)行變質(zhì)處理，其組織為共晶體上分布有粗大的針狀硅晶體，這造成合金的強(qiáng)度很和塑性降低。經(jīng)變質(zhì)處理后粗大的硅晶體消失而被樹枝狀的初晶固溶體所取代，從而大大提高了合金的強(qiáng)度和塑性。,（三）有色金屬,圖4-4 有色金屬的顯微組織,變質(zhì)后的鋁硅明,單相黃銅,返 回,二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟,1 觀察高速鋼的顯微組織，分析其鑄臺(tái)組織、退火組織、淬火組織及淬火后回火組織的不同之處。 2 觀察白口鑄鐵的顯微組織，比較亞共晶白口鑄鐵、共晶白口鑄鐵和過共晶白口鑄鐵的組織區(qū)別。 3 觀察普通灰口鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵的顯微組織，比較其石墨形態(tài)的差異。 4 觀察鑄造鋁硅合金的顯微組織，比較其變質(zhì)前后組織形態(tài)的變化。 5 觀察單相黃銅的顯微組織。 6 選擇46個(gè)試樣，仔細(xì)觀察其組織形態(tài)特征，用鉛筆在紙上畫出其組織示意圖作為實(shí)驗(yàn)報(bào)告。,返 回,三、實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備,1 金相顯微鏡 2 高速鋼的鑄態(tài)、退火、淬火、淬火+回火試樣。 3 白口鑄鐵的退火組織（亞共晶、共晶、過共晶）試樣。 4 灰口鑄鐵的組織試樣（普通灰口鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵）。 5 鋁合金及銅合金的組織試樣（變質(zhì)前的鋁硅合金、變質(zhì)后的鋁硅合金、單相黃銅等）。,返 回,四、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1觀察和了解常用合金鋼的顯微組織形態(tài)； 2觀察白口鑄鐵、灰口鑄鐵的顯微組織形態(tài)及其區(qū)別； 3觀察常見有色金屬的顯微組織特征。,返 回,實(shí)驗(yàn)五 焊接接頭的微觀檢驗(yàn),一、焊接接頭的組織概述 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟 三、實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備 四、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?返 回,一、焊接接頭的組織概述,（一）焊縫組織分析 （二）熱影響區(qū)組織分析 （三）基體組織分析,返 回,（一）焊縫組織分析,a.焊縫組織具有聯(lián)生結(jié)晶和長(zhǎng)大的特點(diǎn)，常見的焊縫組織有柱狀晶、樹枝狀晶、等軸晶等，同樣成份的焊縫，由于結(jié)晶組織形態(tài)不同，性能差別很大。 b.多層焊時(shí)，由于后面的焊層對(duì)前面的焊層進(jìn)行了再加熱而發(fā)生相變結(jié)晶，導(dǎo)致焊縫區(qū)各部位組織形態(tài)的差異。 c.焊接過程是連續(xù)快速冷卻的過程，超過一定的冷卻速度后，會(huì)得到非平衡組織 貝氏體和馬氏體。,返 回,（二）熱影響區(qū)組織分析,a.焊接接頭熱影響區(qū)主要分為：局部熔化區(qū)、過熱區(qū)(粗晶區(qū))、正火或重結(jié)晶區(qū)(細(xì)晶區(qū))、不完全正火區(qū)或不完全重結(jié)晶區(qū)。部分熔化區(qū)和過熱區(qū)是組織和性能變化最大的區(qū)域，為焊接接頭金相檢驗(yàn)的分析重點(diǎn)。 b.部分熔化區(qū)：此區(qū)較窄，鄰接熔合線，由于嚴(yán)重過熱，晶粒大，化學(xué)成分不均勻嚴(yán)重，導(dǎo)致性能惡化，是焊接接頭中最薄弱的區(qū)域。 c.過熱區(qū)：此區(qū)域明顯特點(diǎn)是晶粒最粗大，其組織形貌與部分熔化區(qū)基本相同，是再熱裂紋的敏感區(qū)。 d.重結(jié)晶區(qū)：此區(qū)域晶粒細(xì)小而均勻，是焊接接頭中組織和常溫機(jī)械性能最好的區(qū)域。 e.不完全重結(jié)晶區(qū)：此區(qū)位于A1A3溫度區(qū)間，具有部分鐵素體溶解到奧氏體中去的特點(diǎn)，冷卻時(shí)奧氏體發(fā)生分解，而原來未轉(zhuǎn)變的鐵素體仍保留下來，對(duì)某些低合金鋼，由于這部分奧氏體中碳和合金元素含量較高，快速冷卻后可能轉(zhuǎn)變?yōu)楦咛捡R氏體，得到馬氏體和鐵素體的混合組織，這種組織性能較差。,返 回,（三）基體組織分析,a.鑒別材料中非金屬夾雜物，顯微裂紋的類型，觀察其形態(tài)和分布，測(cè)量其數(shù)量和大小。 b.鑒別被檢件顯微組織的組成，各種組織的形貌、分布和數(shù)量，對(duì)晶粒度、帶狀組織、非金屬夾雜物、魏氏組織等。 c.對(duì)異種鋼焊接接頭，焊縫兩側(cè)的母材及熱影響區(qū)均須檢驗(yàn)。,返 回,二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟,1焊接焊縫組織試樣的制備，并觀察其顯微組織，分析焊縫區(qū)聯(lián)生結(jié)晶和長(zhǎng)大的特點(diǎn)；多層焊時(shí)，焊縫區(qū)各部位組織形態(tài)的差異；連續(xù)快速冷卻獲得的貝氏體和馬氏體。 2 焊接熱影響區(qū)組織試樣的制備，并觀察其顯微組織，分析與比較局部熔化區(qū)、過熱區(qū)(粗晶區(qū))、正火或重結(jié)晶區(qū)(細(xì)晶區(qū))、不完全正火區(qū)或不完全重結(jié)晶區(qū)的組織區(qū)別。 3. 焊接基體組織試樣的制備，并觀察其顯微組織，分析各種組織的形貌、分布、數(shù)量、晶粒度、非金屬夾雜物、裂紋等。,返 回,三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料,1 金相顯微鏡 2 焊接焊縫組織試樣 3 焊接熱影響區(qū)組織試樣 4 焊接基體組織試樣,返 回,四、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.了解和掌握金屬材料在焊接過程中組織變化的規(guī)律。 2.鑒別焊接接頭各區(qū)域的組織特征及焊接缺陷等。,返 回,