施加拉伸和压缩轴向力时检测框架和样件对准的验证的标准规范
版本：05
翻译：杜巧琳日期：2008.10.26
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施加拉伸和压缩轴向力时检测框架和样件对准的验证的标准规范1
此规范使用固定代码E 1012：紧跟代码之后的数字表示原始采用的年份，或版本修改时表示最后一次修改的年份。括号中的数字表示最后一次重新批准的年份。右上角的epsilon（ε）表示在最后一次修改或者重新批准后有编辑修改。
1. 范围
1.1 此规范包含的方法，覆盖了对有凹口和无凹口检测样件在弹性范围内施加拉力和压力至塑性应变小于0.002时产生的弯曲量的确定。这些方法尤其适用于通常用于拉伸试验，蠕变检测和非轴向疲劳测试的力的施加速率。
2. 参考文件
2.1 ASTM标准：2
E 6，与机械检测方法相关的术语
E 8，金属材料拉伸试验的检测方法
E 83，伸长计系统的验证和分类规范
E 251，金属粘结电阻应变计性能特性的检测方法
E 466，金属材料进行受控力等幅波轴向疲劳测试的规范
E 1237，安装粘结电阻应变计的指南
3. 术语
3.1 机械测试常用数据定义：
3.1.1 此规范中使用的、材料机械测试常用的术语定义见术语E 6。
3.1.2 有凹口截面——与样件几何纵轴垂直的截面，其中横截面面积故意保持为最小值，以作为应力集中区。
3.1.3 有凹口样件的名义百分弯曲——平均横截面的假设（无凹口）样件中的百分弯曲——等于有凹口样件的最小横截面，在假设的，以及有凹口的样件上施加的力的偏心率相同。（见11.1.5）（此定义不针对凹口根部的应变。）
3.1.4 折算截面——圆角之间的样件长度。
3.2 此规范专用术语的定义
3.2.1 对准——一台检测设备和夹具（包括检测样件）在施加拉力或压力时可以对样件引进挠矩的状态。
3.2.1.1 讨论——这是对准的整体状态，包括设备和样件部件。
3.2.2 仪器——用于检测的设备部件和夹具。包括多种测试中重复用到的所有部件。
3.2.2.1 讨论——当应变计检测过的样件不用于接下来的样件检测时，它包括在仪器之中。
3.2.3 轴向应变——在样件几何纵轴对面表面上，用位于与折算截面同样纵向位置上的多个应变感应装置测得的纵向应变的平均值。
3.2.3.1 讨论——此定义仅适用于此标准。术语用在机械检测的其他章节里。
3.2.4 弯曲应变——表面应变与轴向应变之间的差（见图1）。通常，弯曲应变会环绕并沿着样件的折算截面，因点的不同而不同。弯曲应变的计算见11部分。
（略）
备注1：弯曲应变±B是附加在轴向应变a上的，第轴向应变（或压力）见(a)，高轴向应变（或压力）见(b)。对于同样的弯曲应变±B，高百分应变见(a)低百分应变见(b)。
图1 可能伴随非轴向载荷而出现的弯曲应变的图示
3.2.5 偏心率——施加的力的作用线，与样件在与样件纵轴垂直的平面的几何轴线之间的距离。
3.2.6 设备对准——检测设备和负荷训练的所有刚体的一个状态，可以在接下来的施加力的过程中可以引进挠距给样件的。
3.2.7 最大弯曲应变——在测量弯曲的、直的无凹口样件的折算截面，沿着其长度位置上的弯曲应变的最大值。（凹口样件见
4.9）
3.2.8 百分弯曲——弯曲应变乘以100除以轴向应变。
3.2.9 额定力——测量对准的力。
3.2.10 样件对准——包括夹具和样件定位的非刚体在内的检测样件位于可以在接下来的施加力的过程中引进挠距给
1此规范受ASTM委员会E28的管辖，针对机械测试，是附属委员会E28.04在非轴向检测方面的直接责任。
目前的版本是2005年6月1日批准，2005年7月发布的。最初在1989年批准。最近一次在1999年修改为E 1012-99。
2对于参考到的ASTM规范，请访问ASTM网站https://www.doczj.com/doc/7d6166854.html,，或者联系ASTM客户服务service@https://www.doczj.com/doc/7d6166854.html,。对于ASTM标准手册的卷册信息，参考ASTM网站上标准的文件汇总页。
样件的状态。
4. 意义与使用
4.1 已经表明，施加拉力和压力过程中由于施加的力和样件中之间的未对准而不经意产生的弯曲力可以影响检测结果。在识别此影响时，某些检测方法包含了一个生命，限制了允许的不对准。此规范的目的就是为了给那些施加拉力或压力时要求较高对准要求的检测方法和规范提供一个参考。目标就是为了实现有夹具和检测样件的检测设备的验证和对准中常用术语和方法的使用。
4.2 除非另有规定，否则当进行检测来验收材料的最小强度和展延性要求时，轴对称性要求和验证是选择性地。这是因为，任何影响，尤其是过度弯曲导致的影响，都回降低强度和展延性并给出保守的结果。检测高展延性材料以确定是否符合最低特性时，改善的轴对称性可能不会有什么溢出。是否改善轴对称性应当由材料生产商和使用者商讨决定。
5. 对准的验证
5.1 为了在其他规范，检测方法和产品规范中便于参考，验证对准的最常用方法见第6部分。
5.2 对准的数量化要求应当规定力，样件尺寸和进行测量时的温度。当应变水平特别重要时可采取的替代方法可以按照规范E466的规定来使用。当使用该方法时，数量化要求应当规定应变水平，样件尺寸和进行测量的温度。
5.2.1 规定弯曲应变的力可以表示为屈服强度或其他名义样件压力。
备注1：对一个未对准的负荷训练而言，百分弯曲通常会随着施加的力的增加而减小。（见图2中的曲线A，B和C）但是，在某些严重情况下，百分弯曲可以随着施加的力的增加而增加（见图2曲线D）。
（略）
备注1：曲线A，设备1，螺纹夹头（11）
备注2：曲线B，设备2，镦头夹头（11）
备注3：曲线C，设备3，带通用耦合的夹头（7）
备注4：曲线D，共心未对准负荷训练的可能反应的图示（16）
图2 不同检测设备和夹持方法下施加的力对百分弯曲的影响
5.3 对准要求和结果可以指整个检测设备能力或特定检测。这种区别应该在结果中备注出来。
5.3.1 整个检测设备能力的验证应当使用设计和材料与检测中使用的类似的样件的仪器来进行，但是样件凹口可以不要。同样的样件可以用于连续验证。材料和设计应当保证在额定力时只有弹性应变。如果预期的检测样件材料未知，使用良好的工程判定来选择常用材料制成的样件来验证。
备注2：为了避免对验证样件造成损伤，轴向应变之和以及最大弯曲应变应当不得超过弹性极限。
5.3.2 对准程序之后的、对要变成检测样件的特定眼见的验证应该在检测前或检测中在待测样件上进行，不要将样件从检测设备上移掉，也不要进行任何可能影响验证和检测之间的对准的其他调整。这些类型的验证提供了特定检测样件上的最佳真是弯曲测量。
备注3：可能需要在验证和检测之间在样件上保持一个小力，以保持无刚性夹持的检测设备上的对准。
6. 对准的验证方法
6.1 使用这种方法来进行设备对准的验证，以及在特定检测中或规定的检测状态下进行样件对准的测量。
6.1.1 设备对准——方法的这部分描述了装夹刚体的初次对准。在第一次安装一台检测设备时，以及在一台检测设备上设置一种特定类型的刚性装夹结构时，要先建立设备对准。当它不会随着时间发生一点变化时，负荷训练（夹具或检测样件）的灾难性故障或磨损可能就需要测量并重新调整设备对准。设备对准应当在要求刚性夹具发生变化的任何时候都要进行。设备对准通常视作“粗略”的对准。
6.1.2 样件对准——方法的这部分描述了样件以及负荷训练中所有非刚性夹具的定位和接下来的对准。要求使用应变计检测过的、特定几何结构的样件，或利用其他类型位移计来测量施加给样件的应变的机械对准夹具。应变计检测过的样件见第8部分。机械对准夹具见第7部分。对准测量结构类型的描述（也就是，应变计检测过的样件，或机械对准夹具）应当包含在报告中。应变计检测过的样件通常可以比对准夹具提供更好的应变读数分辨率，尤其是在低水平时，因此它们更常用于这种测量方法。样件对准通常视作“精密”的对准。
7. 仪器
7.1 当按照6.1.2所述使用多个应变感应器时，样件尺寸限制可能要求使用电阻应变计，而不是使用机械联系的伸长计或对准夹具。应变传感器，诸如机械的，光学的，或电子伸长计，以及导线电阻应变计或箔式应变计，可以提供有用的位移数据。相应标准或规范要求的位移测量的灵敏度取决于允许的弯曲的量。
7.2 对于使用6.1.2的对准夹具的验证，可以使用非平均类型的单个伸长计，在连续的施力中将其绕着周长旋转至各
个位置并重复10.5中描述的测量。通常，对接近屈服的应变水平重复施加力不是良好的实验室规范，因为它们可能会让样件变形或疲劳从而影响接下来的测量结果。
备注4：绕着样件重新定位伸长计通常不会给出最高精度和可再现的结果，但是仍然是一种探测大量弯曲的有用技术。
7.3 样件上应变测量的机械装夹可能是测量并考虑到现场调整来改善检测商品上的对准。附在样件肩部并测量圆柱形样件周长上四个等距位置的位移的夹具可以有效地用于此目的。位移测量装以需要有足够的分辨率可以探测到环绕样件的位移的很小变化。如果使用此方法，在应用弯曲计算之前必须将这些位移转换成应变。应变应当使用ASTM E21中描述的有效计量长度来计算。
备注5：使用多个伸长计时，可以通过求输出的算术平均值来确定应变。通常认为电子输出比机械输出更加准确和可再现。
7.4 其他设备和装夹的考虑：
7.4.1 制作不好的部件和负荷训练中的多个分界面可以在对准检测系统时引起重大困难。负荷训练中的全部部件都应当在现代设备现场规范的范围内进行加工，要注意垂直度，同心度，平面度和表面光洁度。部件的数量应该保持最低。
7.4.2 可能会出现某个特定设备，夹具和样品不能对准的情况。在这种情况下，可能需要对某些部件进行重新设计和制造以达到合格的对准。
8. 检测样件
8.1 此规范针对圆柱样件，厚的矩形样件和薄的矩形样件。实际样件几何结构取决于用到的检测标准。这些样件通常呈现一个有折算截面的沙漏形状，但是其他用于压缩试验的样件也是可以的。
8.2 此规范对金属和非金属检测样件有效。
8.3 检测样件的加工质量很重要。重要特性包括直线度，同心度，平面度和表面光洁度。尤其是用于压缩试验的样件类型，可以使用两个平行板对样件的端面施加压力。在这种情况下，根据ASTM方法E9的规定，样件端面的平行度是非常重要的。
8.4 应变计检测过的样件的设计应当遵从标准检测样件的设计方针。对于静态（拉伸，压缩和蠕变）检测，符合检测方法E8的样件比较合适。对于疲劳测试，符合ASTM E606要求的样件比较合适。应变计检测过的样件应当在尺寸上尽可能接近预期检测样件，这样检测中使用的夹头和夹具就可以在对准中也使用了。应变计检测过的样品的材料应当尽可能与预期检测样件的材料接近。如果预期检测材料未知，也可以使用与预期检测材料具有相似弹性特性的常用材料的样件。应用应变计之前对准样件应当仔细检查并记录尺寸。
（略）
备注1：w等于样件宽度。
备注2：d等于样件便于距离应变传感器中心线的距离。
图3 应变传感器在样件举行横截面上的位置（数字标示应变传感器的位置）
8.5 选定的应变计应当有检测方法E251中描述的、已知的标准化性能特性。应变计生产商提供可用应变计的详细信息。应当选择计量长度为样件折算截面约10%或更少的检具。检具应当尽量小以避免相邻检具的应变均化效应。应当使用同样类型、同一批次的温度补偿过的检具。
8.6 应变计应该按照指导E1237规定的程序进行安装。通常可接受的方法是在应变计应用的位置做精确的浅纵向标记。然后将标记作为纵轴来应用检具。这也可以用于标记横向轴。这种方法的优点就是检具位置可以在装配后随时检查。要注意通常要求对表面进行准备以装配对接下来的机械特性有影响的应变计。由于这个原因，应变计检测过的样件不会像正常检测样件那样提供标准机械特性。
8.7 应变计至少安排两组，每组四个，每组都安装在两个应变测量板之一上。对于圆柱样件，检具绕着样件圆周等距成90°摆放。对于厚的矩形样件（也就是那些宽度对厚度的比小于3的），检具要装在每四个面的中心上。对于薄的矩形样件（也就是那些宽度对厚度的比大于等于3的），检具要背对背一对一对地装在两个较大平面上，距离样件中心线等距。矩形样件上应变计的位置见图3。检具组的距离为折算截面长度的0.75倍，每组位置到样件纵轴等距。备注6：最大弯曲应变通常使用位于折算截面端面的检具测量最好，而位于折算样件几何中心的第三组检具也可以使用。
备注7：对于厚的矩形样件，检具截面的相邻尺寸的差异可能会导致这些标间上检具灵敏度的不同。这反过来可能导致将检测设定调整到良好对准状态有困难。
备注8：如果有充分的理由使用这种结构，那么在圆柱样件上三组检具成120°的分布也是可以接受的。应该注意这种结构，因为对检测设备和装夹的调整会更加复杂而更不直观。另外，更难探测到故障检具。
备注9：不同产品形式上取的检测样件的几何结构和尺寸见检测方法E8的检测样件部分。
9. 校验和标准化
9.1 用于确定检测系统对准的所有调整电子和数据采集装置都应该校验。校验结果应该可追溯到美国标准与技术研究
院（NIST）或另外一个认可的国家计量局。
9.1.1 应变计检测过的样件的校验是很困难的，且此标准对此有要求。但是，应该格外注意用于确定对准的应变计样件的生产。除了计量过的样件弯曲的情况之外，由于个别检具未对准以及检具灵敏度差异导致的测量源可以通过获得可循环的可再现性数据运行来降至最低。
9.2 伸长计应该按照规范E83进行验证。通常满足ASTM中B-2类别的伸长计足以确定多数对准。
9.3 应变计应当满足检测方法E251的要求。
10. 程序
10.1 验证检测中的温度偏差应当在要求对准验证的相应方法或规范中规定的极限内。
10.2 设备对准——这一部分描述了装夹的刚体的首次对准。设备对准通常在检测设备上设定一种特殊类型的刚性装夹结构时建立。通常不会随着时间发生一点变化，而负荷训练（在装夹或检测样件内）的灾难性故障或磨损导致的摇动可能会需要测量并重新调整设备对准。在继续接下来的精密对准之前，应当总是确认设备对准可接受。
10.2.1 检验所有工装的承力面能力，以与另外一个，对准样件和接下来的检测样件相匹配。这包含但不限于同心度，垂直度和平行度测量。特定类型的夹头和工装可能也需要其他测量。如果需要，重新加工装夹的特殊零件。
10.2.2 组装装夹的刚性部分，并根据工装在对面样件附着点的另外一端的位置检验工装在样件附着点一端的位置。为了实现这一点，千分表的设置可以让使用者同时建立工装在样件附着点每一端面上的轴线的线性（同心或平行）和角度差异。图4示意了工装在检测设备刚性部分的两端的线性（同心和行）和角度差异。可能会使用特殊的对准夹具。特定公差超出了此标准的范围，但是如果无法获得足够的对准，这些部件的未对准也可以是理由。允许使用者调整通常是固定的十字头的位置的设备应当设定在可以在检测中使用的位置上。检测中通常固定的十字头的移动可能影响对准结果。如果需要在例行检验（也就是样件之间）中移动通常固定的十字头，应该进行几次检验以保证可以移动并且十字头重新定位在同一个位置上，没有影响对准。
（略）
图4 检测设备框架和装夹（A）合适对准（B）同心未对准和（C）角度未对准的图示
10.2.3 根据工装在对面样件附着点另外一端的位置调整工装在样件赌桌点一端的位置，以将垂直度和同心度（圆柱样件）及平行度（平的样件）降至最小。这可能要求放松一端装夹的附着硬件，敲打或垫高到位置在重新固定。对准调整装夹可以通过商业途径获得以帮助这个通常是冗长乏味的过程。
10.3 样件对准——这部分描述了样件和符合训练中所有非刚性装夹的定位和接下来的对准。要求使用应变计检测过的、特定几何结构的样件，或利用其他类型位移计来测量施加给样件的应变的机械对准夹具。应变计检测过的样件见第8部分。特殊对准夹具见第7部分。
10.3.1 检验所有没有按照10.2.1检查的工装（组装的非刚性零件）。针对非刚性成分的装夹设置，通过组装负荷训练中检验过的零件来建立样件的位置。包括样件在内的连接应当光滑地配合在一起，没有附加层。如果需要，重新加工装夹的特定零件。
10.3.2 在与装夹的固定位置有光的常规检测过程中，将装夹中会移动的部分的位置（也就是，无螺纹的或以其他方式重新定位的）都标识好。这是为了保证部件每次都可以以同样的方式组合在一起。
10.3.3 检查圆柱样件在计量截面和载荷表面之间的同心度和垂直度。检查平的样件在计量截面和夹持表面的平行度和垂直度。通常使用机工显微镜或光学比较仪来检查。非常规结构的阳江按可能需要其他测量。记录结果。
10.3.4 如果要使用应变计检测过的样件，根据检验结果选择一个合适的样件并施加第8部分的应变计。由于这个过程时间很长且很昂贵，最好在需要应变计检测过的样件之前就对此步骤进行良好的规划。
10.3.5 将应变计检测过的样件或样件和对准夹具安装到组件中。将应变读数归零，不对样件施力。最好让样件不要附着在某组夹头上。夹持样件两端足以引进不需要的弯曲。
10.3.6 将样件附着在剩下的夹头上。
10.3.7 施加一个力保证所有传感器都恰当读数，然后去除力（见备注3）。
10.3.8 规划施力周期，这样在常规检测中设备就可以施加预期最大力了，除非这个力导致检测样件有塑性。如果最大预期检测力足以导致检测样件的塑性，那么只施加足够的力，在样件弹性范围内可以规定对准就可以了。这些情况下的实际力水平应当由客户同意并记录存档。这可以是拉力，压力，或两者。力可以手工或自动施加。
10.3.9 如果记录设备有此能力，在持续记录应变测量时施加力循环。如果不行，至少应当在零力到最大力之间记录十个分离的点。这应该在力循环中均匀分布。如果拉力和压力都要使用，两者按照类似方式记录。至少，样件两头都附着于夹头上时记录零施力时的，和下面的测试中的预期最大力状态（拉力或压力）下的应变。如果使用机械或液压
夹头将样件锁定在位置上，在使用锁定装置之前和之后都记录零施力时的硬币那。这显示了锁定装置对样件弯曲的影响。
10.3.10施力循环必须在样件同样位置上重复几次以保证可再现性。对整个弯曲而言，可再现性必须在与检测标准的要求相关的可接受极限之内。例如，如果一个检测标准规定的整体可允许弯曲应变是±2%，那么根据其他误差因素，可接受的显示的可再现性可以是±0.25%。
10.3.11由于弯曲测量要在检测中同样的状态下进行，因此模拟装配样件的多种方式和装夹的非刚性部分是很重要的。为了模拟这一点，对准样件应当去除并在夹头中重新定位。将样件安装在与之前安装的方向相同的方向上，可以提供样件可再现性的信息。将样件安装在另外一个方向上（也就是旋转或倒转）可以进一步表现装夹的对准特定。应变计检测过的样件总会有一些偏心，但是按照第8部分进行准备会降低这种偏心。对准样件会随着时间和使用而损坏或弯曲。细心的处理和储存会降低这种损害。而且，测量的进行要保证对对准样件的偏心特性可以表现出来，并与装夹对整个对准的影响区分出来。可以通过在10.3.8中规定的力循环下，测量原始方向，180°方向以及再回到原始方向上的应变来实现。另外，旋转样件并测量与原始位置成90°，180°和270°方向上的对准可以模拟所有可能的样件安装位置。倒转样件并重复这些测量会增加整体对准的置信度。
10.3.12 使用第11部分的公式计算百分弯曲，或是整个力循环的，或是单个力间歇的。
10.3.13 如果计算的百分弯曲不符合检测规范要求，需要进行调整。可从商业途径获得的对准调整装夹有助于此过程。
10.3.14 微小的调整可能对测量有很大的影响。通常绕着样件以90°间隔进行调整。
10.3.15 弯曲成S形状的样件（见图5）要求对夹具的同心度（对圆柱样件而言）或垂直度（对平的样件而言）进行调整。
10.3.16 弯曲成C形状的样件（见图5）要求对夹具的曲率进行调整。
备注10：为了达到更好的对准状态，通常要求结合进行同心度和去毒调整。
10.3.17 调整结束后，按照10.3.5再进行施加力循环，按照10.3.6到10.3.11记录应变信息，并根据10.3.12进行计算。根据10.3.13重新评估对准质量，如果必要，重新调整。
10.4 特定检测样件对准——对准的最高水平是通过一个特定检测样件的直接对准来实现的。可以通过仔细对样件应用应变计，或使用有其他类型位移检具对施加于样件的应变进行测量的高精度对准夹具来进行。在任何一种情况下，应变测量装置的存在都会对真实的样件行为有些影响。由于此对准水平要求将检具放在每个单独检测样件上，所以如果之前的步骤已经显示出可接受的对准，它可能就是代价高昂而不必要的步骤了。需要此对准水平应该在进行之前由客户同意。
11. 结果的计算和解释
11.1 有关系的结果通常包括轴向应变，局部弯曲应变，最大弯曲应变和百分弯曲。
11.1.1 圆柱样件，三个应变传感器——对于沿着圆形横截面的样件周长等距放置的三个应变计或伸长计，在垂直于并位于计量长度中心的位置上时，使用如下公式：
（公式略）（1）
其中：
e1，e2和e3为三个位置测得的应变，且在e1≥e2≥e3时：
（公式略）（2）
其中：
b=弯曲应变。
（公式略）（3）
其中：
θ=最大弯曲的方向，从最高读数的应变传感器到下一个最高读数的应变传感器来进行测量。最终，
（公式略）（4）
其中：
B=最大弯曲应变。
（公式略）（5）
其中：
PB=百分弯曲。
（略）
图5（A）恰当地对准，（B）同心未对准和（C）角度未对准的，应变计检测过的样件图示
11.1.2 圆柱样件，四个应变传感器——对于沿着圆形横截面的样件周长等距放置的四个应变计或伸长计，使用如下公式：
（公式略）（6）
其中e1，e2，e3和e4是在四个位置上测得的应变，下标表示沿着样件的顺序。
局部弯曲应变（公式略）（7）
以及最大弯曲应变，
（公式略）（8）
和
（公式略）（9）
11.1.3 厚的矩形样件，四个应变传感器：
11.1.3.1 对于应变传感器如图3a所示放置的、厚的矩形横截面的样件而言，使用如下公式：
（公式略）（10）
其中e1和e3是在样件厚度相对表面的中心上测得的应变，e2和e4是宽的表面上的相应值。
11.1.3.2 局部弯曲应变b1，b2，b3和b4通过11.1.2中的公式来计算。
11.1.3.3 最大弯曲应变B通过以下公式计算：
（公式略）（11）
11.1.3.4 百分弯曲PB通过以下公式计算：
（公式略）（12）
11.1.4 薄的矩形样件，四个应变传感器：
11.1.4.1对于应变传感器如图3b所示放置的、薄的矩形横截面的样件而言，使用如下公式：
（公式略）（13）
11.1.4.2 如果应变传感器的位置可以如图3a所示，那么四个平面中心上的等效应变就是：
（公式略）（14）
其中，如图3b所示：
w=宽免的宽度，
d=样件边缘到应变传感器位置的距离。
11.1.4.3 最大弯曲应变B和百分弯曲Pb从公式11.1.3.3和11.1.3.4中计算。
11.1.4.4 在11.1.3中的矩形横截面公式用于完成计算。
11.1.5 对于圆形横截面的有凹口样件的检测而言，凹口根部的名义百分弯曲可以通过根据11.1.1或11.1.2来计算折算截面上的百分弯曲，并将结果乘以折算截面直径对凹口根部直径的比来获得。
11.1.6 对于矩形横截面、凹口根部轴在厚度方向上的有凹口样件上的检测而言，名义百分弯曲根据如下公式计算：（公式略）（15）
其中：
h=与凹口相邻的有凹口面之间的距离，
h’=凹口根部之间的距离，b1，b2见11.1.2。
11.1.6.1 类似地，凹口在宽面上时，名义百分弯曲根据如下公式计算：
（公式略）（16）
12. 报告
12.1 报告中包含以下信息：
12.1.1 弯曲应变或百分弯曲的值，这些值对应的力（或应变），以及所用方法，
12.1.2 检测温度，
12.1.3 用于验证显示拉力或压力的额定最大力。如果用拉力和压力，要包含两者的额定最大值，
12.1.4 样件描述（材料和尺寸），
12.1.5 应变测量设备的描述，包括：
12.1.5.1 应变测量装置的类型（应变计，伸长计等等），
12.1.5.2 应变测量系统的精度和灵敏度，
12.1.5.3 传感器在样件上的位置，
12.1.5.4 附着应变传感器到样件上的方法，以及
12.1.6 装夹的描述，包括夹持的方法，耦合和接头的尺寸和类型，负荷训练的长度，以及任何其他相关的细节。
13. 精度和偏差
13.1 样件对准在时间拉力时测量的精度会因检测状态的不同而不同，如温度，压力，负荷训练的结构，以及材料。目前，可用的数据不允许对测量的精度进行有意义的分析。委员会E28旨在根据此规范从实验室间的检测项目中获得必要数据。
13.2 在施加拉力和/或压力时样件对准测量的偏差会因检测状态的不同而不同，如温度，压力，检测样件加工质量，装夹和材料。由于用于测量对准的弯曲应变是从三个或更多个应变传感器的应变测得值的比来确定的，应变传感器校验的绝对精度就不重要了（见9.1）。没有偏差的直接测量，因为在校验和实际检测中，无法复制完全相同的检测状态。
附录
（非强制性信息）
X1. 在施加轴向拉力或压力时样件错位的原因与影响
X1.1 在施加轴向拉力下未对准的原因
X1.1.1 单轴拉伸试验的常规程序是，通过附着在有合适夹具的检测设备上的夹头对样件施加一个拉力，然后将用应变测量转换器测得的样件应变反应与施加的力之间进行关联。在理想对准的情况下，顶部和底部的夹头中心线是彼此准确共线的，并与负荷训练的其他部件中心线也共线。而且，它们与样件中心线也准确重合。最后，样件以中心线对称。非理想状态的原因是顶部和底部夹头中心线的未对准，样件中心线对底部和顶部夹头中心线未对准，以及检测样件本身的不对称机加工。这三种未对准的原因的结合在任何拉力检测中都会出现。未对准的出现在处理多种材料的机械检测和疲劳及断裂活动中都要识别出来。
X1.1.2 未对准产生的特有弹性应变斜度会在表面上产生极端弹性应变。这些斜度可以极大地影响拉伸试验的结果，尤其是在应变小于0.002处的结果，此处重大的弹性应变和伴随的应变硬化还没有奏效让斜度变平。因此，很重要的一点就是，要在研究材料在脆性状态下的断裂强度，持久寿命，蠕变，缺口拉伸试样，疲劳，塑性微观应变，合金强化，和表面灵敏强度时，要识别出测量压力和应变时的未对准效应。
X1.1.3 试图改善对准的目的就是让所有相关的夹具的中心线都准确对准。从逻辑上来说，要特别注意的硬件首件就是检测设备本身。检测设备从生产商处接收的时候可能在顶部和底部夹头中心线位置之间会有0.03到3.18mm（0.001到0.125”）或更多的偏差。而且，随着施加的力引起设备框架变形或随着非轴向十字头分离的出现，可能会出现更大的未对准。在最坏的情况中，此范围内的偏差会导致偏心，从而引起极端表面弯曲应变和平均应变之间的50%到100%的差异。
X1.1.4 对准过程的另外一个重要因素是夹具机加工和检测样件规定的公差。在常规的机加工现场规范中，公差通常在+0.05到+0.25mm（+0.002到+0.010”）之间。这些公差可能不足够紧，并且当一个负荷训练的部件组装时可能会产生对准不良的状况。在最坏的情况下，这些公差可以导致偏心，从而导致在极端表面弯曲应变和平均应变之间出现50%到100%的差异。
X1.1.5 良好对准的开发还有两个考虑因素。一个与用到的夹具类型有关。包括有螺纹和无螺纹的接头，球形座子和低摩擦的通用接头，交叉挠曲，液力耦合器，以及其他不会传递弯曲压力的耦合器。另外一个与样件设计有关，如长度和长度对直径比。提升良好对准的途径见其他文献（1-11）3。
X1.2 在施加轴向压力时未对准的原因
X1.2.1 压力的未对准与拉力的未对准特性类似，但是由检测设备，夹具和试验样件的不同方面而产生的。对样件施加压力通常使用与拉伸施加完全不同的一组配合面。力是在对面施加到螺纹上的，夹持表面可以变化，十字头必须从对面锁定，激发器必须从对面压到拉力施加上。由于这个原因，拉力的对准经常与压力的对准完全不同。
X1.2.2 设备横向刚性——压力的另外一个配合问题就是检测设备在施加压力的过程中维持刚性的能力。如果在压力下达到足够的样件对准非常困难，可能是由于检测设备插进的横向刚性的原因。可以使用一系列位移检具并描绘出在承受压缩符合部件之间的位移，对此进行分析。由于表面可能在任何三个互相垂直的防线上，以非线性呈现变形，所以这可能是一个准确测量的复杂实体（12）。
X1.2.3 拉力和压力的可接受对准可能很难达到。使用对准提升夹具进行调整，相对于压力而言，经常对拉力有相反最用。由于这个原因，拉力对准的质量和压力对准的质量之间可能需要折中一下。
3括号中的粗体数字标示此标准最后的参考清单。
X1.3 未对准对检测结果的影响
X1.3.1 与夹具和样件轴的未对准结合存在的弯曲应力已经显示可以对拉伸，压缩和拉伸压缩结合试验的结果有影响（13-19）。在多数工程材料的常规拉伸十试验中，入股哦检测过程中出现足够的塑性流动来消除弯曲应力，那么弯曲应力就不重要了。但是，在塑性流动受限于检测样件材料的固有脆性的状态下进行检测时，或需要在弹性极限附近测量时，或塑性限定于很小体积时（有应力集中区，如凹口的样件），很小的未对准可能会增大可变的弯曲应力，对检测结果有很大影响。例如，Morrison（8）发现，仔细加工的低碳钢样件在扭力下检测的屈服应力显示出与中间值有±1%的偏差，而同样的低碳钢样件在拉力检测下的屈服应力显示出±5%的偏差。Morrison得出结论为，在拉伸屈服应力中，未对准会比显微结构偏差产生更大的偏差，并且他生命“切割样件螺纹端的准确度的普通标准下，螺纹的松动足以让样件在负荷下开始并保持槽内偏心，从而导致结果偏差”。
X1.3.2 Schmieder et al发现（9，10）弯曲范围为5%到27%，并取决于样件对夹具的附着，之前的视力，以及检测设备的类型。这些作者得出结论说“负荷的多数非轴性都是由于耦合中的螺纹松动或机加工缺陷引起的”。Jones和Brown（11）显示，在固定压力下，简单地将负荷训练部件绕着纵轴旋转360°就会让弯曲百分比系数变化超过5，从8%到43%不等。在其他设备进行的一个试验中，Jones和Brown（11）发现，根据样件和顶部及底部夹头的相对旋转位置的不同，弯曲在2%到14%之间会有不同。因此，可以将第四项影响弯曲的因素增加到Schmieder et al引用的三个当中去，也就是，装夹部件的旋转注册。
X1.3.3 Robinson（13）报告说，当弯曲显微应变增加系数2时，钢螺栓的单轴拉伸-拉伸疲劳寿命中会有40%到60%的减少。Jones et al（14）显示铬-钼-矾钢，在414Mpa和538℃（60ksi，1000℉）下，随着偏心率从一个可忽略的值增长到2.5mm（0.1”），缺口持久寿命持续减少（范围从80%到90%）。Christ（15）显示塑性微观应变研究和其他屈服前研究的结果都是不明确的，除非未对准对平均微观应变的影响可以识别出来。McVetty（16）早在1928年就提出要注意这一点，但是经常被忽略。
X1.3.4在一个以量化低循环疲劳测试中不确定性为目的的实验室间研究中，Kandil（17）显示了未对准对疲劳寿命结果的影响。这项工作显示了某些时候在达到合适的对准中遇到的困难，以及对检测结果的影响。在研究中，实验室按照它们能达到的对准的类别进行分组。检测结果按照此分类的关系进行显示。对准能力最高的实验室有最高的疲劳寿命。该数据很清楚地表明，不好的对准在低循环疲劳测试中引起人工低寿命。该工作导致VAMAS程序，包括对准质量的分类体系（18）。
参考文献（略）
铜合金中金相组织特征参数的测量 wbf_512(2010-09-27 11:49:29) 帅歌旺，张萌 (南昌大学材料科学与工程学院，江西南昌330047) 摘要：根据体视学和定量金相分析的基本原理，利用Image-ProPlus(IPP)图像分析软件测定了铜合金金相组织的相体积分数、晶粒度大小、粒子间距等特征参数，并提出了一种测量粒子间距的近似算法。 关键词：定量金相分析；铜合金；特征参数 铜及铜合金由于具有优异的性能，一直是现代工业中用途广泛的重要的有色金属材料。通过金相检验可以了解材料的组织结构，认识显微组织对材料物理、化学、机械等性能的影响。因此，金相分析是一种控制产品质量的重要措施。但迄今有关铜合金的定量金相分析工作远远落后于钢铁材料，既无大量的数据积累，也没有针对性的分析方法。 为此，本文利用IPP(Image-ProPlus图象分析软件)强大的图像处理功能，初步研究开发了针对铜合金组织中诸如相体积分数、晶粒度大小、粒子间距等特征参数的分析测试方法，效果良好。 1体视学基本符号和公式 为叙述方便，下面给出本文涉及到的常用体视学符号和基本公式： 符号：AA--面积分数，单位面积测量体上被测对象的面积 PV--被测对象的点数/测量体的总体积 Vv--体积分数，单位测量体上被测对象的体积 Ww--重量分数，单位重量测量体上被测对象的重量 ρα--被测量相(组织)的比重 ρT--整个合金的比重
基本公式：VV=AA=LL=PP(1) Ww=Vvρα/ρT(2) 2测量方法 定量金相分析工作包括金相试样制备、图像摄取、图像处理、定量分析等几个步骤。整个系统如图1所示： 图1定量金相分析系统 计算机通过控制数码相机摄取图像数据，经处理后结果在打印机上输出。 2.1图像摄取 磨制好的金相试样在MeF3型金相显微镜下进行观察，选定待测视场后，通过SVMICROTM型全自动数码相机将图像传送到计算机，金相观察可在计算机监视屏和显微镜上同步动态显示。选取欲分析区域后进行拍摄，图像直接输入计算机进行处理，整个过程方便、快捷。 2.2图像处理 定量金相分析需要图像轮廓清晰，不同特征物间“，灰度”相差大，即反差大。而相同物间“，灰度”又应尽量接近，如此测试的结果才准确、可靠。因此原始图像必须经过预处理，IPP软件提供了亮度、对比度及多达几十种滤镜工具，可以得到利于计算的理想图像。 1.3定量金相分析 IPP软件提供了Count、Measurement等基本计算工具，同时还提供了强大的宏编辑器，软件有了再开发的空间。本文观察了一系列铜合金的金相组织，利用IPP软件提出了相体积分数、粒子间距、晶粒尺寸等基本特征参数的测量方法。 3特征参数测量 铜合金组织较为复杂，不同合金系其组织特征大为不同。合金组织中相的存在形式可以是粗大连续的组成相，也可以细小、弥散分布的第二相形式析出，甚至仅以单相固溶体构成。
金相取样及试样制作要点 第二章钢管和棒材金相（高低倍）试样截取和制备 一、试样选择和截取： 试样截取的方向、部位、数量应根据金属制造的方法，检验的目的进行。检验面的选取根据检验目的内容确定检验面。横向截面主要用以检验表面缺陷、检验组织从表面到中心的金相组织变化情况、脱碳、晶粒度显微组织等，而纵向截面主要用以检验非金属夹杂物数量、α－相等。试样尺寸以磨面面积大约为2002mm，高度15～20 mm为宜。详细取样部位和试样检验面详见有关标准规定。 二、非金属夹杂物取样 根据GB/T10561-2005钢中非金属夹杂物含量测定，用于检测夹杂物的试样面积约为200mm(20mm×10mm) 平行于钢材纵轴，位于钢材外表面到中心的中间位置。当产品的厚度或壁厚较保证检验面面积为200mm，当取样数量达到10个长10mm的试样作为一支试样时，检验面仍不足200mm2是允许的。 直径或边长大于40mm的钢棒或钢坯，检验面为钢材外表面到中心的中间位置的部分径向截面 直径或边长大于25mm、小于或等于40mm的钢棒或钢坯；检验面为通过直径的截面的一半
直径或边长小于25mm的钢棒；检验面为通过直径的整个截面，其长度应保证得到约200mm2的检验面积。 三、钢的脱碳层深度测定取样示意图
据国家标准GB/T224－2008钢的脱碳层深度测定的规定，选取试样的检验面应垂直于产品的纵轴。保留钢材的表皮。试样总的检测周长应不小于35mm。对于外径小于或等于25mm的钢管或边长不大于20mm的方钢要检验整个周边。对于直径大于25mm的圆钢或边长大于20mm的方钢，为保证取样的代表性，可截取试样同一截面的几个部分，以保证总检测周长不小于35mm。 三、α－相面积取样示意图 根据GB／T13305-2008不锈钢中α相面积金相测定法；试样的检验面为平行于钢 材，截取纵截面,试样应在冷状态下用机械方法切取，如果采用气割或热切时， 必须将金属的熔化区，塑性变形区和热影响区完全去除。 四、钢管和棒材低倍组织检验取样示意图
钢铁中常见的金相组织区别简析 钢铁中常见的金相组织 1.奥氏体－碳与合金元素溶解在γ-fe中的固溶体，仍保持γ-fe的面心立方晶格。晶界比较直，呈规则多边形；淬火钢中残余奥氏体分布在马氏体间的空隙处 2.铁素体－碳与合金元素溶解在a-fe中的固溶体。亚共析钢中的慢冷铁素体呈块状，晶界比较圆滑，当碳含量接近共析成分时，铁素体沿晶粒边界析出。 3.渗碳体－碳与铁形成的一种化合物。在液态铁碳合金中，首先单独结晶的渗碳体（一次渗碳体）为块状，角不尖锐，共晶渗碳体呈骨骼状。过共析钢冷却时沿acm线析出的碳化物（二次渗碳体）呈网结状，共析渗碳体呈片状。铁碳合金冷却到ar1以下时，由铁素体中析出渗碳体（三次渗碳体），在二次渗碳体上或晶界处呈不连续薄片状。 4.珠光体－铁碳合金中共析反应所形成的铁素体与渗碳体的机械混合物。 珠光体的片间距离取决于奥氏体分解时的过冷度。过冷度越大，所形成的珠光体片间距离越小。在a1~650℃形成的珠光体片层较厚，在金相显微镜下放大400倍以上可分辨出平行的宽条铁素体和细条渗碳体，称为粗珠光体、片状珠光体，简称珠光体。在650~600℃形成的珠光体用金相显微镜放大500倍，从珠光体的渗碳体上仅看到一条黑线，只有放大1000倍才能分辨的片层，称为索氏体。在600~550℃形成的珠光体用金相显微镜放大500倍，不能分辨珠光体片层，仅看到黑色的球团状组织，只有用电子显微镜放大10000倍才能分辨的片层称为屈氏体。 5.上贝氏体－过饱和针状铁素体和渗碳体的混合物，渗碳体在铁素体针间。过冷奥氏体在中温（约350~550℃）的相变产物，其典型形态是一束大致平行位向差为6~8od铁素体板条，并在各板条间分布着沿板条长轴方向排列的碳化物短棒或小片；典型上贝氏体呈羽毛状，晶界为对称轴，由于方位不同，羽毛可对称或不对称，铁素体羽毛可呈针状、点状、块状。若是高碳高合金钢，看不清针状羽毛；中碳中合金钢，针状羽毛较清楚；低碳低合金钢，羽毛很清楚，针粗。转变时先在晶界处形成上贝氏体，往晶内长大，不穿晶。 6.下贝氏体－同上，但渗碳体在铁素体针内。过冷奥氏体在350℃~ms的转变产物。其典型形态是双凸透镜状含过饱和碳的铁素体，并在其内分布着单方向排列的碳化物小薄片；在晶内呈针状，针叶不交叉，但可交接。与回火马氏体不同，马氏体有层次之分，下贝氏体则颜色一致，下贝氏体的碳化物质点比回火马氏体粗，易受侵蚀变黑，回火马氏体颜色较浅，不易受侵蚀。高碳高合金钢的碳化物分散度比低碳低合金钢高，针叶比低碳低合金钢细。 7.粒状贝氏体－大块状或条状的铁素体内分布着众多小岛的复相组织。过冷奥氏体在贝氏体转变温度区的最上部的转变产物。刚形成时是由条状铁素体合并而成的块状铁素体和小岛状富碳奥氏体组成，富碳奥氏体在随后的冷却过程中，
金属材料常见金相组织的名称和特征 名称定义特征 奥氏体 碳与合金元素溶解在γ-Fe中 的固溶体，仍保持γ-Fe的面心立 方晶格 晶界比较直，呈规则多边形；淬火钢中残余奥氏 体分布在马氏体针间的空隙处 铁素体碳与合金元素溶解在a-Fe中的固 溶体 亚共析钢中的慢冷铁素体呈块状，晶界比较圆 滑，当碳含量接近共析成分时，铁素体沿晶粒边界析 出 渗碳体碳与铁形成的一种化合物在液态铁碳合金中，首先单独结晶的渗碳体（一次渗碳体）为块状，角不尖锐，共晶渗碳体呈骨骼状过共析钢冷却时沿Acm线析出的碳化物（二次渗碳体）呈网结状，共析渗碳体呈片状铁碳合金冷却到Ar1以下时，由铁素体中析出渗碳体（三次渗碳体），在二次渗碳体上或晶界处呈不连续薄片状 珠光体 铁碳合金中共析反应所形成 的铁素体与渗碳体的机械混合 物 珠光体的片间距离取决于奥氏体分解时的过冷 度。过冷度越大，所形成的珠光体片间距离越小在 A1~650℃形成的珠光体片层较厚，在金相显微镜下放 大400倍以上可分辨出平行的宽条铁素体和细条渗碳 体，称为粗珠光体、片状珠光体，简称珠光体在 650~600℃形成的珠光体用金相显微镜放大500倍，从 珠光体的渗碳体上仅看到一条黑线，只有放大1000倍 才能分辨的片层，称为索氏体在600~550℃形成的珠 光体用金相显微镜放大500倍，不能分辨珠光体片层， 仅看到黑色的球团状组织，只有用电子显微镜放大 10000倍才能分辨的片层称为屈氏体 上贝氏体 过饱和针状铁素体和渗碳体 的混合物，渗碳体在铁素体针间 过冷奥氏体在中温（约350~550℃）的相变产物， 其典型形态是一束大致平行位向差为6~8od铁素体板 条，并在各板条间分布着沿板条长轴方向排列的碳化 物短棒或小片；典型上贝氏体呈羽毛状，晶界为对称 轴，由于方位不同，羽毛可对称或不对称，铁素体羽 毛可呈针状、点状、块状。若是高碳高合金钢，看不 清针状羽毛；中碳中合金钢，针状羽毛较清楚；低碳 低合金钢，羽毛很清楚，针粗。转变时先在晶界处形 成上贝氏体，往晶内长大，不穿晶 下贝氏体同上，但渗碳体在铁素体针内 过冷奥氏体在350℃~Ms的转变产物。其典型形态是双凸透镜状含过饱和碳的铁素体，并在其内分布着单方向排列的碳化物小薄片；在晶内呈针状，针叶不交叉，但可交接。与回火马氏体不同，马氏体有层次之分，下贝氏体则颜色一致，下贝氏体的碳化物质点比回火马氏体粗，易受侵蚀变黑，回火马氏体颜色较浅，不易受侵蚀。高碳高合金钢的碳化物分散度比低碳低合金钢高，针叶比低碳低合金钢细
金相检测国家标准汇总公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]
检验类别 1、金属平均晶粒度【001】金属平均晶粒度测定… GB 6394-2002 【010】铸造铝铜合金晶粒度测定…GB 10852-89 【019】珠光体平均晶粒度测定…GB 6394-2002 【062】金属的平均晶粒度评级…ASTM E112 【074】黑白相面积及晶粒度评级…BW 2003-01 【149】彩色试样图像平均晶粒度测定…GB 6394-2002 【304】钨、钼及其合金的烧结坯条、棒材晶粒度测试方法（面积法） 【305】钨、钼及其合金的烧结坯条、棒材晶粒度测试方法（切割线法） 【322】铜及铜合金_平均晶粒度测定方法…YS/T 347-2004 【328】彩色试样图像平均晶粒度测定方法２ 2、非金属夹杂物显微评定【002】非金属夹杂物显微评定…GB 10561-89 【252】钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法…GB/T 10561-2005/ISO 4967:1998 3、贵金属氧化亚铜金相检验【003】贵金属氧化亚铜金相检验…GB 3490-83 4、脱碳层深度测定【004】钢的脱碳层深度测定法…GB/T 224-2008 【130】脱、渗碳层深度测定…GB 224-87 5、铁素体晶粒延伸度测定【005】铁素体晶粒延伸度测定…GB 4335-84 6、工具钢大块碳化物评级【006】工具钢大块碳化物评级…GB 4462-84 7、不锈钢相面积含量测定【007】不锈钢相面积含量测定…GB 6401-86 ８、灰铸铁金相【008】铸铁共晶团数量测定…GB 7216-87 【056】贝氏体含量测定…GB 7216-87 【058】石墨分布形状…GB 7216-87 【059】石墨长度…GB 7216-87 【065】珠光体片间距…GB 7216_87 【066】珠光体数量…GB 7216_87 【067】灰铸铁过冷石墨含量…SS 2002-01 【185】碳化物分布形状…GB 7216-87 【186】碳化物数量…GB 7216-87 【187】磷共晶类型…GB 7216-87 【188】磷共晶分布形状…GB 7216-87 【189】磷共晶数量…GB 7216-87 【190】基本组织特征…GB 7216-87 【235】石墨长度（自动分析）…GB 7216-87 【251】灰铸铁多图多模块评级：石墨分布＆石墨长度＆基体组织＆共晶团【255】灰铸铁金相＿基本组织特征（灰度法） 【256】石墨分布＆石墨长度＆基体组织＆共晶团（灰度法）…GB 7216-87 【316】灰铁金相等级图_石墨类型…SS 2007-6 【317】灰铁金相等级图_石墨尺寸…SS 2007-7 【318】灰铁金相等级图_铁素体的大约百分含量…SS 2007-8 【319】灰铁金相等级图_珠光体的大概间隔…SS 2007-9
金相显微分析技术 作业指导书 一、前言 金属材料的性能与其组织形态之间存在着密切的联系。除化学成份（材料配比）、晶体结构（固有特性）外，材料在不同加工条件下可获得不同的组织，并对其在加工过程和使用过程中所表现的理化、机械性能，均可产生明显的影响。显微分析是研究金属内部组织的最重要方法之一，而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；因此，有必要通过金相显微分析手段来揭示材料的组织状态，并据此为材料的开发和加工提供参照。 二、适用范围 本制度适用于本公司金相室的管理。 三、职责 1.工程技术中心负责金相室的管理； 2.工程技术中心负责金相室内设备、仪器的使用、维护和保养。 四、操作要求 1.操作人员必须经过专业教育或经过培训后达到规定技能的专业人才。 2.初次操作前心须熟悉、了解各仪器的结构、性能；认真仔细阅读说明书，掌握其正确的使用、维护和保养方法。 五、操作规范 （一）试样的制备及观察、成像 用光学显微镜观察和研究金属内部组织，包括四个步骤：1）制备试样；2）采用适当的腐蚀手段显示试样表面的组织；3）用显微镜观察和研究试样表面的组织；4）截取有代表性的区域成像、保存。 1.试样的制备 1.1试样的截取：金相试样截取部位取决于检验的目的与要求，本公司所涉及到的试样有横向和纵向截取两种；横向试样垂直丝线轴线方向，主要研究表层
缺陷及夹杂（偏析）；纵向试样平行于丝线轴线方向截取，主要研究夹杂的类型 以及晶粒拉长的长度； 1.2试样的镶嵌：尺寸过于细薄和软的试样需进行镶嵌； 1.3磨光与抛光：试样须经磨光、抛光呈镜面才能进行腐蚀； 2.试样的腐蚀 2.1腐蚀剂：抛光好的金相试样，要得到有关显微组织的信息，必须经过组织的显示，即腐蚀；不同材料采用的腐蚀剂不尽相同，本公司目前材料所用腐蚀 剂如表一； 表一金相腐蚀剂 代号配比浸蚀条件适用范围 TL-01 蒸馏水 100ml 盐酸 2～5ml 几秒～几分钟Sn Sn-Cd Sn-Fe Sn-Pb Sn-Sb-Cu TL-02 蒸馏水 100ml 盐酸 2～5ml 三氯化铁 10g 10s～30s 富锡轴承合金 Sn-Cu Sn-Bi TL-03 氢氟酸 5ml 硝酸 25ml 盐酸 75ml 3～15min 纯铝晶粒 TL-04 蒸馏水 100ml 氧化铬 20g 硫酸钠 1.5g 2～3min 大多数锌合金 TL-05 蒸馏水 78ml 氧化铬 18g 硫酸 4g ～60s 铸造Zn-Al-Cu合金 TL-06 蒸馏水 100ml 氢氧化钠 10g 1～5s 纯Zn Zn-Co Zn-Cu 低合金Zn TL-07 蒸馏水 80ml 硝酸 20ml 冰醋酸 15ml 40℃，13～14min(新配制) 铅焊料 Pb-Sn合金 2.2腐蚀方法：浸入法、擦拭法； 2.3腐蚀时间：腐蚀的合适时间是以试样的抛光面颜色的变化来判断，腐蚀 时光亮的表面失去光泽变成银灰色或灰黑色即可； 3.观察和分析：选择适当的放大倍数对试样进行观察和分析； 4.成像：选择有代表性的区域成像保存。 （二）仪器的使用、维护、保养
计算题（初级） 计量技术知识 1.计算1.1× 2.233×0.3344的结果？（3分） 1.1× 2.233×0.3344 = 1.1×2.23×0.334 = 0.819 ≈ 0.82 2.计算104.29 6.15315.041 4.10 5.2???的结果？ 104.29 6.15315.0414.105.2???=104.06.1515.0 4.10 5.2???= 640 154=0.240≈0.24 3.计算3.142＋0.0059＋25.18＋13.2579的结果。（5分） 解：3.142＋0.0059＋25.18＋13.2579 ＝3.142＋0.006＋25.18＋13.258 ＝41.586 ≈41.59 金属学基础 1.体心立方晶胞和面心立方晶胞中原子数各是多少？（5分） 解：体心立方晶胞：N ＝1+8×81 ＝2 面心立方晶胞：N ＝6×21 ＋8×81 ＝4 答：体心立方晶胞原子数为2个，面心立方晶胞原子数为4个。 2.金相分析在生产、材料科学发展与材料研制中的作用有哪些？7分 答：（1）常规检测。常规的金相检测主要是控制材料和产品质量，包括原材料检验、生产过程中中间产品的抽查或在线检测以及最终产品的检测，以保证产品符合质量标准。 （2）失效分析。通过综合理化分析、找出失效原因，掌握失效机理，达到有效控制和解决非正常失效。 （3）组织与性能关系研究。金相检测对材料科学及新材料研制的重要作用，就是揭示材料内部组织和宏观性能之间的定性联系，揭示一些规律性，克服材料研制中的盲目性。 3.含碳量质量分数为0.40%的亚共析钢，试利用铁碳相图及杠杆原理计算先共析铁素体及珠光体含量。
调质钢的金相组织及检验 调质钢通常是指采用调质处理（淬火加高温回火）的中碳优质碳素结构钢和合金结构钢，如35、45、50、40Cr、 40MnB、40CrMn、30CrMnSi、38CrMoAlA、40CrNiMoA和40CrMnMo 等。 调质钢主要用于制造在动态载荷或各种复合应力下工作的零件（如机器中传动轴、连杆、齿轮等）。这类零件要求钢材具有较高的综合力学性能。 调质钢的热处理 （一）预先热处理 为了消除和改善前道工序（铸、锻、轧、拔）遗存的组织缺陷和内应力，并为后道工序（淬火、切削、拉拔）作好组织和性能上准备而进行退火或正火工序就是预先热处理。 关于调质钢在切削加工前进行的预先热处理，珠光体钢可在Ac3 以上进行一次正火或退火；合金元素含量高的马氏体钢则先在Ac3 以上进行一次空冷淬火，然后再在Ac1以下进行高温回火，使其形成回火索氏体。 （二）最终热处理 调质钢一般加热温度在Ac3以上30~50℃，保温淬火得到马氏体组织。淬火后应进行高温回火获得回火索氏体。回火温度根据调质件的性能要求，一般取500~600℃之间，具体范围视钢的化学成分和零件的技术条件而定。因为合金元素的加人会减缓马氏体的分解、碳化物的析出和聚集以及残余奥氏体的转变等过程，回火温度将移向更高。 二、调质钢的金相检验 （一）原材料组织检验调质工件在淬火前的理想组织应为细小均匀的铁素体加珠光体，这样才能保证在正常淬火工艺下获得良好的淬火组织---细小的马氏体。（二）脱碳层检验钢材在热加工或热处理时，表面因与炉气作用而形成脱碳层。脱碳层的特征是，表面铁素体量相对心部要多（半脱碳）或表面全部为铁素体（全脱碳），从而使工件淬火后出现铁素体或托氏体组织，回火后硬度不足，耐磨性和疲劳强度下降。因此调质工件淬火后不允许有超过加工余量的脱碳层。金相试样的磨面必须垂直脱碳面，边缘保持完整，不应有倒角。脱碳层的具体测量方法可按GB/T 224-1987标准进行。（三）锻造的过热和过烧检验 锻造加热时，由于加热温度高，不仅奥氏体晶粒粗大，而且有些夹杂物发生溶解而在锻后冷却时沿奥氏体晶界重新析出。一般过热时，仅出现粗大的奥氏体晶粒并产生魏氏组织。在一些低合金钢中还会出现粗大的贝氏体或马氏体组织。过热时沿奥氏体晶界析出的常为MnS 或FeS。用一般试剂无法侵蚀显示奥氏体晶界，最好方法用饱和的硝酸铵溶液进行电解侵蚀。侵蚀后试样的奥氏体晶界呈白色网状。由于过热锻件晶粒粗大，使得塑性和韧性下降，容易造成脆断。 当钢加热到更高温度，接近液相线时，会出现过烧现象。过烧特征是钢的粗大晶界被氧化和熔化，锻造时将产生沿晶裂纹，在锻件表面出现龟裂状裂纹。（四）调质钢的淬火回火组织 调质钢正常淬火组织为板条状马氏体和针片状马氏体，当含碳量较低时，如30CrMo等，形态特征趋向于低碳马氏体。当含碳量较高，如60Si2、50CrV等，形态特征趋向于高碳马氏体。 如果淬火加热温度过低，或保温不足，奥氏体未均匀化，或淬火前预先热处理不当，未使原始组织变得细匀一致，导致工件淬火后的组织为马氏体和未溶的铁素体，后者即使回火也不能消除（图5-1）。
钢铁金相组织名称、定义及其特征碳与合金元素溶解在γ-Fe晶界比较直，呈规则多边形；淬火钢中残余奥氏体分布在马氏体针间的空隙处。 中的固溶体，仍保持γ-Fe 的面心立方晶格。 碳与合金元素溶解在a-Fe亚共析钢中的慢冷铁素体呈块状，晶界比较圆滑，当碳含量接近共析成分时，铁素体中的固溶体。沿晶粒边界析出。 碳与铁形成的一种化合物。在液态铁碳合金中，首先单独结晶的渗碳体（一次渗碳体）为块状，角不尖锐，共晶 渗碳体呈骨骼状。 过共析钢冷却时沿Acm线析出的碳化物（二次渗碳体）呈网结状，共析渗碳体呈片状。 铁碳合金冷却到Ar以下时，由铁素体中析出渗碳体（三次渗碳体），在二次渗碳体上1 或晶界处呈不连续薄片状。 铁碳合金中共析反应所形珠光体的片间距离取决于奥氏体分解时的过冷度。过冷度越大，所形成的珠光体片间 成的铁素体与渗碳体的机距离越小。 械混合物。在A~650?形成的珠光体片层较厚，在金相显微镜下放大400倍以上可分辨出平行1 的宽条铁素体和细条渗碳体，称为粗珠光体、片状珠光体，简称珠光体。在650~600?形成的珠光体用金相显微镜放大500倍，从珠光体的渗碳体上仅看到一条黑线，只有放大1000倍才能分辨的片层，称为索氏体。
在600~550?形成的珠光体用金相显微镜放大500倍，不能分辨珠光体片层，仅看到 黑色的球团状组织，只有用电子显微镜放大10000倍才能分辨的片层称为屈氏体。 过饱和针状铁素体和渗碳过冷奥氏体在中温（约350~550?）的相变产物，其典型形态是一束大致平行位向差 o体的混合物，渗碳体在铁素为6~8铁素体板条，并在各板条间分布着沿板条长轴方向排列的碳化物短棒或小片； 体针间。典型上贝氏体呈羽毛状，晶界为对称轴，由于方位不同，羽毛可对称或不对称，铁素体羽毛可呈针状、点状、块状。若是高碳高合金钢，看不清针状羽毛；中碳中合金钢， 针状羽毛较清楚；低碳低合金钢，羽毛很清楚，针粗。转变时先在晶界处形成上贝氏 体，往晶内长大，不穿晶。 同上，但渗碳体在铁素体针过冷奥氏体在350?~Ms的转变产物。其典型形态是双凸透镜状含过饱和碳的铁素体， 内。并在其内分布着单方向排列的碳化物小薄片；在晶内呈针状，针叶不交叉，但可交接。 与回火马氏体不同，马氏体有层次之分，下贝氏体则颜色一致，下贝氏体的碳化物质 点比回火马氏体粗，易受侵蚀变黑，回火马氏体颜色较浅，不易受侵蚀。高碳高合金
金相分析软件介绍 检验类别模块名称功能说明 1、金属平均晶粒度【001】金属平均晶粒度测定… GB 6394-2002 自动评级【010】铸造铝铜合金晶粒度测定…GB 10852-89 【019】珠光体平均晶粒度测定…GB 6394-2002 【062】金属的平均晶粒度评级…ASTM E112 【074】黑白相面积及晶粒度评级…BW 2003-01 【149】彩色试样图像平均晶粒度测定…GB 6394-2002 辅助评级【304】钨、钼及其合金的烧结坯条、棒材晶粒度测试方法（面积法）自动评级【305】钨、钼及其合金的烧结坯条、棒材晶粒度测试方法（切割线法）自动评级【322】铜及铜合金_平均晶粒度测定方法…YS/T 347-2004 自动评级【328】彩色试样图像平均晶粒度测定方法２ 2、非金属夹杂物显微评定【002】非金属夹杂物显微评定…GB 10561-89 自动评级【252】钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法…GB/T 10561-2005/ISO 4967:1998 3、贵金属氧化亚铜金相检验【003】贵金属氧化亚铜金相检验…GB 3490-83 自动评级 4、脱碳层深度测定【004】脱碳层深度测定…GB 224-87 辅助评级 5、铁素体晶粒延伸度测定【005】铁素体晶粒延伸度测定…GB 4335-84 自动评级 6、工具钢大块碳化物评级【006】工具钢大块碳化物评级…GB 4462-84 自动评级 7、不锈钢相面积含量测定【007】不锈钢相面积含量测定…GB 6401-86 自动评级 ８、灰铸铁金相【008】铸铁共晶团数量测定…GB 7216-87 自动评级【056】贝氏体含量测定…GB 7216-87 【058】石墨分布形状…GB 7216-87 比较评级 【059】石墨长度…GB 7216-87 辅助评级【065】珠光体片间距…GB 7216_87 【066】珠光体数量…GB 7216_87 自动评级【067】灰铸铁过冷石墨含量…SS 2002-01 【185】碳化物分布形状…GB 7216-87 比较评级 【186】碳化物数量…GB 7216-87 自动评级 【187】磷共晶类型…GB 7216-87 比较评级【188】磷共晶分布形状…GB 7216-87 【189】磷共晶数量…GB 7216-87 自动评级
钢结构组织与特性 1.铁素体(F) 1.组织: 碳在α铁中的固溶体。亚共析钢中的慢冷铁素体呈块状，晶界比较圆滑，当碳含量接近共析成分时，铁素体沿晶粒边界析出。 2.特性: 呈体心立方晶格.溶碳能力最小,最大为0.0218%;硬度和强度很低,HB=80-120,σb=250N/mm^2;而塑性和韧性很好,δ=50%,ψ=70-80%. 因此,含铁素体多的钢材(软钢)中用来做可压、挤、冲板与耐冲击震动的机件.这类钢有超低碳钢,如 0Cr13,1Cr13、硅钢片等 2.奥氏体1.组织: 碳在γ铁中的固溶体。仍保持γ-fe的面心立方晶格。晶界比较直，呈规则多边形；淬火钢中残余奥氏体分布在马氏体间的空隙处2.特性: 呈面心立方晶格.最高溶碳量为2.11%,在一般情况下,具有高的塑性,但强度和硬度低,HB=170-220,奥氏体组织除了在高温转变时产生以外,在常温时亦存在于不锈钢、高铬钢和高锰钢中,如奥氏体不锈钢等 3.渗碳体(C) 1.组织: 铁和碳的化合物(Fe3C) 。在液态铁碳合金中，首先单独结晶的渗碳体（一次渗碳体）为块状，角不尖锐，共晶渗碳体呈骨骼状。过共析钢冷却时沿Acm线析出的碳化物（二次渗碳体）呈网结状，共析渗碳体呈片状。铁碳合金冷却到ar1以下时，由铁素体中析出渗碳体（三次渗碳体），在二次渗碳体上或晶界处呈不连续薄片状。 2.特性: 呈复杂的八面体晶格.含碳量为6.67%,硬度很高,HRC70-75,耐磨,但脆性很大,因此,渗碳体不能单独应用,而总是与铁素体混合在一起.碳在铁中溶解度很小,所以在常温下,钢铁组织内大部分的碳都是以渗碳体或其他碳化物形式出现 4.珠光体(P) 1.组织; 铁素体片和渗碳体片交替排列的层状显微组织,是铁素体与渗碳体连接的共析体) 。珠光体的片间距离取决于奥氏体分解时的过冷度。过冷度越大，所形成的珠光体片间距离越小。在a1~650℃形成的珠光体片层较厚，在金相显微镜下放大400倍以上可分辨出平行的宽条铁素体和细条渗碳体，称为粗珠光体、片状珠光体，简称珠光体。在650~600℃形成的珠光体用金相显微镜放大500倍，从珠光体的渗碳体上仅看到一条黑线，只有放大1000倍才能分辨的片层，称为索氏体。在600~550℃形成的珠光体用金相显微镜放大500倍，不能分辨珠光体片层，仅看到黑色的球团状组织，只有用电子显微镜放大10000倍才能分辨的片层称为屈氏体。 2.特性: 是过冷奥氏体进行共析反应的直接产物.其片层组织的粗细随奥氏体过冷程度不同,过冷程度越大,片层组织越细性质也不同.奥氏体在约600℃分解成的组织称为细珠光体(有的叫一次索氏体),在500-600℃分解转变成用光学显微镜不能分辨其片层状的组织称为极细珠光体(有的一次屈氏体),它们的硬度较铁素体和奥氏体高,而较渗碳体低,其塑性较铁素体和奥氏体低而较渗碳体高.正火后的珠光体比退火后的珠光体组织细密,弥散度大,故其力学性能较好,但其片状渗碳体在钢材承受负荷时会引起应力集中,故不如索氏体 5.莱氏体(L) 1.组织: 奥氏体与渗碳体的共晶混合物 2.特性:铁合金溶液含碳量在2.06%以上时,缓慢冷到1130℃便凝固出莱氏体.当温度到达共析温度莱氏体中的奥氏转变为珠光体.因此,在723℃以下莱氏体是珠光体与渗碳体机械混合物(共晶混合).莱氏体硬而脆(＞HB700),是一种较粗的组织,不能进行压力加工,如白口铁.在铸态含有莱氏体组织的钢有高速工具钢和Cr12型高合金工具钢等.这类钢一般有较大有耐磨性
金相检测步骤详细版 第一步：试样选取，部位确定及截取方式 选择取样部位及检验面，此过程综合考虑样品的特点及加工工艺，且选取部位需具有代表性。金相试样的选取及尺寸： 取样部位的选取应根据待检材料的特点、加工工艺以及热处理过程而定。生产中的常规检验所用试样的的取样方向、部位和数量在产品标准或相应的技术条件中都有规定。通常试样的尺寸大小以便于握持、易于磨制为准，建议尺寸为直径15mm、高15～20mm的圆柱体或边长为15～25mm的立方体。 a、对于失效分析材料，应在失效部位和未失效部位分别取样，进行比对分析，便于研究其失效原因。 b、对于铸件，应从表面到心部，上部至下部观察其组织差异。 c、对于热处理后的工件，由于其金相组织均匀，可截取任意一截面进行观察，但如果试样表面进行处理（如表面化学处理、镀层等）取样时应垂直于表面，以便观察其组织和测量表面处理层厚度。 d、对于加工（如轧制、型材、锻件等）过的试样，若要分析工件表层有无脱碳、折迭等缺陷和检验晶粒度大小，应横向取样；若要研究夹杂物、组织变形程度等，应纵向取样。 中国船舶重工集团公司第七二五研究所（洛阳船舶材料研究所）试验测试与计量技术研究中心是中国船级社（CCS）授权的船舶材料验证试验机构，具备集高、精、尖仪器设备和先进的软件分析技术于一体的评价手段，可快速进行金相检测、性能检测，并能全方位的开展失效分析及安全寿命评估、材料及构件工程适应性评价等工作。 第二步：镶嵌。 如果试样的尺寸太小或者形状不规则，则需将其镶嵌或夹持。 第三步：试样粗磨。 粗磨的目的是平整试样，磨成合适的形状。一般的钢铁材料常在砂轮机上粗磨，而较软的材料可用锉刀磨平。 第四步：试样精磨。 精磨的目的是消除粗磨时留下的较深的划痕，为抛光做准备。对于一般的材料磨制方法分为手工磨制和机械磨制两种。 第五步：试样抛光。 抛光的目的是把磨光留下的细微磨痕去除，成为光亮无痕的镜面。一般分为机械抛光、化学抛光、电解抛光三种，而最常用的为机械抛光。
金相综合实验报告 实验名称: 碳钢成分-工艺-组织-性能综合分析实验专业: 材料科学与工程 班级: 材料11（1） 指导老师：席生岐高圆 小组组长: 仇程希 小组成员：齐慧媛李敏朱婧王艳姿闫士琪陈长龙黄忠鹤郭晓波丁江蒋经国庞小通林乐 二〇一四年四月三日
一、实验目的 1.了解碳钢热处理工艺操作； 2.学会使用洛氏硬度计测量材料的硬度性能值； 3.利用数码显微镜获取金相组织图像，掌握热处理后钢的金相组织分析方法； 4.探讨淬火温度、淬火冷却速度、回火温度对45和T12钢的组织和性能（硬度）的影响； 5.巩固课堂教学所学相关专业知识，体会材料的成分—工艺—组织—性能之间关系。 二、实验内容 1.进行45和T12钢试样退火、正火、淬火、回火热处理，工艺规范参考相关资料； 2.用洛氏硬度计测定试样热处理试样前后的硬度； 3.制备所给表中样品的金相试样，观察并获取其显微组织图像； 4.对照金相图谱，分析探讨本次实验可能得到的典型组织：片状珠光体、片状马氏体、板条状马氏体、回火马氏体、回火托氏体、回火索氏体等的金相特征。三、实验原理 热处理是一种很重要的金属加工工艺方法。热处理的主要目的是改变钢的性能，热处理工艺的特点是将钢加热到一定温度，经一定时间保温，然后以某种速度冷却下来，从而达到改变钢的性能的目的。研究非平衡热处理组织，主要是根据过冷奥氏体等温转变曲线来确定。 热处理之所以能使钢的性能发生显著变化，主要是由于钢的内部组织结构发生了的一系列的变化。采用不同的热处理工艺，将会使钢得到不同的组织结构，从而获得所需要的性能。 钢的热处理基本工艺方法可分为退火、正火、淬火和回火等。 (一)碳钢热处理工艺 1.加热温度 亚共析钢加热温度一般为Ac3+30-50℃，过共析钢加热温度一般为Ac 1＋30-50℃（淬火）或Acm+50-100℃（正火）。 淬火后回火温度有三种，即：低温回火（150-250℃）、中温回火（350-500℃）、
铜及铜合金的金相组织分析一）结晶过程的分析 结晶是以树枝状的方式生长，树枝状的结晶容易造成夹渣外，通常形成显微疏松。 取决于模壁的冷却速度外，还取决于合金成分、熔化与浇注温度等。 （二）宏观分析中常见缺陷 在浇注过程中往往产生缩孔、疏松、气孔、偏析等缺陷。 浇注温度和浇注方式的影响，铸锭、紫铜中容易出现气孔和皮下气孔。 由于合金元素的熔点、比重不一，熔炼工艺不当造成铸锭的成分偏析。 铸造时热应力可产生裂纹。 浇注工艺不当（浇注温度过低），浇注时金属液的中断会造成冷隔。 （三）微观分析 与铜相互作用的性质，杂质可分三类： 1. 溶解在固态铜中的元素（铝、铁、镍、锡、锌、银、金、呻、锑）。 2. 与铜形成脆性化合物的元素（硫、氧、磷等）。 3. 实际上不溶于固态铜中与铜形成易熔共晶的元素（铅、铋等）。 铋与铜形成共晶呈网状分布于铜的基体上，淡灰色。 铅含量很少时和铋一样呈网状分布于晶界，其颜色为黑色； 铅含量大时在铜的晶粒间界上呈单独的黑点。 暗场观察：铅点呈黑色，孔洞为亮点。 硫与氧的观察：均与铜形成化合物（Cu2S、Cu2O），又以共晶形式（Cu2S+ Cu、 Cu2O+ Cu）分布在铜的晶界上。 氯化高铁盐酸水溶液浸蚀：Cu2O变暗，Cu2S不浸蚀。 偏振光观察：Cu2O呈暗红色。 QJ 2337-92 铍青铜的金相试验方法 金相分析晶粒度检测金属显微组织分析，晶粒度分析，GB/T 6394-02 金属平均晶粒度测定方法 ASTM E 112-96（2004） 金属平均晶粒度测定方法
YS/T 347-2004 铜及铜合金平均晶粒度测定方法 GB/T13298-91 金属显微组织检验方法 GB/T 13299-91 钢的显微组织评定方法 GB/T 10561-2005 钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法 ASTM E45-05 钢中非金属夹杂物含量测定方法 GB/T 224-87 钢的脱碳层深度测定方法 ASTM E407-07 金属及其合金的显微腐蚀标准方法 GB/T 226-91 钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验方法 GB/T 1979-2001 结构钢低倍组织缺陷评级图 GB/T 5168-85 两相钛合金高低倍组织 GB/T 9441-1988 球墨铸铁金相检验 ASTM A 247-06 铸件中石墨微结构评定试验方法 GB/T 7216-87 灰铸铁金相 EN ISO 945:1994 石墨显微结构 GB/T 13320-07 钢质模锻件金相组织评级图及评定方法 CB 1196-88 船舶螺旋桨用铜合金相含量金相测定方法 JB/T 7946.1-1999 铸造铝合金金相 铸造铝硅合金变质 JB/T 7946.2-1999 铸造铝合金金相 铸造铝硅合金过烧 JB/T 7946.3-1999 铸造铝合金金相铸造铝 氧是铜中最常见的杂质，可产生氢脆。所以含氧量应严格规定。 1、金属平均晶粒度【001】金属平均晶粒度测定… GB 6394-2002 自动评级【010】铸造铝铜合金晶粒度测定…GB 10852-89
实验三碳钢的非平衡组织及常用金属材料 显微组织观察 实验目的概述实验内容实验方法实验报告思 考题 一、实验目的 1. 观察碳钢经不同热处理后的显微组织。 2. 熟悉碳钢几种典型热处理组织——M、T、S、M回火、T回火、S回火等组织的形态及特征。 3. 熟悉铸铁和几种常用合金钢、有色金属的显微组织。 4. 了解上述材料的组织特征、性能特点及其主要应用。 TOP 二、概述 1. 碳钢热处理后的显微组织 碳钢经退火、正火可得到平衡或接近平衡组织，经淬火得到的是不平衡组织。因此，研究热处理后的组织时，不仅要参考铁碳相图，而且更主要的是参考钢的等温转变曲线(C曲线)。 为了简便起见，用C曲线来分析共析钢过冷奥氏体在不同温度等温转变的组织及性能（见表3-1）。在缓慢冷时(相当于炉冷，见图2-3中的V1)应得到100%的珠光体；当冷却速度增大到V2。时(相当于空冷)，得到的是较细的珠光体，即索氏体或屈氏体；当冷却速度增大到V3时(相当于油冷)，得到的为屈氏体和马氏体；当冷却速度增大至V4、V5，(相当于水冷)，很大的过冷度使奥氏体骤冷到马氏体转变开始点(Ms)后，瞬时转变成马氏体。其中与C曲线鼻尖相切的冷却速度(V4)称为淬火的临界冷却速度。 转变类型组织名称形成温度范围／℃显微组织特征硬度(HRC) 珠光体型相 变珠光体 (P) >650 在400～500X金相显微镜下可以观察到 铁索体和渗碳体的片层状组织 ～20 (HBl80～200)索氏体 (S) 600～650 在800一]000X以上的显微镜下才能分 清片层状特征，在低倍下片层模糊不清 25～35 屈氏体 (T) 550～600 用光学显微镜观察时呈黑色团状组织， 只有在电子显徽镜(5000～15000X)下 才能看出片层状 35—40 贝氏体型相 变上贝氏体 (B上) 350～550 在金相显微镜下呈暗灰色的羽毛状特 征 40—48 下贝氏体 (BT) 230～350在金相显微镜下呈黑色针叶状特征48～58
实验三碳钢的非平衡组织及常用金属材料显微组织观察 实验目的概述实验内容实验方法实验报告思考题 一、实验目的 1. 观察碳钢经不同热处理后的显微组织。 2. 熟悉碳钢几种典型热处理组织——M、T、S、M回火、T回火、S回火等组织的形态及特征。 3. 熟悉铸铁和几种常用合金钢、有色金属的显微组织。 4. 了解上述材料的组织特征、性能特点及其主要应用。 TOP 二、概述 1. 碳钢热处理后的显微组织 碳钢经退火、正火可得到平衡或接近平衡组织，经淬火得到的是不平衡组织。因此，研究热处理后的组织时，不仅要参考铁碳相图，而且更主要的是参考钢的等温转变曲线(C曲线)。 为了简便起见，用C曲线来分析共析钢过冷奥氏体在不同温度等温转变的组织及性能（见表3-1）。 在缓慢冷时(相当于炉冷，见图2-3中的V 1)应得到100%的珠光体；当冷却速度增大到V 2 。时(相当于空冷)， 得到的是较细的珠光体，即索氏体或屈氏体；当冷却速度增大到V3时(相当于油冷)，得到的为屈氏体和马 氏体；当冷却速度增大至V 4、V 5 ，(相当于水冷)，很大的过冷度使奥氏体骤冷到马氏体转变开始点(Ms)后， 瞬时转变成马氏体。其中与C曲线鼻尖相切的冷却速度(V 4 )称为淬火的临界冷却速度。
亚共析钢的C 曲线与共析钢相比，只是在其上部多了一条铁素体先析出线，当奥氏体缓慢冷却时(相当于炉冷，如图2-3中V 1：)，转变产物接近平衡组织，即珠光体和铁素体。随着冷却速度的增大，即V 3>V 2>V ，时，奥氏体的过冷度逐渐增大，析出的铁素体越来越少，而珠光体的量逐渐增加，组织变得更细，此时析出的少量铁素体多分布在晶粒的边界上。因此，V 1的组织为铁素体+珠光体；V 2的组织为铁素体+索氏体； V 3，的组织为铁素体+屈氏体。当冷却速度为V 4，时，析出很少量的网状铁素体和屈氏体(有时可见到少量贝氏体)，奥氏体则主要转变为马氏体和屈氏体(如图3-3)；当冷却速度V 5，超过临界冷却速度时，钢全部 转变为马氏体组织(如图3-6，3-7)。 过共析钢的转变与亚共析钢相似，不同之处是后者先析出的是铁素体，而前者先析出的是渗碳体。 ① 珠光体（P ） 珠光体的组织形态主要有两种：片状珠光体和颗粒状珠光体。片状珠光体由一片片相互交错排列的铁素体和渗碳体所组成形成珠光体的先行条件是事先形成均匀的奥氏体，而后缓慢冷却在A1以下附近温度形成。片状珠光体似手指纹的层状结构，它是一层铁素体和一层渗碳体的机械混合物（见图3-1）。颗粒状珠光体是在铁素体的基体上分布着细小颗粒状的渗碳体的球化组织（见图3-2）。 图3-1片状珠光体500×4%硝酸酒精 图3-2 颗粒状珠光体500×4%硝酸酒精 ② 索氏体(s) 是铁素体与渗碳体的机械混合物。其片层比珠光体更细密，在高倍(700倍以上)显微放大时才能分辨(见图3-3)。 ③ 屈氏体(T) 也是铁素体与渗碳体的机械混合物，片层比索氏体还细密，在一般光学显微镜下也无法分辨，只能看到如墨菊状的黑色形态。当其少量析出时，沿晶界分布，呈黑色网状，包围着马氏体；当析出量较多时，呈大块黑色团状，只有在电子显微镜下才能分辨其中的片层(见图3-4)。 图3-3 索氏体500×4%硝酸酒精 图3-4 屈氏体+马氏体500×4%硝酸酒精
金相检测国家标准总结
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检验类别 1、金属平均晶粒度【001】金属平均晶粒度测定…GB 6394-2002 【010】铸造铝铜合金晶粒度测定…GB 10852-89 【019】珠光体平均晶粒度测定…GB 6394-2002 【062】金属的平均晶粒度评级…ASTM E112 【074】黑白相面积及晶粒度评级…BW 2003-01 【149】彩色试样图像平均晶粒度测定…GB 6394-2002 【304】钨、钼及其合金的烧结坯条、棒材晶粒度测试方法（面积法） 【305】钨、钼及其合金的烧结坯条、棒材晶粒度测试方法（切割线法） 【322】铜及铜合金_平均晶粒度测定方法…YS/T 347-2004 【328】彩色试样图像平均晶粒度测定方法２ 2、非金属夹杂物显微评定【002】非金属夹杂物显微评定…GB 10561-89 【252】钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法…GB/T 10561-2005/ISO 4967:1998 3、贵金属氧化亚铜金相检验【003】贵金属氧化亚铜金相检验…GB 3490-83 4、脱碳层深度测定【004】钢的脱碳层深度测定法…GB/T 224-2008 【130】脱、渗碳层深度测定…GB 224-87 5、铁素体晶粒延伸度测定【005】铁素体晶粒延伸度测定…GB 4335-84 6、工具钢大块碳化物评级【006】工具钢大块碳化物评级…GB 4462-84 7、不锈钢相面积含量测定【007】不锈钢相面积含量测定…GB 6401-86 ８、灰铸铁金相【008】铸铁共晶团数量测定…GB 7216-87 【056】贝氏体含量测定…GB 7216-87 【058】石墨分布形状…GB 7216-87 【059】石墨长度…GB 7216-87 【065】珠光体片间距…GB 7216_87 【066】珠光体数量…GB 7216_87 【067】灰铸铁过冷石墨含量…SS 2002-01 【185】碳化物分布形状…GB 7216-87 【186】碳化物数量…GB 7216-87 【187】磷共晶类型…GB 7216-87 【188】磷共晶分布形状…GB 7216-87 【189】磷共晶数量…GB 7216-87 【190】基本组织特征…GB 7216-87 【235】石墨长度（自动分析）…GB 7216-87 【251】灰铸铁多图多模块评级：石墨分布＆石墨长度＆基体组织＆共晶团 【255】灰铸铁金相＿基本组织特征（灰度法） 【256】石墨分布＆石墨长度＆基体组织＆共晶团（灰度法）…GB 7216-87 【316】灰铁金相等级图_石墨类型…SS 2007-6 【317】灰铁金相等级图_石墨尺寸…SS 2007-7 【318】灰铁金相等级图_铁素体的大约百分含量…SS 2007-8 【319】灰铁金相等级图_珠光体的大概间隔…SS 2007-9 【320】灰铁金相等级图_碳化物及磷化物共晶体大致含量…SS 2007-10 9、定量金相测定方法【009】定量金相测定方法…GB/T 15749-95 10、钢的显微组织评定方法