镁合金的彩色金相
镁是地球上储量最丰富的元素之一，镁的密度小，是最轻的金属结构材料，与其他金属结构材料相比，镁及镁合金具有比强度、比刚度高，减振性、电磁屏蔽和抗辐射能力强，易切削加工，易回收等一系列优点。镁合金的彩色金相分析技术对镁合金组织的精细研究和镁合金材料的发展具有十分重要的意义。
1. 彩色金相原理
彩色金相，首先是一个颜色的问题。自然界中本身不发光的物体之所以会显示出不
同的颜色，是由于他们对白光的选择性吸收而造成的。因为绝大部分彩色金相都是利用化学或者物理的方法，在不破坏表面或只进行轻微侵蚀的情况下，在试样表面形成一层在结构与成分上同基体组织密切相关的薄膜，然后利用光的干涉效应显示出干涉波长的补色。在彩色金相中，除了膜的作用外，偏振光和灵敏色片也发挥着重要的作用，在实践中经常被用来增强颜色衬度，获得色偏振效果。
1.1 彩色金相的优点
①显著提高了相鉴别率
传统黑白金相完全以组织形貌的灰度差去鉴别相和组织，很显然有很大的局限性。人眼对灰度图像的分辨能力远比彩色图像要低，用彩色金相方法却可以使不同相染上不同的颜色，这样不仅可以清晰的显示出相的数量、各个相的大小和分布规律，而已可以依此利用其它电子显微方法进行进一步的分析和研究。
②大大提高组织显示的精确性，为定量金相奠定良好的基础
材料的宏观性能与其微观组织结构密切相关，它们之间的依赖关系已经随着材料科学的发展由定性评估过渡到定量分析的阶段。定量金相以体视学为理论基础，借助物体的二维截面或投影来推断三维空间中显微组织的定量关系。其测量精度除取决于测量方法和仪器的测量精度外，最重要的取决于显微组织的显示精度。彩色金相彩色显示，即使是化学蚀刻沉积法，对金属表面的浸蚀比黑白金相也要缓和的多，对金属表面的破坏也小的多，这样就保证显微组织接近真实的显示出来。
③可以提供更丰富的新的信息
彩色金相是利用薄膜干涉效应产生颜色衬度来显示微观组织结构的，而各种组织结构的因素都可能非常敏感地反映到颜色衬度上去，颜色衬度对组织状态的敏感性和提供信息的广泛性是黑白金相所不能比拟的。可以发现一些新的现象、新的规律，使光学金相方法对组织的分析研究明显深化。
④形象性与艺术性
彩色金相不同于单调的黑白金相，它以有意义的丰富的色调将材料组织呈现出来，给人以美的享受，更符合人们观察事物的习惯，具有一定的美学价值。
2.镁合金彩色金相研究
虽然现在对镁合金的彩色金相进行了一些研究，但涉及的镁合金种类很少，对很多现在常用的镁合金种类都没有相关的彩色金相报道，对新发展起来的变形镁合金的彩色金相更缺乏相关的研究；用于镁合金彩色金相的方法和试剂种类都很少，都只是利用了彩色金相很小的一部分功能，除了用于显示彩色晶粒衬度、孪晶和成分偏析外，在镁合金的相鉴别、织构分析等方面并没有相关的彩色金相报告，也没有将彩色金相和凝固过程和原理结合起来的相关报道，没有充分发挥彩色金相的作用，对镁合金彩色金相的研究还有很多工作可以做。
3.金相试样的制备
3.1 试样的磨光
镁性质活泼，细的镁合金粉末是火灾隐患，因此镁合金需水磨。水流一方面可以冲
走镁合金粉末，消除火灾隐患和保持砂纸的磨削功能，另一方面可以使磨面降温，防止
因摩擦升温而改变镁合金组织。
3.2 试样的抛光
①机械抛光②化学抛光③电解抛光
3.3 离子溅射
首先须将试样进行仔细抛光，因为均厚膜彩色金相对制样的要求比一般化学浸蚀还要高。由于均厚膜基本只对鉴别第二相有用，用2%硝酸酒精预腐蚀，去除表面的杂质。
3.4 热染
虽然镁合金的相变温度和时效温度很低，热染法可能改变其组织结构而使得到的结果失真，但热染法作为一种古老的形膜方法，在很多金属上可以得到很好的应用。可用热染法来显示其晶体位向，因此值得尝试。对抛光后的各个镁合金试样在空气中进行了热染操作。热源为普通电炉。
3.5. 抛光方法的结果影响及分析
抛光效果对彩色金相的影响颇大，一般来说，抛光好的试样表面应该平整、光亮、尽量少的氧化层。有的试样在明场下看起来不错，但在偏光下却显示出细小的划痕。
4. 镁合金彩色金相与黑白金相的对比
彩色金相和黑白金相的显示机理不同，黑白金相是通过不同组织腐蚀（溶解）速率的不同而得到凹凸不平的表面，再通过反光强度的不同而得到黑白衬度，而彩色金相是通过在试样表面形成一层和基体组织密切相关的薄膜，然后充分利用光的各种特性来展现材料的微观组织。一般来说，黑白金相得到的组织信息比较单一，只能得到某一方面的信息，如晶粒边界、枝晶、第二相等，而彩色金相可以丰富的颜色显示出晶粒衬度、成分偏析、枝晶组织等，不仅提供的信息大大增加。黑白金相除了能显示出晶界外，几乎不能得到任何其它信息，而右图的彩色金相除了将不同晶粒染成不同颜色外，晶内的枝晶和成分偏析也有所展现，对理解镁合金元素的扩散分布具有很好的效果。如果腐蚀的再深一些，则枝晶和成分偏析的信息会更清楚一些。另外，理论上来说，不同晶粒的颜色如果相同或很接近的话，那么晶体位向也应该相同或接近。
5. 彩色金相效果的综合分析与存在的问题
试验的三种彩色金相方法（化学蚀刻形膜、离子溅射、热染）中，只有化学蚀刻的效果比较明显和直接。通过合适的腐蚀剂进行化学蚀刻形膜，可以显示出镁合金的彩色晶粒衬度，同时可以显示出其枝晶和成分偏析。理论上，影响彩色衬度的因素，或者说彩色金相可以表达出来的组织结构因素可以概括以下几个方面：①成分；②晶体结构；③晶体位向；④晶体缺陷；⑤应力应变状态。这几个方面可以独立存在，也可以交叉影响。在形膜方法方面，，因为镁很活泼，可以和除了氢氟酸以外的几乎所有无机酸、很多有机酸、还有一些盐和醇发生反应，并生成相应的镁盐。这些镁盐中既有溶解度大的，也有溶解度小的，而且这些试剂中既有阳极试剂，也有阴极试剂，为形膜提供了非常广泛的选择。但另一方面，各种化学试剂对镁体及其第二相的作用并没有形成一个系统的体系。在离子溅射方面，可供溅射的材料有很多，但是考虑到成本、易用性等原因，选择了镀金来试验均厚膜的效果。断进行尝试，虽然在比较满意的膜厚下得到了一定的衬度，但是得到的衬度依然很有限。这一方面跟金的折射率偏低有关，从而使相应的衬度要降低一些；另一方面，镁合金中各个相在光学性质并没有经过实测，从而无法计算出最佳参数，因此实际根据经验试验的时候往往和理想状态有一定差距。镁合金的机械抛光宜采用质地较柔软且具有良好保持抛光颗粒性能的精抛绒，得到的试样表面平整光洁，适合用于彩色金相的制样。化学抛光可以较好地消除划痕，但会严重腐蚀合金含量较高的镁合金，并影响最终的彩色金相衬度，不宜采用。试剂对显示铸态或均匀化的低铝含量镁合金都没有什么效果，而对高铝含量的铸态合金的效果不错，显示出其彩色晶粒衬度和枝晶。对镁合金而言，彩色金相可以提供比黑白金相更多有用的信息，
可以解决铸态镁合金的晶界难以腐蚀出来的难题，可以以流畅的颜色变化来显示材料的成分变化，并具有一定的美观性和艺术性。
参考文献
张津, 张宗和. 镁合金及应用[M]. 北京: 化学工业出版社, 2004.
黄丽华. 彩色金相显微分析系统的建立与彩色图像研究[D]. 浙江大学, 2004
金相试样得制备及金相组织观察 一、实验目得 1、了解金相显微镜得基本原理、构造,初步掌握显微镜得正确使用。? 2、掌握金相显微试样得制备过程与基本方法。 ３、了解浸蚀得基本原理,并熟悉其基本操作 ４、学习利用金相显微镜进行显微组织观察.通过在显微镜下观察到得金相显微组织初步分析材料类型以及材料可能具备得机械性能等。 二、实验设备与用品 1、金相显微镜 2、不同粗细得金相砂纸一套、玻璃板、侵蚀剂（4%硝酸酒精） 3、抛光机 4、待制备得金相试样 三、金相显微镜得基本原理、构造及使用 1、显微镜得放大倍数 利用透镜可将物体得象放大，但单个透镜或一组透镜得放大倍数就是有限得,为此，要考虑用另一组透镜将第一次放大得象再行放大,以得到更高放大倍数得象。金相显微镜就就是基于这一要求设计得。显微镜中装有两组放大透镜,靠近物体得一组透镜为物镜,靠近观 察得一组透镜为目镜. 金相显微镜得光学原理图1如图所示。 物体AB置于物镜得一倍焦距F1与二倍焦距 之间,它得一次象在物镜得另一侧二倍焦距 以外，形成一个倒立、放大得实象A′B′；当 实象Ａ′B′位于目镜得前一倍焦距Ｆ2以内时 则目镜复又使映象A′B′放大，而在目镜得前 二倍焦距 2 F２以外，得到A′B′得正立虚象 A″B″。因此最后得映象Ａ″B″就是经过物镜、 目镜两次放大后所得到得。其放大倍数应为 物镜放大倍数与目镜放大倍数得乘积。 物体AB经物镜第一次放大得倍数： M物＝A′B′/ AＢ=（Δ+ｆ1′）/ ｆ1 式中ｆ1、f１′—-物镜前焦距与后焦距 Δ—-显微镜得光学镜筒长 与Δ相比，物镜得焦距f1′很短,可略, 所以Ｍ物≈Δ/ f1 象A′B′经目镜第二次放大得倍数： M目= A″B″／A′B′≈D/ f2 式中f2——目镜得前焦距 Ｄ——人眼明视距离,D≈图1 显微镜光学原理图 250㎜。 所以显微镜得放大倍数应为： M＝M物·M目=（Δ/ f1)·(D/ f２） 当显微镜得机械镜筒长度等于光学镜筒长度时，M= M物·M目；而当这二者不等时,M= M物·Ｍ目·Ｃ，C就是与机械镜筒长、光学镜筒长有关得系数，一般为１,有时为0、63，其C
铝合金金相观察实验 一、实验过程 1.浇铸 坩埚炉 熔炼铝合金的材料包括金属炉料，助剂和辅助材料 1）根据配比计算，配置炉料，并将配制好的炉料充分预热； 2）将定量的铝及全部硅装炉，随着硅的熔化，分批将剩余铝锭加入熔炉，并充分搅拌，至全部熔化； 3）在700℃左右（680~710℃）加入精炼剂，进行除气精炼处理，扒渣后浇锭4）选用需要的锭模，将合金液体注入其中 5）根据锭模，确定冷却时间，及时开模，取出铸件 6）取出铸件后，观察铸件是否合格，若有缺陷，应采取措施解决，直至合格为止 铸件毛坯 2.切割 实验过程中，首先取出铸造好的样品，呈圆柱形，直径约12~15 mm，根据实验的需要大概需要切下与直径相当长度的样品
切割机 内部构造3.镶嵌 镶嵌机
1）将待镶嵌的样品置于样品台上，按“下降”按钮时样品台下降至镶嵌机最低部。 2）向槽内加入1勺左右镶嵌粉粉末，旋上盖子，设置好镶嵌参数，按动开始按钮开始镶嵌操作。 4.磨光 主要参数有：1号、2号、3号、4号磨光盘设置压力22N，5号磨盘设置压力44N，平均每个盘进行磨光操作3－4分钟，其中平均30秒左右加一次水或抛光液。样品光亮如镜，但由于浇注的材料反复使用本身质量问题等原因，稍有划痕。但不影响后续观察 普通的磨光机器（当然与我们实验所用设备无法相比） 5.观察 Nikon EPIPHOT 300 光学显微镜
OLYMPUS—CK40M光学显微镜
将抛光后的试样，选择合适的浸蚀剂，利用化学浸蚀法，使各组织间、晶界和晶内产生一定的衬度，金属组织得以显示 使用Nikon EPIPHOT 300电子显微镜观察组织结构 使用OLYMPUS—CK40M光学显微镜成像拍摄组织图片 二、讨论题： 1.同样是共晶成分，为什么精砂，精金，变金的显微组织不同，为什么？ 金属模散热快，快速冷却，结晶迅速细密均匀。砂模……变质处理…… 照片有点地方拍出来糊的原因：没有水平放置 最后稍微分析一下
实验金相试样的制备 一、实验目的 1.熟悉金相显微试样的制备过程 2.了解掌握金相显微试样的制备方法 二、概述 在利用金相显微镜作金相显微分析时，必须首先制备金相试样，我们在显微镜中所观察到的显微组织，是靠光线从试样观察面上的反射来实现的。若试样观察面上的反射光能进入物镜。我们就可以从目镜中观察到反射的象，否则就观察不到。 图2-1 光线在不同表面上的反射情况 由图2-1所示可见，未经制备的试样的表面相当于无数多个与镜筒不垂直的平滑表面，这是不能成象的。因此，我们要先把试样观察面制备成光滑平面。但是光滑平面在显微镜下只看到光亮一片，而不能看到显微组织结构特征，故还须用一定的浸蚀剂浸蚀试样观察面，使某些耐浸蚀弱的区域不同程度地受到浸蚀而呈现微观察的凸凹不平。这些区域的反射光线被散射而呈暗色。由于明暗相衬，在显微观察中就能表示试试样磨面组织结构的特征了。 金相试样的制备包括试样的切取、镶嵌、磨制抛光、锓蚀等五个步骤。 1. 取样 试样应根据分析目的和要求在有代表的位置上截取。一般地说，取横截面主要观察：1、试样边缘到中心部位显微组织的变化。2、表层缺陷的检验、氧化、过滤、折叠等。3、表面处理结果的研究，如表面淬火、硬化层、化学热处理层、镀层等。4、晶粒度测定等。通过纵截面可观察：1、非金属夹杂；2、测定晶粒变形程度；3、鉴定带状组织及通过热处理消除带状组织的效果等。试样一般可
用手工切割、机床切割、切片机切割等方法截取(试样大小为φ12×12mm圆柱体或12×12×12mm的立方体)。不论采用哪种方法，在切取过程中均不宜使试样的温度过高，以免引起金属组织的变化，影响分析结果。 2. 镶嵌 当试样的尺寸太小(如金属丝、薄片等)时，直接用手来磨制很困难，需要使用试样夹或利用样品镶嵌机，把试样镶嵌在低熔点合金或塑料(如胶木粉、聚乙烯及聚合树脂等)中，如图2-2所示。 图2-2 试样的镶嵌（见实验室挂图） 3. 磨制 试样的磨制一般分粗磨和细磨两道工序。 a. 粗磨：粗磨的目的是为了获得一个平整的表面，钢铁材料试样的粗磨可用锉刀锉平，也可在砂轮机上磨制。但应注意：试样对砂轮压力不宜过大。否则会在试样表面形成很深的磨良，增加精磨和抛光的困难，要随时用水冷却试样，以免受热引起组织交化；试样边缘的棱角若无保存必要，可先行磨圆(倒角)，以免在细磨及抛光时撕破砂纸或抛光布，甚至造成试样从抛光机上飞出伤人。 b. 细磨：经粗磨后试样表面虽较平整，但仍还存在有较深的痕(如图2-3)所示。细磨的目的就是为了消除这些磨痕，以得到平整而光滑的磨面，为下一步的抛光作好准备；将粗磨好的试样用水冲洗擦干后就开始进行细磨，细磨是在一套粗细程度不同的金相少纸上，由粗到细依次顺序进行的。细磨时将砂纸放在玻璃扳上，手指紧握试样，并使磨面朝下，均匀用力向前推行磨制。在回程时，应提起试样不与砂纸接触。以保证磨面平整面不产生弧度，每更换一号砂纸时，须将试样的研磨方向转90°，即与上道磨痕方向垂直。直到将上一号砂纸所产生的磨
金相检验标准 GB/T 10561-89 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 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 1979-2001 结构钢低倍组织缺陷评级图 GB/T 6394-2002 金属平均晶粒度测定方法 GB/T 6394-2002 系列图I（无孪晶晶粒++浅腐蚀100×） GB/T 6394-2002 系列图Ⅱ（有孪晶晶粒++浅腐蚀+100×） GB/T 6394-2002 系列图Ⅲ（有孪晶晶粒+深腐蚀75×） GB/T 6394-2002 系列图Ⅳ（钢中奥氏体晶粒++渗碳法100×） GB 224-1987 钢的脱碳层深度测定法 GB 226-1991 钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法 GB 2828-1987 逐批检查记数抽样程序及抽样表 GB 4236-1984 钢的硫印检验方法 GB 16840.4-1997 电气火灾原因技术鉴定方法第4部分：金相法 GB/T 9450-2005 钢件渗碳淬火硬化层深度的测定和校核 GB/T 13298-1991 金属显微组织检验方法 GB/T 18876.1-2002 应用自动图像分析测定钢和其他金属中金相组织、夹杂物含量和级别的标准试验方法第1部分 GB/T 4340.1-1999 金属维氏硬度第一部分：试验方法 GB/T 14999.4-94 高温合金显微组织试验方法 GB/T 230.1-2004 金属洛氏硬度试验第1 部分: 试验方法( A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T 标尺) GB/T 231.1-2002 金属布氏硬度试验第1 部分: 试验方法 GB/T 3488-1983 硬质合金显微组织的金相测定 GB/T 3489-1983 硬质合金孔隙度和非化合碳的金相测定 GB/T 4194-1984 钨丝蠕变试验,高温处理及金相检查方法 GB/T 5617-1985 钢的感应淬火或火焰淬火后有效硬化层深度的测定 GB/T 6401-1986 铁素体奥氏体型双相不锈钢中α-相面积含量金相测定法 GB/T 7216-1987 灰铸铁金相 GB/T 8493-1987 一般工程用铸造碳钢金相 GB/T 8755-1988 钛及钛合金术语金相图谱 GB/T 9441-1988 球墨铸铁金相检验 GB/T 9450-1988 钢件渗碳淬火有效硬化层深度的测定和校核 GB/T 9451-1988 钢件薄表面总硬化层深度或有效硬化层深度的测定 GB/T 11809-1998 压水堆核燃料棒焊缝金相检验 GB/T 13305-1991 奥氏体不锈钢中α--相面积含量金相测定法 GB/T 13320-1991 钢质模锻件金相组织评级图及评定方法 GB/T 13925-1992 铸造高锰钠金相 GB/T 17455-1998 无损检测表面检查的金相复制件技术 GB 1814-1979 钢材断口检验方法 GB 2971-1982 碳素钢和低合金钢断口检验方法 GB/T 7998-2005 铝合金晶间腐蚀测定方法 GB/T 1298-2008 碳素工具钢 GB/T 1299-2000 合金工具钢
金相样品制备的一般方法 1 实验目的 1.掌握金相样品制备的一般方法（机械抛光和化学侵蚀）。 2.了解金相样品制备的其他方法。 2 实验设备及材料 1.金相显微镜一台 2.碳钢试样一块 3.金相砂纸一套 4.抛光机及抛光液 5.侵蚀液，酒精，玻璃器皿，镊子，脱脂棉，滤纸等。 3 实验过程 3.1预磨机磨样 取得样品，用食指抵住样品顶端，大拇指和中指夹紧样品。打开预磨机，将水龙头的水量调到合适的大小，将样品放置于砂纸的中间位置附近，轻压下样品，让砂纸充分研磨样品表面。等样品表面上的划痕都朝一个方向时，将样品旋转九十度重新磨样，直到新划痕覆盖上一次的划痕，这样重复3~4次，最后一次划痕都朝一个方向时，磨样完成，关闭水龙头和预磨机，准备抛光。 3.2样品抛光 在样品表面抹上一点抛光膏，打开抛光机，将水龙头水量调到合适大小，为防止抛光膏被抛光布打飞，倾斜将样品慢慢抵至抛光布上，然后轻压样品是其和抛光布充分接触，，期间将样品旋转90°2~3次，使抛光更均匀，抛光至样品表面光亮如镜，看不到细小的划痕即可。关闭抛光机和水龙头，完成抛光。 3.3样品侵蚀 将抛光完成的样品置于水流下冲洗几秒，将抛光过程中的杂质冲洗干净，准备侵蚀。用镊子将蘸满侵蚀液（4%硝酸酒精）的棉团均匀擦拭样品表面，重复擦拭5~8次，直至样品表面变成均匀的浅灰色，然后立即将样品表面用水流冲洗，将侵蚀液清洗干净，防止过度侵蚀。 清洗完成后用蘸满酒精的棉团擦拭样品表面，然后用吹风机将样品表面吹干，至此样品侵蚀完成，准备样品的观察。 3.4样品观察 将样品置于载物台上，打开显微镜光源，切换低倍物镜，将样品调高至与物镜相距2~3毫米，然后观察目镜，同时用粗调旋钮向下调节样品位置，直至在视野中观察到样品组织，然后用细调旋钮调节使视场更加清晰。 视场找到后，将物镜切换至高倍镜，调节细调旋钮，直至能清晰观察到样品组织即可。
目录 1 绪论 (1) 1.1断口分析的意义 (1) 1.2 对显微组织及断口缺陷的理论分析 (1) 1.3研究方法和实验设计 (3) 1.4预期结果和意义 (3) 2 实验过程 (4) 2.1 生产工艺 (4) 2．1.1 加料 (4) 2.1.2 精炼 (4) 2.1．3 保温、扒渣和放料 (5) 2.1. 4 单线除气和单线过滤 (5) 2.1. 5连铸 (6) 2.2 实验过程 (6) 2.2. 1 试样的选取 (6) 2.2.2 金相试样的制取 (8) 2.2.3 用显微镜观察 (9) 2.3 观察方法 (10) 2.3.1显微组织的观察 (10) 2.3.2 对断口形貌的观察 (11) 3 实验结果及分析 (11) 3.1对所取K模试样的观察 (11) 3.2 金相试样的观察及分析 (12) 3.2.1 对显微组织的观察 (12) 3.2.2 断口缺陷 (15)
结论 (23) 致谢 (24) 参考文献 (25) 附录 (27)
1 绪论 1.1断口分析的意义 随着现代科技的发展以及现代工业的需求，作为21世纪三大支柱产业的材料科学正朝着高比强度，高强高韧等综合性能等方向发展。长久以来，铸造铝合金以其价廉、质轻、性能可靠等因素在工业应用中获得了较大的发展。尤其随着近年来对轨道交通材料轻量化的要求日益迫切[1]，作为铸造铝合金中应用最广的A356铝合金具有铸造流动性好、气密性好、收缩率小和热裂倾向小，经过变质和热处理后，具有良好的力学性能、物理性能、耐腐蚀性能和较好的机械加工性能[2-3]，与钢轮毂相比，铝合金轮毂具有质量轻、安全、舒适、节能等，在汽车和航空工业上得到了日益广泛的应用[4]。 然而，由于其凝固收缩，同时在熔融状态下很容易溶入氢，因此铸造铝合金不可避免地包含一定数量的缺陷，比如空隙、氧化物、孔洞和非金属夹杂物等[5-7]。这些缺陷对构件的力学性能影响较大，如含1%体积分数的空隙将导致其疲劳50%，疲劳极限降20%[8-9]。所以研究构件中缺陷的性质、数量、尺寸和分布位置对力学性能的影响具有重要意义[10]。而这些缺陷往往是通过显微组织和断口分析来研究的。 另外，通过显微组织和断口分析所得到的结果可以分析这些缺陷产生的原因，研究断裂机理，比结合工艺过程分析缺陷产生的原因，从而对改进工艺提出一定的有效措施，确定较好的生产工艺，以提高铝合金铸锭的性能。 但关于该合金的微观组织及其断口分析研究较少，研究内容深但不够综合，每篇论文多研究其部分缺陷，断口的获得多为拉伸端口。因此，希望对A356铝合金的断口缺陷有一个较为全面的研究。 1.2 对显微组织及断口缺陷的理论分析 铸件的力学性能与其微观组织有密切联系[11]。A356合金是一个典型的Al-Si-Mg系三元合金，它是Al-Si二元合金中添加镁、形成强化相Mg2Si，通过热处理来显著提高合金的时效强化能力，改善合金的力学性能。A356合金处于α-Al＋Mg2Si＋Si三元共晶系内，其平衡组织为初生α-Al＋（α-Al＋Si）共晶＋
铝合金金相组织图 王元瑞 上海材料研究所检测中心（上海200437） 1材料：AC4CHV 组织说明：α(Al)+(α+Si)共晶+极少量Mg2Si和S(Al2CuMg)+少量长条针状β(Al9Fe2Si2)相 抛光态形貌500× β(Al9Fe2Si2)相(20%硫酸水溶液) 500× Mg2Si相(25%硝酸水溶液) 500× 2 材料：LY-12CZ 组织说明：α(Al)基体上有褐色的可溶的强化相S(Al2CuMg)和Al2Cu及不可溶的黑色的杂质相 Al6(FeMnSi)，晶粒沿变形方向伸长 抛光态形貌500× 腐蚀态(混合酸水溶液)形貌 500× 3 材料：A390 组织说明：α(Al)+(α+Si)共晶+块状相的初生Si+S(Al2CuMg)及少量针状(Al-Fe-Si)等杂质Fe相 抛光态形貌500× S(Al2CuMg)相(25%硝酸水溶液) 500× Al-Fe-Si相(20%硫酸水溶液) 500×
4 材料：T B -2 M 组织说明：α(Al)+(α+Si)共晶+块状相的初生Si +鱼骨状 Mg 2Si 和蜂窝状S(Al 2CuMg)+少量细短针状 Β(Al 9Fe 2Si 2)相 抛光态形貌 500× Mg 2Si 相(25%硝酸水溶液) 500× S(Al 2CuMg)相(20%硫酸水溶液) 500× 5 材料：ADC-12 组织说明：α(Al)+(α+Si)共晶+少量Al 2Cu+少量Mg 2Si+杂质AlFeMnSi 和细针状T(Al 2FeSi 2)相 抛光态形貌 500× AlFeMnSi 相(混合酸) 500× Mg 2Si 相(20%硫酸水溶液) 500× 6 材料：YL102 组织说明：α(Al)+(α+Si)共晶+少量块状初生Si+杂质针状β(Al 9Fe 2Si 2)相和粗针状Al 3Fe 相 抛光态形貌 500× Al 3Fe 相(20%硫酸水溶液) 500× β(Al 9Fe 2Si 2)相(0.5%HF 水溶液) 500×
钢铁金相图谱 第一章钢铁典型金相组织 材料：纯铁 工艺情况：退火状态 浸蚀方法：苦味酸酒精溶液浸蚀————————————————————1 材料：10钢 工艺情况：退火状态 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀————————————————————2 材料：16Mn 工艺情况：热轧状态 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀————————————————————3 材料：1Cr18Ni9Ti 工艺情况：固溶处理 浸蚀方法：盐酸、硝酸、甘油混合溶液浸蚀———————————————4 材料：T8 工艺情况：退火 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀————————————————————5 材料：50钢 工艺情况：正火处理 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀————————————————————6 材料：GCr15 工艺情况：球化退火 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀————————————————————7 材料：T10 工艺情况：加热至860℃保温后炉冷 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀————————————————————8 材料：20CrMnMo 工艺情况：1000℃过热渗碳后空冷 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀————————————————————9
工艺情况：铸态 浸蚀方法：三氯化铁盐酸水溶液浸蚀——————————————————10 材料：T10 工艺情况：高温淬火后 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀———————————————————11 材料：W18Cr4V 工艺情况：1270℃淬火，560℃三次回火 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀———————————————————12 材料：GCr15 工艺情况：850℃淬火后回火处理 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀———————————————————13 材料：40Cr 工艺情况：淬火，回火 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀———————————————————14 材料：15MnB 工艺情况：920℃渗碳淬火 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀———————————————————15 材料：20Cr 工艺情况：渗碳后淬火和回火处理 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀———————————————————16 材料：20CrMnMo 工艺情况：1000℃渗碳后空冷 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀———————————————————17 材料：70Si3MnA（弹簧钢） 工艺情况：加热保温，在400℃盐浴中等温冷却后空冷 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀———————————————————18 材料：70Si3Mn 工艺情况：加热至1200℃保温，在400℃盐浴中等温3min后空冷 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀———————————————————19 材料：35钢 工艺情况：加热至870℃，保温30min，淬火 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀———————————————————20
铸态AZ 系镁合金的彩色金相研究* 付启涛1,潘复生1,2,汤爱涛1,2,刘传璞2 (1 重庆大学材料科学与工程学院,重庆400044;2 重庆大学国家镁合金材料工程技术研究中心,重庆400044)摘要 铸态A Z 系镁合金一般都需要经过固溶处理才能腐蚀出晶界,不但耗时而且可能导致结果失真。尝试将乙酸 苦醇试剂用于铸态A Z 系镁合金的金相腐蚀,并且在偏振光下辅以灵敏色片进行观察以得到彩色晶粒衬度。试验了不同铝含量的铸态A Z 系镁合金在不同浓度乙酸 苦醇试剂和不同时间下的腐蚀效果,找到了各自的最佳腐蚀参数,得到了晶粒衬度鲜明的彩色金相照片。 关键词 镁合金 彩色金相 化学腐蚀 Investigation on Color Metallography of As cast AZ Series Magnesium Alloys FU Qitao 1 ,PAN Fusheng 1,2 ,TA NG Aitao 1,2,LIU Chuanpu 2 (1 College o f M aterials Science and Engineer ing,Chong qing U niversity,Chong qing 400044;2 N atio na l Eng ieer ing Research Center for M agnesium Allo ys,Chong qing U niverity,Chong qing 400044)Abstract U sually the gr ain bo unda ries of as cast A Z series mag nesium a lloys can o nly be r evealed after solu tion heat treatment w hich is t ime co nsuming and may lead to dist ort ed result.A cetic picral r eagent is used for the me tallog raphic etching of as cast A Z ser ies mag nesium allo ys,and the etched specimens are view ed with po lar ized lig ht plus sensitiv e tint in or der to g ener ate co lo r contrast.Specimens w ith different aluminum content are etched in acetic picral reag ents w ith diverse concentr atio ns and for different etching time.T he o ptimum parameter s fo r testing as cast A Z series mag nesium alloy s ar e found separ at ely and metallo gr aphic color images w ith viv id gr ain co ntr ast are ob ta ined. Key words mag nesium allo y,co lo r metallog ra phy,chemical etching *国家973项目(2007CB613700);国家杰出青年基金项目(50725413);国际合作项目(2008DF R50040) 付启涛:男,1982年生,硕士研究生,主要从事镁合金材料研究 T el:023 ******** E mail:fuqitao@https://www.doczj.com/doc/cd135947.html, 0 引言 镁合金是目前最轻的商用金属结构材料,具有高比强度、高比刚度、防磁、散热、环保等诸多优点,在航空航天、交通和3C 等行业得到了越来越广泛的应用[1-4] 。在众多镁合金系列中,AZ 系镁合金因具有良好的力学性能、铸造性能和抗大气腐蚀性而成为目前室温下应用最广泛的合金系[5]。铸态合金的力学性能与其晶粒度密切相关,但对于铸态A Z 系镁合金,不管是用硝酸酒精、苦味酸试剂还是其它腐蚀剂,一般都只能得到枝晶组织,无法显示出晶界。为了显示出铸态AZ 系镁合金的晶界,人们进行了一系列的尝试并总结出一些成果[6-12]。通常情况下,铸态镁铝合金需先进行固溶处理,然后用相应的腐蚀剂才能腐蚀出晶界[6-8,11,13,14],这也是现在最常用的方法。但这种方法很费时,且固溶处理有可能使晶粒长大,从而使结果失真[7,8,11] 。后来人们发展了一些应用于铸态AZ 系镁合金的彩色金相方法来得到镁合金的晶界轮廓,包括电解浸蚀[9,10]、化学浸蚀[12]和EBSD 等。但电解浸蚀比较复杂,影响因素很多,用起来远不如化学浸蚀方便;EBSD 制样要求非常高,而且价格昂贵,可视范围也很有限。Malt ais 等[12]曾报道过一种 乙酸 酒精 水 腐蚀剂,经 过简单化学浸蚀即可得到铸态AZ91D 的彩色金相,能够同时分辨出晶粒和枝晶,但经过反复试验,发现这种试剂只适用于含铝量高的镁铝合金(如AZ91),对含铝量低的合金(如AZ31)并没有什么效果。铸态A Z31经过这种试剂腐蚀后,在吹干的过程中没有出现如AZ91一样肉眼可见的晶粒衬度,与文献[12]中所提到的基体中只有铝含量超过3%时才会产生裂纹薄膜从而通过形状双折射形成彩色金相的说法一致。乙酸 苦醇试剂及其它一些以此为基础的试剂经常被用于镁合金的金相腐蚀,但基本上只用于黑白金相,将其用于铸态AZ 系镁合金来显示晶界的彩色金相还未见报道。本实验尝试将乙酸 苦醇试剂用于铸态AZ 系镁合金的金相腐蚀,并在偏振光下辅以灵敏色片进行观察以得到彩色衬度。考察了不同浓度、不同腐蚀时间下铸态AZ 系镁合金形成彩色金相的能力,获得了不同含铝量的铸态A Z 系镁合金的彩色晶粒衬度,并同时显示出它们的枝晶组织。 1 实验 1.1 试样材料 本实验选用半连续铸造得到了铸态AZ31和AZ91镁合金,其成分见表1(质量分数/%)。 ! 46!材料导报:研究篇 2010年10月(下)第24卷第10期
扫描电镜制样篇--金相样品 发布者：飞纳电镜 所谓“相”就是合金中具有同一化学成分、同一结构和同一原子聚集状态的均匀部分。不同相之间有明显的界面分开。合金的性能一般都是由组成合金的各相本身的结构性能和各相的组合情况决定的。合金中的相结构大致可分为固溶体和化合物两大基本类型。所谓“金相”就是金属或合金的相结构。 为了获得金属材料的真实显微组织并准确地观察、记录、测量和分析，合理有效的样品制备是至关重要的。金相分析作为检验分析材料的手段之一，旨在揭示材料的真实结构。要进行金相分析，就必须制备能用于微观观察检验的样品——金相试样。金相样品制备与制备人员操作经验密切相关，制备人员的水平决定了试样的制备质量。 金相样品的制备通常分为五个步骤：取样、镶嵌、研磨、抛光和腐蚀，其中镶嵌和腐蚀是选择性的。 取样 取样是金相试样制备的第一道工序，若取样不当，则达不到检验目的。经验表明，金相试样最适宜的尺寸是直径为12mm，高为10mm的圆柱体，或底面为12mm×12mm，高为10mm的正方柱体。试样太小难于把控不便磨制；太大会使磨制平面过大，既不易磨平又增加了磨制时间。
一般来说，试样首先采用火焰切割，空心钻取或者其他类似方法从大块材料中取出来，然后再送到相应的分析检测实验室进行最终切割。实验室常用的切割手段有砂轮切割和线切割。砂轮切割是一种常用的切割手段，当切割冷却不充分时，在试样表面一定深度内，由于局部受热而使组织发生变化，甚至产生相变，尤其以钢最易发生。 一般认为，线切割比砂轮切割更保险，可以将试样做得很薄，磨削也比较容易。其实不然，线切割同样会对试样表面产生灼伤，只是线切割产生的灼伤是由电火花爆燃形成的点状。如果打磨不彻底的话，此假象很可能会误判为材料的孔洞或疏松，尤其是铸态的样品。 镶嵌 在实际的检测工作中，由于被检测试样的大小和形状各异，往往难以切成符合金相试样的尺寸要求（如颗粒样品，脆性样品），此时需要对试样进行镶嵌。试样镶嵌的目的有两个： 一、保护试样边缘，预防制备过程对表面造成缺陷 二、使那些尺寸或形状不适合的试样可以满足随后的制备步骤 金相试样的制样过程中，镶嵌样品的质量对试验结果精确与否有着重要的影响。目前的镶嵌方法可分为两种：热镶嵌和冷镶嵌。 热镶嵌是采用热固性或热塑性树脂包埋试样，然后放入镶嵌机内加热加压完成的。一般来说热镶嵌的温度在150-200°C，适用于热稳定好的材料，如金属材料。在镶嵌的成型过程中，热塑性和热固性的树脂都需要加热加压。不同的是，在成型之后，热固性树脂可在成型温度下脱模，而热塑性的树脂必须在压力保持的情况下冷却到70°C以下后脱模。值得一提的
实验一金相样品的制备 一、实验目的 1、初步掌握金相样品的制备过程； 2、了解显微组织的显露方法。 二、实验原理 利用金相显微镜来研究金属和合金组织的方法叫光学显微分析法。它可以解决金属组织方面的很多问题，如非金属夹杂物，金属与合金的组织，晶粒的大小和形状，偏析、裂纹以及热处理工艺是否合理等。 金相样品是用来在显微镜下进行分析、研究的试样，金相样品的制备过程包括取样、磨光、抛光、腐蚀等步骤。 1、取样 显微试样的选取应根据研究目的，取其具有代表性的部位。例如，在检验和分析失效零件的损坏原因时，除了在损坏部位取样外，还需要在距破坏较远的部位截取试样，以便比较；在研究金属铸件组织时，由于存在偏析现象，必须从表层到中心同时取样进行观察；对轧制和锻造材料，则应同时截取横向（垂直于轧制方向）及纵向（平行于轧制方向）的金相试样，以便于分析比较表层缺陷及非金属夹杂物的分布情况；对于一般热处理后的零件，由于金相组织比较均匀，试样的截取可在任一截面进行。 试样的截取方法视材料的性质不同而异，软的金属可用手锯或锯床切割，硬而脆的材料（如白口铸铁）则可用锤击取下，对极硬的材料（如淬火钢），则可采用砂轮片切割或电火花线切割加工。但不论用哪种方法取样，都应避免试样受热或变形而引起金属组织变化。为防止受热，必要时应随时用水冷却试样。试样尺寸一般不要过大，应便于握持和易于磨制。其尺寸常采用直径为12～15mm的圆柱体或边长为12～15mm的方形试样。对形状特殊或尺寸细小不易握持的试样，或为了试样不发生倒角，可采用图1.1所示的镶嵌法或机械装夹法。 图1.1 金相试样的镶嵌方法图 镶嵌法是将试样镶嵌在镶嵌材料中，目前使用的镶嵌材料有热固性塑料（如胶木粉）及热塑性材料（聚乙烯、聚合树脂）等。此外还可将试样放在金属圈内，然后注入低熔点物质，如低熔点合金等。 2、磨制 试样的磨制一般分为粗磨和细磨两道工序。 粗磨的目的是为了获得一个平整的表面。试样截取后，将试样的磨面用砂轮或锉刀制成平面，同时尖角倒圆。在砂轮上磨制时，应握紧试样，压力不宜过大，并随时用水冷却，以防受热引起金属组织变化。经粗磨后试样表面虽较平整，但仍存在有较深的磨痕。
1 工业纯铁退火铁素体白色等轴多边形晶粒为铁素体，深色线为晶界。 2 20钢退火低碳钢平衡组织白色晶粒为铁素体，深色块状为珠光体，高倍可 见珠光体中的层状结构。 3 45钢退火中碳钢平衡组织同上，但珠光体增多。 4 65钢退火高碳钢平衡组织占大部分的深色组织为珠光体，白色为铁素体。 5 T8钢退火共析钢平衡组织组织全部为层状珠光体，它是铁素体和渗碳体的 共析组织。 6 T12钢退火过共析钢平衡组织基体为层状珠光体，晶界上的白色为二次渗碳 体。 7 亚共晶白口铁铸态变态莱氏体+珠光体基体为黑白相间分布的变态莱氏 体，黑色树枝状为初晶奥氏体转变成的珠光体。 8 共晶白口铁铸态变态莱氏体白色为渗碳体（包括共晶渗碳体和二次渗碳 体），黑色圆粒及条状为珠光体。 9 过共晶白口铁铸态变态莱氏体+渗碳体基体为黑白相间分布的变态莱氏 体，白色板条状为一渗碳体 10 T8钢正火索氏体索氏体是细珠光体，片层间距小 11 T8钢快冷正火屈氏体屈氏体为极细珠光体，光学显微镜下难以分辨其层状 结构，灰白色块状、针状为淬火马氏体。 12 65Mn 等温淬火上贝氏体羽毛球为上贝氏体，基体为索氏体或淬火马氏体 和残余奥氏体。 13 65Mn 等温淬火下贝氏体黑色针状为下贝氏体，白色基体为淬火马氏体和 残余奥氏体。 14 20钢淬火低碳马氏体成束的板条状为低碳马氏体 15 T12 淬火高碳马氏体深色针片状组织为马氏体，白色为残余奥氏体 16 45钢淬火中碳马氏体黑色针叶状互成120度夹角的针状马氏体，其余为板 条状马氏体 17 T10钢球化退火球化体基体为铁素体，白色颗粒状为渗碳体。 18 T12 正火正火组织白色呈针状、细网络状分布的为渗碳体，其余为片层状 珠光体。 19 15钢渗碳后退火渗碳组织表层为过共析组织（网状渗碳体+珠光体），由表 向内含碳量逐渐减少，铁素体增多。 20 45钢渗硼渗硼组织表层为硼化物层（呈锯齿状）和过渡层，心部为45钢基 体组织。 21 40Cr 软氮化软氮化组织表层为白亮色的氮化合物和含氮的扩散层，心部为 40Cr基体组织 22 高速钢铸态共晶莱氏体+屈氏体+马氏体骨骼状组织为共晶莱氏体，基体
总论 属于防锈铝的有铝－镁及铝－锰系合金。属于硬铝的有铝－铜－镁及铝－铜－锰系合金。铝－锌－镁－铜系为超硬铝。铝－镁－硅－铜及铝－铜－镁－铁－镍系合金为锻铝。 铝－铜－镁－铁－镍及铝－铜－锰系合金与铝－铜－镁系中的L Y6、LY2合金有较好的耐热性，所以也称为耐热铝合金。 在常用的合金元素中，铝和锌、镁、铜、锂、锰、镍、铁在靠铝一边形成共晶反应，和铬、钛形成包晶反应，在铝－铅系中出现偏晶反应。它们在铝中的固溶度以锌、镁、铜、锂最大；锰、硅、镍、钛、铬、铁次之；以铅最小。 合金中的铜、锂、硅等元素以及合金中的化合物Mg2Si、MgZn2、S(CuMgAl2)相等，由于随温度高低有较大的固溶度变化，经淬火及时效后使合金显著强化。 热处理强化的变形铝合金中，以Al-Cu-Mg、Al-Mg-Si、Al-Mg-Zn系为基的合金用途最广。 第一章工业纯铝 纯铝具有比重小，导电性好、导热性高、熔解潜热大、光反射系数大、热中子吸收截面较小及外表色泽美观等特性。铝在空气中表面能生成致密而坚固的氧化膜，具有较好的抗蚀性。
第二章铝－镁系合金较高的抗蚀性、良好的焊接性及较好的塑性。 表1铝－镁系合金的化学成分
表2 镁含量对铝－镁合金力学性能的影响 当镁含量超过5％时，抗应力腐蚀性能变坏；镁含量超过7％时，合金塑性降低，焊接性能变坏。 锰有利于合金的抗蚀性，提高合金的强度。加入少量钛和钒能细化晶粒。在LF3合金中加入硅改善了合金的焊接性能。 热处理特性 在不同温度下，镁在铝中虽有较大的固溶度变化，但实际上合金没有明显的时效强化作用，这是由于在淬火、时效时形成的新相β和基体不发生共格强化。一般为退火或冷作硬化状态。 铝－镁合金退火时组织和性能发生变化。当温度升高到某一较高温度后，即使退火温度继续升高，组织和性能仍较稳定。合金的再结晶温度与镁含量有密切关系。镁含量由2％增高到5％时，再结晶温度随镁含量的增加而下降；镁含量由5％增高到9％时，再结晶温度随镁含量的增加反而上升。 表3 工业铝－镁系合金部分产品的再结晶温度
金相显微摄像 一、实验目的： （一）了解普通金相显微镜的构造与使用方法。 （二）了解金相试样的制备方法。 （三）学习使用金相显微镜观察金相组织。 二、实验设备及材料： 实验设备：金相显微镜、砂轮机、抛光机、吹风机、玻璃板、培养皿、镊子。材料：金相试样、砂纸一套（800,1000,1200 ）、抛光液（Al2O3）、腐蚀剂（4% 硝酸酒精溶液）、药棉、酒精 三、实验内容及步骤： 实验内容：（1）用机械抛光和化学侵蚀的方法制备金相样品 （2）观察试样的显微组织，并绘制组织图。 试验步骤：（1）金相样品的截取及镶嵌 （2）金相样品磨光 （3）金相样品的抛光 （4）金相样品的化学侵蚀 （5）显微组织的观察与记录 四、简述金相显微镜的放大原理：显微镜的成象放大部分主要由两组透镜组成。靠近观察物体的透镜叫物镜，而靠近眼睛的透镜叫目镜。通过物镜和目镜的两次放大，就能将物体放大到较高的倍数
五、简述金相显微镜的基本构造 金相显微镜通常由光学系统,照明系统和机械系统三大部分组成,有的显微镜还附有摄影装置 (一)金相显微镜机械装置 显微镜的机械装置要由镜座、镜臂、载物台、镜简、物镜转换器及调焦装置等。它是支持放大、照明部分的支架、具固定与调解光学镜头，固定和移动标本作用。 二)金相显微镜放大部分 放大部分包括接物镜和接目镜。 (三)金相显微镜照明部分 照明部分包括反光镜、滤光镜、虹彩光圈和聚光镜等 六、金相制样的基本过程包括几个方面？这几个方面各是哪些？ 制备显微试样包括取样、磨光、抛光及浸蚀四个步骤 1、取样 取样时应根据被分析材料或零件的特点。选择有代表性的部分。试样最适合的尺寸是直径为12mm，高为10mm的圆柱体或面积为12*12㎜2，高10mm的长方体。根据材料性质不同，可用手锯、用车床切削、用锤子击碎以及用砂轮切割等方法截取试样。在取样过程中应注意防止试样受热组织发生变化。取得试样后，应将试样表面制成平面，同时边缘要倒成圆角（如分析化学热处理表面组织时则不能倒角）。 2、磨光 试样抹平后，须用清水冲洗干净并擦干，然后进行磨光，磨光可用手工或机械两种方法。 （1）手工磨光手工磨光是在不同号数的金相砂纸上进行。砂纸型号有 800,1000,1200。800砂纸最粗，1200砂纸最细。磨光时所用砂纸从粗到细顺序进行，磨削压力不宜过大，用力要均匀且在同一个方向进行磨光。 在一张砂纸上磨好后，应将试样冲洗干净，然后将试样转90°换细一号的砂纸再磨。这样，又粗到细依次磨削，磨好后将试样洗净，然后在抛光机上抛光。
实验3 常见钢铁材料的显微组织观察 一、实验目的 1、观察碳钢经不同热处理后的基本组织。 2、了解热处理工艺对钢组织和性能的影响。 3、熟悉碳钢几种典型热处理组织——M、T 、S 、M 回火、T 回火、S 回火等的形态及特征。 4、观察和分析常用碳钢以及几种合金钢（4 5、T12、20、GCr15、 W18Cr4V 、1Cr18CrNi9Ti 、9CrSi 等）的显微组织。 5、了解常用合金钢的成分、组织和性能的特点，以及它们的主要应用。 二、概述 （一）碳钢热处理后的显微组织观察 碳钢经退火、正火可得到平衡或接近平衡组织，经淬火得到的是非平衡组织。因此，研究热处理后的组织时，不仅要参考铁碳相图，更主要的是参考钢的等温转变曲线(C曲线。铁碳相图能说明慢冷时合金的结晶过程和室温下的组织以及各相的相对含量，C 曲线则能说明一定成分的钢在不同冷却条件下所得到的组织。C 曲线适用于等温冷却条件；而CCT 曲线（奥氏体连续冷却曲线）适用于连续冷却条件。在一定的程度上用C 曲线，也能够估计连续冷却时的组织变化。 1、共析钢等温冷却时的显微组织 共析钢过冷奥氏体在不同温度等温转变的 组织及性能列于表3-1中。 2、共析钢连续冷却时的显微组织
为简便起见，不用CCT 曲线，而用C 曲线 （图3-1）来进行分析。例如共析钢奥氏体，在 慢冷时（相当于炉冷，见图3-1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，即索氏体或图3-1 共析钢的C 曲线 ，得到的为屈氏体和马氏体；当冷却速度增屈氏体；当冷却速度增大到v 3时（相当于油冷） ，很大的过冷度使奥氏体骤冷到马氏体转变开始点（Ms ）后，瞬时大至v 4时（相当于水冷） 转变成马氏体。其中与C 曲线鼻尖相切的冷却速度（v k ）称为淬火的临界冷却速度。 表3-1 共析钢过冷奥氏体在不同温度等温转变的组织及性能
重庆大学 硕士学位论文 镁合金彩色金相研究 姓名：付启涛 申请学位级别：硕士 专业：材料科学与工程 指导教师：潘复生 2010-05
中文摘要
摘
要
彩色金相是金相技术发展后期才出现的一种先进的金相显示技术，它综合了光学、 化学、色彩学等多个学科的知识，充分光的各种特性， 使材料不同组织显示出不同颜色， 与传统黑白金相相比体现出明显的优势。一般来说，它具有更高的鉴别能力，能显示晶 界、枝晶、第二相和成分偏析等，提供更多关于材料显微组织的有用信息，并能提高组 织显示的精确性。这种技术在钢铁、铝合金等传统材料已有非常成功的应用，但在镁合 金上的应用才刚刚开始，对大多数镁合金而言是应用空白。对镁合金的彩色金相分析技 术进行研究，对镁合金组织的精细研究和镁合金材料的发展具有十分重要的意义。 本文对常用镁合金组织彩色金相的制样、形膜和观察方法进行了研究，主要包括： 各类抛光方法制样的表面质量对彩色金相效果的影响；化学浸蚀形膜法，包括各种配方 的腐蚀剂在不同腐蚀时间下对对形成彩色金相的影响；试验了离子溅射形膜法形成彩色 金相的效果；考察了设备参数对彩色照片效果的影响等。 研究结果表明，机械抛光对试样表面化学作用最小，得到的彩色金相衬度最好，但 是试样表面划痕问题不容易解决；化学抛光可以在很大程度上消去划痕和变形层，对低 合金含量的镁合金效果较好，但对高合金含量的试样表面有较深的腐蚀，严重影响最终 的彩色衬度；电解抛光在本实验条件虽然也能去除划痕，但是使试样表面发黑、产生蚀 坑或者泛白、出现干扰网格等，不能满足彩色金相所需的磨面条件。 研究结果表明，在腐蚀剂方面，试剂 1（乙酸 1ml、乙醇 150ml、水 50ml）对显示 铸态或均匀化的低铝含量镁合金 AZ31 和铸态的 ZK60 都没有什么效果，而对高铝含量 的铸态 AZ91 的效果不错， 显示出其彩色晶粒衬度和枝晶； 试剂 2 （苦味酸 6g、 乙酸 2ml、 乙醇 100ml、磷酸 0.5ml、水 1ml）在浸蚀 2~4min 的条件下适用于全系列 AZ 系列镁合 金，对铸态 ZK60 没有好的效果；试剂 3（苦味酸 3g、乙酸 20ml、乙醇 50ml、水 20ml） 没有什么好的效果，试样均腐蚀严重；5%~15%的乙酸- 饱和苦醇试剂对 AZ 系镁合金具 有较好的显示效果，其功能与试剂 2 相似；其它羧酸、乙二醇、无机酸、含铬盐、焦亚 硫酸盐、铵盐、高锰酸钾等的水或/和酒精溶液在本实验条件下均只能得到铸态镁合金简 单第二相的相关信息，没有彩色金相效果； 离子溅射镀金的方法可以增强明场下的第二相的颜色衬度，但效果并不太理想，相 比化学蚀刻沉积，效果要差得多，而且其价格昂贵，并不适用于普遍使用。本实验条件 下的热染也没有任何彩色金相效果。 显微镜和照相系统的很多参数对最终的彩色衬度都有影响。氙灯光源比卤素灯具有
I