金相基础(精选)

热处理金相基础知识 RUSER redacted on the night of December 17,2020一、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的形态及特征。

二、概述碳钢经退火、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，而且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相的相对量，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。

在一定的程度上可用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4－1中。

2、共析钢连续冷却时的显微组织为了简便起见，不用CCT曲线，而用C曲线（图4－1）来分析。

例如共析钢奥氏体，在慢冷时（相当于炉冷，见图4－1中的υ1）应得到100%的珠光体；当冷却速度增大到υ2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υ3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υ4、υ5（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（υ4）称为淬火的临界冷却速度。

3、亚共析钢和过共析钢连续冷却时的显微组织亚共析钢的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，如图4－2所示。

当奥氏体缓慢冷却时（相当于炉冷，如图4－2中υ1），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υ3>υ2>υ1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。

⾦相基础-各种⽒体带图详解现代材料可以分为四⼤类--⾦属、⾼分⼦、陶瓷和复合材料。

尽管⽬前⾼分⼦材料飞速发展，但⾦属材料中的钢铁仍是⽬前⼯程技术中使⽤最⼴泛、最重要的材料，那么到底是什么因素决定了钢铁材料的霸主地位呢。

下⾯就为⼤家详细介绍吧。

钢铁由铁矿⽯提炼⽽成，来源丰富，价格低廉。

钢铁⼜称为铁碳合⾦，是铁（Fe）与碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）、磷（P）、硫（S）以及其他少量元素（Cr、V等）所组成的合⾦。

通过调节钢铁中各种元素的含量和热处理⼯艺（四把⽕：淬⽕、退⽕、回⽕、正⽕），可以获得各种各样的⾦相组织，从⽽使钢铁具有不同的物理性能。

将钢材取样，经过打磨、抛光，最后⽤特定的腐蚀剂腐蚀显⽰后，在⾦相显微镜下观察到的组织称为钢铁的⾦相组织。

钢铁材料的秘密便隐藏在这些组织结构中。

在Fe-Fe3C系中，可配制多种成分不同的铁碳合⾦，他们在不同温度下的平衡组织各不相同，但由⼏个基本相（铁素体F、奥⽒体A和渗碳体Fe3C）组成。

这些基本相以机械混合物的形式结合，形成了钢铁中丰富多彩的⾦相组织结构。

常见的⾦相组织有下列⼋种：⼀、铁素体碳溶于α-Fe晶格间隙中形成的间隙固溶体称为铁素体，属bcc结构，呈等轴多边形晶粒分布，⽤符号F表⽰。

其组织和性能与纯铁相似，具有良好的塑性和韧性，⽽强度与硬度较低（30-100 HB）。

在合⾦钢中，则是碳和合⾦元素在α-Fe中的固溶体。

碳在α-Fe中的溶解量很低，在AC1温度，碳的最⼤溶解量为0.0218%，但随温度下降的溶解度则降⾄0.0084%，因⽽在缓冷条件下铁素体晶界处会出现三次渗碳体。

随钢铁中碳含量增加，铁素体量相对减少，珠光体量增加，此时铁素体则是⽹络状和⽉⽛状。

⼆、奥⽒体碳溶于γ-Fe晶格间隙中形成的间隙固溶体称为奥⽒体，具有⾯⼼⽴⽅结构，为⾼温相，⽤符号A 表⽰。

奥⽒体在1148℃有最⼤溶解度2.11%C，727℃时可固溶0.77%C；强度和硬度⽐铁素体⾼，塑性和韧性良好，并且⽆磁性，具体⼒学性能与含碳量和晶粒⼤⼩有关，⼀般为170~220 HBS、 =40~50%。

金相检验基础知识培训金相检验是一种常用的金属材料分析方法，通过对金属材料的显微组织进行观察和分析，来了解其内部结构和性能。

它在工业生产和科学研究领域中起着重要的作用。

本篇文章将介绍金相检验的基础知识，包括金相检验的定义、检验方法与步骤、常用的显微镜及其使用方法、样品的制备以及金相检验的应用。

一、金相检验的定义金相检验是指对金属材料的显微组织进行观察和分析的一种方法。

通过利用显微镜对金属材料进行放大观察，可以获得关于金属内部结构、晶粒大小、晶粒形貌、相组成等方面的信息。

金相检验可以帮助我们了解金属材料的性能、品质以及工艺加工过程中的变化。

二、金相检验的方法与步骤1. 金相材料制备：首先需要将待检验的金属材料制备成试样。

通常采用切割、研磨、抛光等方法，使材料表面平整、光亮，方便显微观察。

2. 试样腐蚀：经过制备后的金属材料试样需要进行腐蚀处理。

常用的腐蚀试剂有酸性溶液、碱性溶液和复合试剂等，在试样表面加以处理，以便于显微观察。

3. 显微观察：将腐蚀处理后的金属材料试样放置在显微镜下进行观察。

根据实际需要，可以选择不同倍率的显微镜进行观察。

观察过程中需要调节焦距、光照等参数，以获取清晰的显微图像。

4. 显微图像分析：对所观察到的显微图像进行分析。

可以测量晶粒尺寸、晶界类型、颗粒形貌等参数，还可以通过显微图像的比对，判断材料是否存在缺陷、变形、相分离等问题。

三、常用的显微镜及其使用方法常用的显微镜包括光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜。

光学显微镜主要用于金相检验中的观察和分析，而电子显微镜则可以提供更高的分辨率和更详细的信息。

在使用显微镜时，需要注意以下几点：1. 校准显微镜：使用前需要校准显微镜，确保观察结果的准确性。

2. 调节焦距：调节显微镜的焦距，使试样的显微图像清晰可见。

3. 光源调节：根据观察需求，调节显微镜的光源，以获得适当的亮度和对比度。

4. 观察角度：通过调整试样和显微镜的相对位置，选择最佳的观察角度。

一、退火与正火正火是将钢加热到Ac3或Accm以上保温再在空气中冷却的热处理工艺，退火是将钢加热到相变温度Ac1以上或以下，较长时间保温并缓慢冷却（一般随炉冷却）的一种工艺。

1．退火退火的种类很多，常用的主要有如下几种类型：（1）完全退火完全退火是将钢件或钢材加热到Ac3以上20℃～30℃，经完全奥氏体化后进行随炉缓慢冷却，以获得近于平衡组织的热处理工艺。

（2）球化退火钢随炉升温加热到Ac1以上Accm以下的双相区，较长时间保温，并缓慢冷却的工艺。

这种工艺主要适用于共析或过共析的工模具钢，目的是让其中的碳化物球化（粒化）和消除网状的二次渗碳体，因此叫做球化退火。

（3）去应力退火和再结晶退火一些铸铁件、焊接件和变形加工件会残存很大的内应力，为了消除由于变形加工以及铸造、焊接过程引起的残余内应力而进行的退火称为去应力退火。

（4）扩散退火扩散退火是将工件加热到略低于固相线的温度（亚共析钢通常为1050℃～1150℃），长时间（一般10～20小时）保温，然后随炉缓慢冷却到室温。

扩散退火的主要目的是均匀钢内部的化学成分。

主要适用于铸造后的高合金钢。

2．正火正火是将钢材或钢件加热到临界温度以上，保温后空冷的热处理工艺。

亚共析钢的正火加热温度为Ac3＋30℃～50℃；而过共析钢的正火加热温度则为Accm＋30℃～50℃。

正火与退火的主要区别在于冷却速度不同，正火冷却速度较大，得到的珠光体组织很细，因而强度和硬度也较高。

正火主要应用于以下几个方面：（1）消除网状二次渗碳体所有的钢铁材料通过正火，均可使晶粒细化。

而原始组织中存在网状二次渗碳体的过共析钢，经正火处理后可消除对性能不利的网状二次渗碳体，以保证球化退火质量。

（2）作为最终热处理对于机械性能要求不高的结构钢零件，经正火后所获得的性能即可满足使用要求，可用正火作为最终热处理。

（3）改善切削加工性能对于低碳钢或低碳合金钢，由于完全退火后硬度太低，一般在170HB以下，切削加工性能不好。

金相分析基础范文金相分析是一种常见的金属材料表征方法，通过观察金属材料的组织结构和显微组织来推断其性质和性能。

在金属材料的生产、加工和质量控制过程中，金相分析起着重要的作用。

本文将介绍金相分析的基础知识，包括样品制备、显微镜观察和金相图分析。

首先，样品制备是金相分析的第一步。

样品的正确制备对于后续的金相分析非常关键。

对于切割样品，应选择合适的切割方法和设备，以减小样品切割面的变形和热损伤。

切割结束后，应使用打磨机对样品表面进行粗磨和细磨处理，以去除切割残留物和磨削痕迹。

最后，样品应经过抛光，以获得光洁平滑的表面。

然后，显微镜观察是金相分析的核心环节。

金相分析通常使用光学显微镜和电子显微镜进行观察。

光学显微镜可用于观察晶粒形态、晶界、相分布和裂纹等信息。

电子显微镜则可以提供更高的放大倍数和更详细的结构信息。

通过观察样品的显微组织，可以对金属材料的组织结构和性质进行分析。

最后，金相图分析是金相分析的重要方法之一、金相图是一种图形化的表示材料相图的方法，通过金相图可以了解材料在不同温度下的相组成和相转变关系。

在金相图分析中，需要识别不同相的组成和特征，进而推断金属材料的性质和性能。

金相图分析可以帮助解释材料在不同条件下的力学性能、热处理效果以及应力应变响应等问题。

除了上述基础知识，金相分析还包括一些高级技术，如电子背散射衍射（EBSD）、扫描电镜能谱分析（EDS）和透射电镜（TEM）等。

这些技术可以提供更加详细和准确的材料信息。

综上所述，金相分析是一种重要的金属材料表征方法，通过样品制备、显微镜观察和金相图分析，可以推断金属材料的组织结构和性质。

准确的金相分析结果对于材料的生产和质量控制都具有重要意义。

金相分析的进一步发展将有助于我们更好地理解金属材料的微观性质和力学行为。

金相检验基础知识培训主讲：Gmi Li目录⏹金属材料基础知识⏹热处理基础知识⏹金相检测基础知识⏹不同材质金相检测举例1.金属的分类金属通常分为黑色金属和有色金属两大类。

⏹有色金属：除以铁、锰、铬为基的其他合金。

如铝及铝合金，铜及铜合金等。

⏹黑色金属：以铁、锰、铬为基。

常用为铁及铁碳合金。

铁碳合金按碳含量分类如下：A：低碳及低碳合金钢 C含量小于0.25%B：中碳及中碳合金钢 C含量0.25%-0.6%C：高碳及高碳合金钢 C含量大于0.6%D：铸铁 C含量3.5%左右A：低碳及低碳合金钢 C含量小于0.25%典型代表材料:Q345,20CrQ345主要应用于各种钢结构产品。

比如角钢、工字钢、槽钢、各种型材及常用钢板等等。

20Cr通常作为渗碳用钢，表面要求耐磨，心部又要求具有一定的韧性的零部件，通常选用20Cr。

例如齿轮、销轴、齿轮轴等等。

B：中碳及中碳合金钢 C含量0.25%-0.6%典型代表材料：45#、40Cr45#和40Cr的应用基本一致，40Cr的性能稍优于45#。

通常应用于对性能较高的产品上。

比如9.8级及以上的螺栓，要求不高的注塑模具，其他要求调质热处理的零件，表面淬火的零件，氮化的零件等等。

C：高碳及高碳合金钢 C含量大于0.6%典型代表材料：65Mn，T865Mn主要应用于弹簧材料。

热处理工艺是淬火加中温回火。

T8主要用于工具钢，比如冲子，锉刀，锯条等。

其热处理工艺是淬火加低温回火。

D：铸铁 C含量3.5%左右典型代表材料：球铁、灰铁灰铁减震效果较好,通常用于承受压力的底座。

球铁强度较高，可用于曲轴等零件，还可通过热处理进行强化。

2.金属的力学性能所谓力学性能是指金属在外力作用时表现出来的性能。

力学性能包括强度、塑性、硬度、韧性及疲劳强度等。

⏹强度：金属材料在静载荷作用下抵抗塑性变形或断裂是能力成为强度，强度大小通常用压力来表示。

⏹塑性：断裂前金属材料产生永久变形的能力为塑性。

塑性指标也是由拉伸试验测得的。

绪论金相分析是研究金属及其合金内部组织及缺陷的主要方法之一，它在金属材料研究领域中占有很重要的地位。

利用金相显微镜在专门制备的试样上放大100～1500倍来研究金属及合金组织的方法称为金相显微分析法，它是研究金属材料微观结构最基本的一种实验技术。

显微分析可以研究金属及合金的组织与其化学成分的关系；可以确定各类合金材料经过不同的加工及热处理后的显微组织；可以判别金属材料的质量优劣，如各种非金属夹杂物－－氧化物、硫化物等在组织中的数量及分布情况以及金属晶粒度的大小等。

在现代金相显微分析中，使用的主要仪器有光学显微镜和电子显微镜两大类。

本书以常用的光学金相显微镜为例进行介绍。

第一章金相试样的制备§1.1取样和镶嵌一、纯金属的晶体结构一、取样（一）取样部位和磨面方向的选择取样部位必须与检验目的和要求相一致，使所切取的式样具有代表性。

例如：上图中1用于检验非金属夹杂物的数量、大小、形状；2用于检验晶粒的变形程度；3用于检验钢材的带状组织消除程度。

（二）取样方法1.金相式样的形状①Φ12×12mm的圆柱体。

②12×12×12mm的立方体。

③其他不规则的形状。

式样的棱边应倒圆，防止在磨制中划破砂纸和抛光织物。

2.取样方法①硬度较低的材料如低碳钢、中碳钢、灰口铸铁、有色金属等。

用锯、车、刨、铣等机械加工。

②硬度较高的材料如白口铸铁、硬质合金、淬火后的零件等。

用锤击法，从击碎的碎片中选出大小适当者作为试样。

③韧性较高的材料用切割机切割。

④大断面和高锰钢等用氧乙炔焰气割。

二、试样的热处理取下来的试样有的可直接进行磨制，有的尚需按照相应的标准经热处理后才能进行磨制，如检验钢的本质晶粒度、非金属夹杂物、碳化物不均匀等。

1.本质晶粒度试样的热处理（1）渗碳法——用于低碳钢。

（2）网状铁素体法——用于中碳钢。

（3）网状屈氏体法——用于共析钢。

（4）网状渗碳体法——用于过共析钢。

（5）氧化法——1°木炭氧化法将抛光试样用木炭覆盖，加热至930℃，保温3h后再将木炭抖掉，在炉膛中氧化5min后水淬。

⾦相学习⾦相试验学习⼀、⾦相分析的含义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表⾯或内部所具有的各组成物的直观形貌，⼀般也称低倍检验。

微观组织主要是指在光学显微镜（⾦相显微镜）下所观察到得⾦属材料内部具有的各组成物的直观形貌，⼀般也称⾼倍检验。

⼆、⾦相检验基础搞清楚⼏个基础概念：晶体、晶格、晶粒、晶界⾦属及合⾦在固态下通常都是晶体，⽽晶体就是原⼦在三维空间中有规则作周期重复排列的固体物质。

相反即是⾮晶体。

组成晶体的结构微粒(分⼦、原⼦、离⼦)在空间有规则地排列在⼀定的点上，这些点群有⼀定的⼏何形状，叫做晶格。

排有结构粒⼦的那些点叫做晶格的结点。

⾦刚⽯、⽯墨、⾷盐的晶体模型，实际上是它们的晶格模型。

晶体按其结构粒⼦和作⽤⼒的不同可分为四类：离⼦晶体、原⼦晶体、分⼦晶体和⾦属晶体。

常见晶格类别有：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。

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。

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。

晶粒：多晶体材料内以晶界分开的晶体学位向相同的晶体。

结晶物质在⽣长过程中，由于受到外界空间的限制，未能发育成具有规则形态的晶体，⽽只是结晶成颗粒状，称晶粒。

晶界：晶粒之间交界⾯，晶粒间取向不同出现晶粒间界，在晶粒界⾯上的排列是⼀种过渡状态与两晶粒都不相同。

晶界上有界⾯能的作⽤，因此晶粒形成⼀个在⼏何学上与肥皂泡相似的三维阵列。

可以设想：晶粒边界如果都具有基本上相同的表⾯张⼒，晶粒呈正六边形。

三、⾦相检验⽅法按照国家标准GB/T32461 ⾼倍检验（GB/T3246.1-2000）1.1 ⾦相试样制备1.1.1 取样纵向取样，沿着型材的挤压⽅向进⾏取样。

金相的基础知识金相即金相学，就是研究金属或合金内部结构的科学。

不仅如此，它还研究当外界条件或内在因素改变时，对金属或合金内部结构的影响。

所谓外部条件就是指温度、加工变形、浇注情况等。

所谓内在因素主要指金属或合金的化学成分。

金相组织是反映金属金相的具体形态，如马氏体，奥氏体，铁素体，珠光体等等。

奥氏体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。

珠光体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。

上贝氏体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。