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金属材料的显微组织观察

金属材料的显微组织观察

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金属材料的显微组织观察
合金结构钢和滚动轴承钢热处理组织
•40Cr 850 ℃
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淬 火
金属材料的显微组织观察
合金结构钢和滚动轴承钢热处理组织
•GCr15 850℃淬火
•组织 M+K
•A’
•B下 •M
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金属材料的显微组织观察
高速钢热处理组织
• 高速钢是一种常用的高合金工具钢，例如W18Cr4V。因为它 含有大量合金元素，使铁碳相图中的E点大大左移，虽然只含 有0.7%～0.8%的碳，仍可获得莱氏体组织，所以又称为莱氏体 钢。 • 虽然高速钢在铸态下的组织存在严重的成分和组织不均匀 性，从而影响其性能，为此随后必须经过锻造和轧制，破碎莱 氏体网络，促使其碳化物均匀分布。
• 在含18%Cr的钢中加入8～11%Ni，就是的奥氏体不锈钢， 如1Cr18Ni9是最典型的钢号。这类钢由于镍的加入，扩大了奥 氏体区域，从而在室温下就能得到亚稳的单相。18-8型不锈 钢在退火状态下呈现奥氏体+碳化物的组织，碳化物的存在， 对钢的耐腐蚀性有很大损伤，故通常采用固溶处理方法，即
把钢加热到1100 ℃后水冷，使碳化物溶解在高温下所得到的 奥氏体中，再通过快冷，就在室温下获得单相的奥氏体组织。
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金属材料的显微组织观察
铸铁：白口铸铁
•共晶白口铸铁
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•过共晶白口铸 铁
•亚共晶白口铸 铁金属材料的显微组织观察
铸铁：灰口铸铁
•P+片状G
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•F+P+片状G
金属材料的显微组织观察
铸铁：可锻铸铁
•可锻铸铁由白口铸铁经石墨化退火处理而获得的，其渗碳体发生分解而形成 团絮状石墨。按其组织不同，可锻铸铁分为铁素体可锻铸铁和珠光体可锻铸 铁两类。图为铁素体基体可锻铸铁和珠光体基体可锻铸铁的显微组织，其中 石墨呈暗灰色团絮状，亮白色晶粒为基体。

钢的显微组织评定方法课件

钢的显微组织评定方法课件

在失效分析中的应用
失效原因分析 通过对失效材料的显微组织进行观察和分析，了解材料的 微观结构和性能变化，找出失效原因，为预防措施提供依 据。
失效模式识别 通过显微组织观察，识别材料的失效模式，如韧性断裂、 脆性断裂、疲劳断裂等，有助于采取相应的改进措施。
失效预防措施 根据显微组织评定的结果，制定针对性的失效预防措施， 如改进工艺参数、调整材料成分、加强产品检测等，提高 产品的可靠性和使用寿命。
渗碳体具有较好的耐腐蚀性，而铁素 体和奥氏体则相对较差。
02
显微组织评定方法
金相显微镜观察法
总结词
金相显微镜观察法是一种常用的显微组织评定方法，通过光 学显微镜观察金属材料的显微组织，分析其结构、形态和分布。
详细描述
金相显微镜观察法利用光学显微镜的高倍率放大能力，观察 金属材料的显微组织，包括晶粒大小、形态、相组成等。通 过对不同区域的组织观察和比较，可以对材料的性能和工艺 条件进行分析和评估。
钢的显微组织评定 方法课件
目 录
• 钢的显微组织基础 • 显微组织评定方法 • 钢的显微组织评定标准 • 钢的显微组织评定实践 • 钢的显微组织评定应用 • 钢的显微组织评定展望
contents
01
钢的显微组织基础
钢的显微组织组成
01
02
03
04
铁素体
一种常见的显微组织，具有较 低的强度和韧性，但良好的塑
04
钢的显微组织评定实践
钢材显微组织的制备
切割钢材样品
使用金相切割机将钢材切割成 适合观察的尺寸，确保样品表
面平整、无划痕。
磨平样品
将切割好的样品进行粗磨和细 磨，去除表面的杂质品
使用抛光机对样品进行抛光， 使表面更加光滑，减少观察时 的干扰。

金属材料的显微组织观察(PPT51页)

金属材料的显微组织观察(PPT51页)

合金结构钢和滚动轴承钢热处理组织
40Cr 850 ℃淬火
合金结构钢和滚动轴承钢热处理组织
GCr15 850℃淬火
组织 M+K
B下 A’
M
高速钢热处理组织
高速钢是一种常用的高合金工具钢，例如W18Cr4V。因为它 含有大量合金元素，使铁碳相图中的E点大大左移，虽然只含 有0.7%～0.8%的碳，仍可获得莱氏体组织，所以又称为莱氏体 钢。
45钢 860℃退火
碳钢热处理组织
45钢含碳量低于0.77%，所以组织中的渗碳体量也少于12%，于是铁素体除去一 部分要与渗碳体形成珠光体外，还会有多余的出现，因此组织是铁素体+珠光 体。碳含量越少，钢组织中珠光体比例也越小，钢的强度也越低，但塑性越好。
45钢 860℃正火
碳钢热处理组织
正火是指：钢件加热到临 界点Ac3或Acm以上的温度， 保温一定的时间(见奥氏 体化)，然后在空气中冷 却的金属热处理工艺，广 泛应用于工业生产。
从实质上说，钢的正火是钢退火的一种特殊情况。由于正火的冷却速度比退火的冷却速度 快，所获得的珠光体片层间距较小，组织较细，因而其硬度和强度也较高。适用范围：正 火只适用于碳素钢和低、中合金钢，而不适用于高合金钢。因为高合金钢的奥氏体非常稳 定，在空气中冷却也将得到马氏体组织。对共析碳素钢来说，正火可得到索氏体组织；对 亚共析或过共析钢，正火组织中还有先共析铁素体或先共析渗碳体，但与相应的退火组织 比较，先共析相的量较少。
而3Cr13和4Cr13钢，由于含碳量高一些，耐蚀性就相对差 一些，通过淬火+低温回火（200～300℃），得到回火马氏体， 具有较高的强度和硬度（HRC达50），因此常作为工具钢使 用，制造医疗器械、刃具、热油泵轴等。

钢的显微组织评定方法课件

钢的显微组织评定方法课件

钢材的夹杂物评定
01
夹杂物
钢材中的夹杂物是指存在于钢材内部的非金属杂质，如氧化物、硫化物
、硅酸盐等。
02 03
评定方法
通过金相显微镜或扫描电子显微镜观察钢材的显微组织，根据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》 进行评定。
评定结果
根据夹杂物的数量、大小、形态和分布情况，将钢材分为不同的等级， 如高、中、低夹杂物等级别。
04 钢的显微组织评定实践
CHAPTER
钢材显微组织的制备
切割钢材
使用金相切割机将钢材切割成 适合观察的尺寸。
磨平表面
使用金相磨抛机将钢材表面磨 平，以便更好地观察其显微组 织。
抛光处理
使用抛光布和抛光剂对钢材表 面进行抛光，以去除表面划痕 和不平整度。
蚀刻处理
使用蚀刻剂对钢材表面进行蚀 刻，以突出显微组织中的不同
在材料研发中的应用
钢的显微组织是决定其性能的关键因素，通过显微组织评 定可以深入了解材料的内部结构，为新材料的研发提供理 论依据。
在材料研发过程中，通过显微组织评定可以预测材料的力 学性能、物理性能和化学性能，从而优化材料的成分和工 艺参数，提高材料的综合性能。
显微组织评定还可以用于研究不同热处理工艺对材料性能 的影响，为新工艺的开发提供支持。
定量分析
使用图像分析软件对钢材的显微 组织进行定量分析，测量晶粒大 小、面积百分数等参数。
相组成分析
通过衍射斑点或电子衍射花样分 析钢材的相组成，确定各相的晶 体结构和相对含量。
织构分析
使用X射线或电子背散射衍射技术 对钢材进行织构分析，确定其晶 体取向和织构类型。
05 钢的显微组织评定应用

上海材料研究所金相培训资料之钢显微组织评定(PPT 36张)

上海材料研究所金相培训资料之钢显微组织评定(PPT 36张)

评级图：二个系列、六个级别 A系列：含碳量0.15~0.30% 钢的魏氏织 B系列：含碳量0.31~0.50%钢的魏氏组 织
第四节 钢的脱碳层深度测定方法
（GB/T224-2008）
脱碳层的专业术语
部分脱碳：钢样表层碳含量低于材料规定的含碳 量的下限，但碳含量高于在铁素体中的做大溶解 度。 完全脱碳：钢样表层碳含量低于碳在铁素体中的 做大溶解度。 总脱碳层深度：完全脱碳深度+部分脱碳深度。 有效脱碳层深度：从产品表面到规定的碳含量或 硬度水平的点的距离，规定的碳含量或硬度水平 以不因脱碳而影响使用性能为准（产品规定的碳 含量最小值）。 铁素体脱碳层深度：表面完全脱碳层的深度。
不在同一直线上夹杂物的评定
二条夹杂物纵间距≤40μm、横间距≤10μm应视为一条夹杂物
超大尺寸夹杂物的评定
1）在100×下的 71mm×71mm范围内夹杂物 2）单独指明超大夹杂物的长度或宽度 纳入评级
第二节
金属平均晶粒度测定方法
（GB/T6394-2002）
适用范围
测定金属材料晶粒度，以晶粒的几何图形为基础。
试样的制备
在交货状态的材料切取，尺寸：φ10~12mm， 10×10mm
晶粒度的显示方法
铁素体钢的奥氏体晶粒度
渗碳法 网状铁素体法 氧化法 直接淬火法 网状渗碳体法 网状珠光体（托氏体）法
奥氏体钢晶粒度
化学试剂显示法 电解腐蚀显示法

适用范围
测定钢材及零件的脱碳层深度 完全脱碳与部分脱碳
测定方法
金相法：不同部位的五点脱碳层深度；这些测 量值的平均值为总脱碳层深度 硬度法：用0.49N~4.9N试验力，从表面测至 基体平稳处的距离为总脱碳层深度 化学分析法

上海材料研究所金相培训资料-钢的显微组织评定

上海材料研究所金相培训资料-钢的显微组织评定

不同相之间的界面，对 钢的性能也有一定影响。
钢中非金属杂物的分 布和性质对钢的性能有
一定影响。
钢的显微组织形成与转变
冷却速度
冷却速度对钢的显微组织形成 与转变有重要影响。
合金元素
合金元素对钢的显微组织形成 与转变也有一定影响。
热处理工艺
热处理工艺是控制钢的显微组 织形成与转变的重要手段。
相变点
钢在不同的温度下会发生不同 的相变，相变点对钢的性能有
显微组织与先进钢铁材料
高强度钢
通过控制显微组织中的相 组成和析出物，提高钢的 强度和韧性，开发高强度 钢。
高耐候钢
通过优化显微组织结构， 提高钢的耐腐蚀性能和耐 候性能，应用于海洋工程、 石油化工等领域。
高速钢
通过精细调控显微组织， 提高钢的硬度和耐磨性， 应用于切削工具、磨具等 领域。
未来研究与应用方向
铸钢显微组织评定应用
铸钢的显微组织评定对于铸钢产品的质量控制、性能预测和工程应用具有重要意义，是材 料科学和工程领域的重要研究内容。
04
钢的显微组织与性能关系
强度与显微组织的关系
总结词
强度与钢的显微组织密切相关
详细描述
钢的强度主要取决于其显微组织，如马氏体、奥氏体和铁素体等。一般来说， 强度随位错密度的增加而提高，而晶粒细化也能增强钢的强度。
新型钢铁材料的开发
结合新型显微组织研究方法，开发具有优异性能的新型钢铁材料， 满足能源、交通、航空航天等领域的需求。
绿色制造与可持续发展
研究钢铁材料的绿色制造技术和可持续发展途径，降低生产过程中 的能耗和排放，实现低碳经济和循环经济。
跨学科合作与交流
加强与材料科学、物理学、化学等领域的跨学科合作与交流，推动 钢铁材料研究的创新和发展。
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晶粒度的测定方法
比较法：通过与标准评级图对比来评定。
– 评级图四个系列 ：无孪晶晶粒100×、有孪晶晶粒 100×、有孪晶晶粒75×、 钢中奥氏体晶粒
–
面积法 截点法
– 直线截点法 – 单圆截点法 – 三圆截点法
报告
第三节
低碳钢冷轧薄板铁素体晶粒度
的测定法
（GB/T4335-1984）
适用 范围
体颗粒聚集并趋向带状为原则
B系列：含碳量0.10~0.20%热轧钢中细粒 状珠光体向片状珠光体过渡为原则
C系列：含碳量0.21~0.30%热轧钢细粒状 珠光体向不均匀的珠光体带状过渡为原 则
带状组织评定（100×）
带状贯穿视场的程度、连续性、变形铁素体晶粒的多少为原则
评级图：三个系列、六个级别 A系列：含碳量≤0.15 %钢的带状组织 B系列：含碳量0.16~0.30% 钢的带状组织 C系列：含碳量0.31~0.50%钢的带状组织
第九章 钢的显微组织评定
第一节
钢中非金属夹杂物显微 评定方法
（GB/T10561-2005）
适用范围
– 适用于经过压缩比大于或等于3的延伸 变形（轧制、锻造、冷拔等）的钢材中 非金属夹杂物的显微评定
试样的选取与制备
– 变形方向，面积200mm2
显微评定方法(100X)
– 评级图：ISO评级图 – 检验方法：A法、B法 – 结果表示 – 试验报告
标准规定
– 马氏体的级别1~8级，放大倍数500倍。
第七节
钢质模锻件金相组织评级图与 评定方法
（GB/T13320-1991）
适用范围
– 调质处理或正火处理的汽车、拖拉机、通用机 械等结构钢锻件，不适用于锻件脱碳、过热、 过烧等组织的评定。
一、试样的选取（A）截面尺寸 小于40mm，取 整个截面（B）截面尺寸 40-60mm，取中心试样 （C）截面尺寸大于60mm，取边部和中心试样。
A系列：铁素体晶粒外围被渗碳体网包围 的比率作为评定原则
B系列：渗碳体颗粒构成单层、双层、多 层不同长度链状和颗粒尺寸的增大为原 则
C系列：点状渗碳体向不均匀的带状过渡 为原则
低碳变形钢的珠光体评定（400×）
(碳的质量分数≤0.10~0.30%）
评级图：三个系列、六个级别 A系列：含碳量0.10~0.20%冷轧钢，渗碳
– 含碳量小于0.2%的低碳（低碳低合金）冷轧薄板的铁 素体晶粒度
试样的制取：取平行于压力加工方向截面
晶粒延伸度e=n1/n2 ：n1横向所切割的晶粒数； n2 纵向所切割的晶粒数。
测定方法（100×）
– 比较法：评级图Ⅰ（ e=1）、评级图Ⅱ（ e=2）、评 级图Ⅲ（ e=4）
– 切割法晶粒度级数 – 级别数表示：评级图+下标（例如Ⅱ3）
二条夹杂物纵间距≤40μm、横间距≤10μm应视为一条夹杂物
超大尺寸夹杂物的评定
1）在100×下的 71mm×71mm范围内夹杂物 纳入评级 2）单独指明超大夹杂物的长度或宽度
第二节
金属平均晶粒度测定方法
（GB/T6394-2002）
适用范围
– 测定金属材料晶粒度，以晶粒的几何图形为基础。
试样的制备
GB/T10561-2005标准中夹杂物的评定类型
A：硫化物类（灰色条状） B：氧化铝类（黑色带角并沿变形方向排成一行——至 少 三颗） C：硅酸盐类（深灰色条状） D：球状氧化物类（深灰色） DS：单颗球状氧化物（深灰色——直径≥13μm）
Hale Waihona Puke 夹杂物的评级界限：长度、颗数、直径（最小值）
级别(i) A总长度(μm) B总长度(μm) C总长度(μm) D(颗数） DS (直径μm)
测定方法
– 金相法：不同部位的五点脱碳层深度；这些 测量值的平均值为总脱碳层深度
– 硬度法：用0.49N~49N试验力，从表面测至 基体平稳处的距离为总脱碳层深度
– 化学分析法
第六节 中碳钢与中碳合金钢结构
钢马氏体等级
（JB/T9211-1999）
适用范围
– 中碳钢和中碳合金结构钢整体淬火或淬火后 200℃以下回火的马氏体组织的检验，
第四节 钢的显微组织评定方法
（GB/T13299-1991）
适用范围
– 低碳、中碳钢的钢板、钢带、和型材的显微组织
试样的制取 评定方法 评定原则
– 游离渗碳体 – 低碳变形钢的珠光体 – 带状组织 – 魏氏组织
游离渗碳体评定（400×） （碳的质量分数≤0.15%的退火钢）
评级图：三个系列、六个级别
魏氏组织的评定（100×)
针状铁素体的数量、尺寸、奥氏体晶粒大小为原则
评级图：二个系列、六个级别 A系列：含碳量0.15~0.30% 钢的魏氏织 B系列：含碳量0.31~0.50%钢的魏氏组织
第五节 钢的脱碳层深度测定方法
（GB/T224-1987）
适用范围
– 测定钢材及零件的脱碳层深度 – 全脱碳与部分脱碳
评级图1：中碳结构钢的正火处理锻件（1~8级） 评级图2：低碳低合金钢的正火处理锻件（1~8级） 评级图3：中碳结构钢的调质处理锻件（1~8级） 评级图4：中碳合金结构钢的调质处理锻件（1~8级）
0.5 37
17
18
1
13
1.0 127
77
76
4
19
1.5 261
184
176
9
27
2.0 436
343
320
16
38
2.5 649
555
510
25
53
3.0 895＜1181 822 ＜1147 746 ＜1029 36 ＜49 76 ＜107
夹杂物宽度极限值（μm）
类别
细系
粗系
最小宽度(μm) 最大宽度(μm)
最小宽度(μm)
A
2
4
＞4
B
2
9
＞9
C
2
5
＞5
D
3
8
＞8
注：D类夹杂物的最大尺寸定义为直径
最大宽度(μm)
12 15 12 13
非传统类夹杂物的评定
根据其形态将夹杂物归入五种夹杂物进行评定，但注明化学特征 例如：球状硫化物Dsulf1.0
球状硫化钙Dcas0.5 串连状氮化钛BTiN1.5
不在同一直线上夹杂物的评定
– 在交货状态的材料切取，尺寸：φ10~12mm， 10×10mm
晶粒度的显示方法
– 铁素体钢的奥氏体晶粒度
渗碳法 网状铁素体法 氧化法 直接淬火法 网状渗碳体法 网状珠光体（托氏体）法
奥氏体钢晶粒度
– 化学试剂显示法 – 电解腐蚀显示法
铝及铝合金晶粒度 铜及铜合金晶粒度 镁及镁合金晶粒度 镍及镍合金晶粒度 锌及锌合金晶粒度